JP4952074B2 - Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the same.
近年の電気製品の軽量化、小型化に伴い、高いエネルギー密度をもつリチウムニ次電池の開発が進められている。また、リチウムニ次電池の適用分野が拡大するにつれて電池特性のより一層の改善が要望されている。
このような状況において、金属リチウムを負極とする二次電池が、高容量化を達成できる電池として盛んに研究されている。しかしながら、金属リチウムには、充放電の繰り返しにより金属リチウムがデンドライト状に成長し、これが正極に達し電池内部での短絡が生じてしまうことがあり、これが金属リチウムを負極とするリチウムニ次電池を実用化する際の最大の障害となっている。
With the recent reduction in weight and size of electrical products, development of lithium secondary batteries having high energy density is in progress. Further, as the application field of lithium secondary batteries expands, further improvement in battery characteristics is desired.
Under such circumstances, secondary batteries using metal lithium as a negative electrode are actively studied as batteries capable of achieving high capacity. However, metal lithium may grow into a dendritic shape due to repeated charge and discharge, and this may reach the positive electrode, causing a short circuit inside the battery. This is a practical application of lithium secondary batteries using metal lithium as the negative electrode. It is the biggest obstacle to making it.
また、金属リチウムに代えて、負極にコークス、人造黒鉛又は天然黒鉛等のリチウムを吸蔵・放出することが可能な炭素質材料を用いた非水系電解液二次電池が提案されている。このような非水系電解液二次電池では、リチウムがデンドライト状に成長しないため、電池寿命と安全性とを向上させることができる。特に、人造黒鉛や天然黒鉛等の黒鉛系炭素質材料を用いた非水系電解液二次電池は、高容量化の要求に応え得るものとして注目されている。 Further, a non-aqueous electrolyte secondary battery using a carbonaceous material capable of inserting and extracting lithium such as coke, artificial graphite or natural graphite in the negative electrode instead of metallic lithium has been proposed. In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, since lithium does not grow in a dendrite shape, the battery life and safety can be improved. In particular, non-aqueous electrolyte secondary batteries using graphite-based carbonaceous materials such as artificial graphite and natural graphite are attracting attention as being able to meet the demand for higher capacity.
さらに、近年、より高い容量を得るために、例えば、シリコン(Si)、スズ(Sn)、鉛(Pb)などの合金からなる負極活物質が提案されている(例えば特許文献1,2等参照)。
また、非水系電解液二次電池の負荷特性、サイクル特性、保存特性、低温特性等の特性向上のために、電解質と主たる溶媒とに加えて、種々の化合物を含有させた電解液が提案されている。
Further, in recent years, in order to obtain a higher capacity, for example, negative electrode active materials made of alloys such as silicon (Si), tin (Sn), and lead (Pb) have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). ).
In addition, in order to improve the load characteristics, cycle characteristics, storage characteristics, low temperature characteristics, etc. of non-aqueous electrolyte secondary batteries, electrolytes containing various compounds in addition to the electrolyte and the main solvent have been proposed. ing.
例えば、黒鉛系負極を用いた非水系電解液二次電池の電解液の電解液分解を抑制するためにビニレンカーボネート及びその誘導体を一定量含む電解液(例えば、特許文献3参照)や、側鎖に非共役系不飽和結合を有するエチレンカーボネート誘導体を一定量含む電解液(例えば、特許文献4参照)などの、不飽和結合を有するカーボネート誘導体を含む電解液が提案されている。
これらの化合物を含む電解液は、前記化合物が負極表面で還元分解されて皮膜を形成し、この皮膜により電解液の過度の分解が抑制される。また、ハロゲンを含むカーボネートを用いる電解液についても同様に提案されている(例えば、特許文献5参照)。
For example, an electrolytic solution containing a certain amount of vinylene carbonate and its derivative (for example, see Patent Document 3) or side chain in order to suppress decomposition of the electrolytic solution of the non-aqueous electrolyte secondary battery using a graphite-based negative electrode An electrolytic solution containing a carbonate derivative having an unsaturated bond, such as an electrolytic solution containing a certain amount of an ethylene carbonate derivative having a non-conjugated unsaturated bond (see, for example, Patent Document 4) has been proposed.
In the electrolytic solution containing these compounds, the compound is reduced and decomposed on the negative electrode surface to form a film, and the excessive decomposition of the electrolytic solution is suppressed by this film. In addition, an electrolytic solution using a halogen-containing carbonate has also been proposed (see, for example, Patent Document 5).
しかしながら、非水系電解液について、サイクル特性を更に改善する技術が求められていた。
本発明は上記課題に鑑みて創案されたもので、より優れたサイクル特性を得ることができるようにした、非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池を提供することを目的とする。
However, a technique for further improving the cycle characteristics has been demanded for the non-aqueous electrolyte solution.
The present invention was devised in view of the above problems, and an object thereof is to provide a non-aqueous electrolyte solution and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte solution that can obtain more excellent cycle characteristics. And
本発明の発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、後述する式(1)で表わされる鎖状カーボネートを非水系電解液中に含有させて非水系電解液二次電池に用いることによって、従来の改良法よりもさらに優れた効果を得る事ができることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above problems, and as a result, the chain carbonate represented by the formula (1) described later is contained in the non-aqueous electrolyte and used for the non-aqueous electrolyte secondary battery. As a result, it has been found that an effect superior to that of the conventional improved method can be obtained, and the present invention has been completed.
即ち、本発明の要旨は、非水溶媒中に、下記式(1)で示される鎖状カーボネートを含有することを特徴とする非水系電解液に存する(請求項1)。
このとき、上記式(1)において、Rは、
また、該鎖状カーボネートは、ビス(2,2−ジフルオロエチル)カーボネートであることが好ましい(請求項3)。 The chain carbonate is preferably bis (2,2-difluoroethyl) carbonate.
さらに、上記式(1)において、nが0以上7以下の整数であることが好ましい(請求項4)。
また、上記電解液に対して、さらに、式(1)で示される鎖状カーボネートを除いた、不飽和結合及びハロゲン原子のうち少なくとも一方を有するカーボネート(以下、適宜「所定カーボネート」という)を含有することが好ましい。(請求項5)
この際、該非水系電解液中における上記所定カーボネートの濃度が0.01重量%以上70重量%以下であることが好ましい(請求項6)。
また、上記所定カーボネートは、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、及びジフルオロエチレンカーボネート、並びにこれらの誘導体よりなる群から選ばれる1種以上のカーボネートであることが好ましい(請求項7)。
Further, in the above formula (1), n is preferably an integer of 0 or more and 7 or less (claim 4).
Further, the electrolytic solution further contains a carbonate having at least one of an unsaturated bond and a halogen atom, excluding the chain carbonate represented by the formula (1) (hereinafter referred to as “predetermined carbonate” as appropriate). It is preferable to do. (Claim 5)
At this time, it is preferable that the concentration of the predetermined carbonate in the non-aqueous electrolyte is 0.01 wt% or more and 70 wt% or less (Claim 6).
The predetermined carbonate is preferably at least one carbonate selected from the group consisting of vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, and derivatives thereof (Claim 7).
本発明の別の要旨は、リチウムイオンを吸蔵及び放出しうる負極及び正極と、上記の非水系電解液とを備えることを特徴とする、非水系電解液二次電池に存する(請求項8)。 Another gist of the present invention resides in a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and the non-aqueous electrolyte solution (Claim 8). .
本発明の非水系電解液によれば、非水系電解液二次電池に用いた場合に、従来よりも優れたサイクル特性を得ることができる。
また、本発明の非水系電解液二次電池によれば、従来よりも優れたサイクル特性を得ることができる。
According to the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, when used in a non-aqueous electrolyte secondary battery, it is possible to obtain cycle characteristics superior to those of the prior art.
Moreover, according to the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is possible to obtain cycle characteristics superior to those of the prior art.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を逸脱しない限り任意に変形して実施することができる。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the description of the constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is arbitrarily selected without departing from the gist thereof. It can be implemented with deformation.
[I.非水系電解液]
本発明の非水系電解液は、下記式(1)で表わされる鎖状カーボネート(以下適宜、「特定鎖状カーボネート」という)を、少なくとも1種含有するものである。この特定鎖状カーボネートは、本発明の非水系電解液において非水溶媒として用いることもできるが、本発明の非水系電解液は、適宜、別途非水溶媒を含有するようにしてもよい。また、本発明の非水系電解液は通常は電解質を含有し、さらに、適宜、所定カーボネート及び添加剤を含有する。
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention contains at least one chain carbonate represented by the following formula (1) (hereinafter, referred to as “specific chain carbonate” as appropriate). The specific chain carbonate can be used as a non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte of the present invention, but the non-aqueous electrolyte of the present invention may appropriately contain a non-aqueous solvent. Moreover, the non-aqueous electrolyte solution of the present invention usually contains an electrolyte, and further contains a predetermined carbonate and an additive as appropriate.
[I−1.特定鎖状カーボネート]
本発明にかかる特定鎖状カーボネートは、上記の式(1)で表わされる鎖状カーボネートである。
上記式(1)において、Xは、水素又は任意の基を表わす。ここで、式(1)内に存在するXは互いに同種でもよく、異なっていてもよい。
[I-1. Specific chain carbonate]
The specific chain carbonate according to the present invention is a chain carbonate represented by the above formula (1).
In the above formula (1), X represents hydrogen or an arbitrary group. Here, X which exists in Formula (1) may mutually be same kind, and may differ.
また、Xとして用いることができる基は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意の基を用いることができる。その具体例を挙げると、フッ素(フルオロ基)、塩素(クロロ基)、臭素(ブロモ基)、ヨウ素(ヨード基)等のハロゲン;メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基等の鎖状アルキル基;シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、ナフチル基等のアリール基;などが挙げられる。また、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基中の任意の水素はハロゲンによって置換されていてもよい。
なかでも、特定鎖状カーボネートの有機物としての安定性や、非水系電解液二次電池に使用した際に生成する保護皮膜層の安定性から、Xは、水素又はフッ素であることが好ましい。
Moreover, the group which can be used as X can use arbitrary groups, unless the effect of this invention is impaired remarkably. Specific examples include halogens such as fluorine (fluoro group), chlorine (chloro group), bromine (bromo group), iodine (iodo group); methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, etc. A cycloalkyl group such as a cyclohexyl group; an aryl group such as a phenyl group or a naphthyl group; Arbitrary hydrogen in the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group may be substituted with halogen.
Among these, X is preferably hydrogen or fluorine in view of the stability of the specific chain carbonate as an organic substance and the stability of the protective coating layer produced when used in a non-aqueous electrolyte secondary battery.
さらに、上記式(1)において、nは0以上の任意の整数を表わす。ただし、式(1)で表わされる特定鎖状カーボネートの分子量が大きくなりすぎると、添加量に対する効果が薄れる可能性があるため、nは、通常7以下、好ましくは4以下、より好ましくは3以下であることが望ましい。 Further, in the above formula (1), n represents an arbitrary integer of 0 or more. However, if the molecular weight of the specific chain carbonate represented by the formula (1) becomes too large, the effect on the added amount may be reduced. Therefore, n is usually 7 or less, preferably 4 or less, more preferably 3 or less. It is desirable that
また、上記式(1)において、Rは、置換基を有していてもよいアルキル基を表わす。
さらに、Rが有する炭素数も本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。ただし、式(1)で表わされる特定鎖状カーボネートの分子量が大きくなりすぎると、添加量に対する効果が薄れる可能性があるため、Rの炭素数は、通常10以下、好ましくは5以下、より好ましくは3以下が望ましい。
In the above formula (1), R represents an alkyl group which may have a substituent.
Furthermore, the carbon number of R is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. However, if the molecular weight of the specific chain carbonate represented by the formula (1) becomes too large, the effect on the added amount may be reduced. Therefore, the carbon number of R is usually 10 or less, preferably 5 or less, more preferably. Is preferably 3 or less.
また、特定鎖状カーボネートの有機物としての安定性や、非水系電解液二次電池に使用した際に生成する保護皮膜層の安定性から、Rは分岐鎖を有さないアルキル基であることが好ましく、また、無置換又はフッ素のみで置換されたアルキル基であることが好ましい。 In addition, R is an alkyl group having no branched chain because of the stability of the specific chain carbonate as an organic substance and the stability of the protective coating layer generated when used in a non-aqueous electrolyte secondary battery. An alkyl group which is unsubstituted or substituted only with fluorine is preferable.
Rの具体例を挙げると、メチル基、フルオロメチル基、エチル基、2−フルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、n−プロピル基、3−フルオロ−n−プロピル基、3,3−ジフルオロ−n−プロピル基、3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル基、i−プロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−i−プロピル基などが挙げられる。 Specific examples of R include methyl group, fluoromethyl group, ethyl group, 2-fluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, n-propyl group, 3- Fluoro-n-propyl group, 3,3-difluoro-n-propyl group, 3,3,3-trifluoro-n-propyl group, i-propyl group, 1,1,1,3,3,3-hexa Examples include a fluoro-i-propyl group.
これらの中でも、容易に製造する事が可能であると考えられることから、メチル基、エチル基、2−フルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、n−プロピル基、3−フルオロ−n−プロピル基、3,3−ジフルオロ−n−プロピル基が好ましく、さらには、メチル基、エチル基、n−プロピル基がより好ましい。 Among these, since it is considered that it can be easily produced, a methyl group, an ethyl group, a 2-fluoroethyl group, a 2,2-difluoroethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, An n-propyl group, a 3-fluoro-n-propyl group, and a 3,3-difluoro-n-propyl group are preferable, and a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group are more preferable.
また、特定鎖状カーボネートは、式(1)に表わした場合に式(1)の構成が左右非対称となるようにすることが好ましい。即ち、上記式(1)において、Rが、
しかしながら、式(1)の構成が左右対称となるものの中でも、ビス(2,2−ジフルオロエチル)カーボネートは、好適に用いることができる。即ち、式(1)において、Xが水素であり、nが0であり、Rが2,2−ジフルオロエチル基であることも好ましい。
ただし、通常は、特定鎖状カーボネートのなかでも、特に、式(1)の構成が左右非対称となる構造のものを用いることが、より好ましい。
However, among those in which the structure of the formula (1) is symmetrical, bis (2,2-difluoroethyl) carbonate can be suitably used. That is, in Formula (1), it is also preferable that X is hydrogen, n is 0, and R is a 2,2-difluoroethyl group.
However, it is usually more preferable to use a specific chain carbonate having a structure in which the structure of the formula (1) is asymmetrical.
式(1)で表わされる特定鎖状カーボネートの具体例を挙げると、2,2−ジフルオロエチルメチルカーボネート、2,2−ジフルオロエチルエチルカーボネート、2,2−ジフルオロエチル−2’−フルオロエチルカーボネート、ビス(2,2−ジフルオロエチル)カーボネート、2,2−ジフルオロエチル−2’,2’,2’−トリフルオロエチルカーボネート、2,2−ジフルオロエチル−n−プロピルカーボネート、2,2−ジフルオロエチル−3’−フルオロ−n−プロピルカーボネート、2,2−ジフルオロ−3’,3’,3’−トリフルオロ−n−プロピルカーボネート、3,3−ジフルオロ−n−プロピルメチルカーボネート、3,3−ジフルオロ−n−プロピルエチルカーボネート、3,3−ジフルオロ−n−プロピル2’−フルオロエチルカーボネート、3,3−ジフルオロ−n−プロピル−2’,2’−ジフルオロエチルカーボネート、3,3−ジフルオロ−n−プロピル−2’,2’,2’−トリフルオロエチルカーボネート、3,3−ジフルオロ−n−プロピル−n−プロピルカーボネート、3,3−ジフルオロ−n−プロピル−3’−フルオロ−n−プロピルカーボネート、ビス(3,3−ジフルオロ−n−プロピル)カーボネート、3,3−ジフルオロ−n−プロピル−3’,3’,3’−トリフルオロ−n−プロピルカーボネート、メチル−2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピルカーボネート、エチル−2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピルカーボネート、2−フルオロ−2’,2’,3’,3’−テトラフルオロ−n−プロピルカーボネート、2,2−ジフルオロエチル−2’,2’,3’,3’−テトラフルオロ−n−プロピルカーボネート、2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル−2’,2’,2’−トリフルオロエチルカーボネート、n−プロピル−2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピルカーボネート、3−フルオロ−n−プロピル−2’,2’,3’,3’−テトラフルオロ−n−プロピルカーボネート、3,3−ジフルオロ−n−プロピル−2’,2’,3’,3’−テトラフルオロ−n−プロピルカーボネート、ビス(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)カーボネート、などが挙げられる。 Specific examples of the specific chain carbonate represented by the formula (1) include 2,2-difluoroethyl methyl carbonate, 2,2-difluoroethyl ethyl carbonate, 2,2-difluoroethyl-2′-fluoroethyl carbonate, Bis (2,2-difluoroethyl) carbonate, 2,2-difluoroethyl-2 ′, 2 ′, 2′-trifluoroethyl carbonate, 2,2-difluoroethyl-n-propyl carbonate, 2,2-difluoroethyl -3′-fluoro-n-propyl carbonate, 2,2-difluoro-3 ′, 3 ′, 3′-trifluoro-n-propyl carbonate, 3,3-difluoro-n-propylmethyl carbonate, 3,3- Difluoro-n-propyl ethyl carbonate, 3,3-difluoro-n-propyl 2 -Fluoroethyl carbonate, 3,3-difluoro-n-propyl-2 ', 2'-difluoroethyl carbonate, 3,3-difluoro-n-propyl-2', 2 ', 2'-trifluoroethyl carbonate, 3 , 3-difluoro-n-propyl-n-propyl carbonate, 3,3-difluoro-n-propyl-3′-fluoro-n-propyl carbonate, bis (3,3-difluoro-n-propyl) carbonate, 3, 3-difluoro-n-propyl-3 ′, 3 ′, 3′-trifluoro-n-propyl carbonate, methyl-2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl carbonate, ethyl-2,2,3 , 3-tetrafluoro-n-propyl carbonate, 2-fluoro-2 ′, 2 ′, 3 ′, 3′-tetrafluoro-n-propyl Pyrcarbonate, 2,2-difluoroethyl-2 ′, 2 ′, 3 ′, 3′-tetrafluoro-n-propyl carbonate, 2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl-2 ′, 2 ′ , 2′-trifluoroethyl carbonate, n-propyl-2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl carbonate, 3-fluoro-n-propyl-2 ′, 2 ′, 3 ′, 3′-tetra Fluoro-n-propyl carbonate, 3,3-difluoro-n-propyl-2 ′, 2 ′, 3 ′, 3′-tetrafluoro-n-propyl carbonate, bis (2,2,3,3-tetrafluoro- n-propyl) carbonate, and the like.
中でも、上記のように、式(1)の構成が左右非対称となる特定鎖状カーボネートや、ビス(2,2−ジフルオロエチル)カーボネートが好ましい。
さらに、その中でも、製造のしやすさから、2,2−ジフルオロエチルメチルカーボネート、2,2−ジフルオロエチルエチルカーボネート、ビス(2,2−ジフルオロエチル)カーボネート、2,2−ジフルオロエチル−n−プロピルカーボネートが好ましい。
Especially, as above-mentioned, the specific chain carbonate from which the structure of Formula (1) becomes left-right asymmetric, and bis (2, 2- difluoroethyl) carbonate are preferable.
Further, among these, 2,2-difluoroethyl methyl carbonate, 2,2-difluoroethyl ethyl carbonate, bis (2,2-difluoroethyl) carbonate, 2,2-difluoroethyl-n- Propyl carbonate is preferred.
また、更にその中でも、2,2−ジフルオロエチルメチルカーボネート、2,2−ジフルオロエチルエチルカーボネート、2,2−ジフルオロエチル−n−プロピルカーボネートは、より好ましい。
なお、本発明の非水系電解液に特定鎖状カーボネートを含有させる場合、特定鎖状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Among them, 2,2-difluoroethyl methyl carbonate, 2,2-difluoroethyl ethyl carbonate, and 2,2-difluoroethyl-n-propyl carbonate are more preferable.
In addition, when making the non-aqueous electrolyte solution of this invention contain a specific chain carbonate, a specific chain carbonate may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. .
また、本発明の非水系電解液に特定鎖状カーボネートを含有させる場合、その配合量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上とすることが望ましい。この下限を下回ると、本発明の非水系電解液を非水系電解液二次電池に用いた場合にその非水系電解液二次電池が十分なサイクル特性向上効果を発現しない可能性がある。 Further, when the non-aqueous electrolyte of the present invention contains a specific chain carbonate, the blending amount thereof is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.8. It is desirable to be 1% by weight or more. Below this lower limit, when the non-aqueous electrolyte of the present invention is used in a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte secondary battery may not exhibit a sufficient cycle characteristic improving effect.
また、中でも本発明の非水系電解液に特定鎖状カーボネートを非水溶媒として用いる場合には、電解質を除いた非水系電解液中の全ての非水溶媒に対して、通常95容量%以下、好ましくは70容量%以下とすることが望ましい。この上限を上回ると電解質の溶解が不十分になり、電気伝導率等の電解液特性を低下させた結果、電池特性が低下する可能性がある。 Further, among them, when using a specific chain carbonate as a non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte of the present invention, it is usually 95% by volume or less with respect to all the non-aqueous solvents in the non-aqueous electrolyte excluding the electrolyte, Preferably it is 70 volume% or less. If this upper limit is exceeded, dissolution of the electrolyte becomes insufficient, and as a result of reducing electrolyte properties such as electrical conductivity, battery characteristics may be reduced.
上記の特定鎖状カーボネートを非水系電解液に含有させると、その非水系電解液を用いた非水系電解液二次電池の充放電サイクル特性を向上させることが可能となる。
充放電サイクル特性が改善される理由は、詳細は明らかではないが、次のように推定される。即ち、非水系電解液中に特定鎖状カーボネートを含有させると、その非水系電解液を用いた非水系電解液二次電池において上記の特定鎖状カーボネートが反応し、負極活物質の表面に良好な保護皮膜層を形成し、これにより副反応が抑えられ、サイクル劣化が抑制されるものと推察される。また、この際、上記式(1)で表される特定鎖状カーボネート中の1つ以上の末端炭素に水素原子とフッ素原子とが同時に存在する事が、何らかの形で保護皮膜層の特性を向上する事に寄与しているものと推察される。
When the above-mentioned specific chain carbonate is contained in the non-aqueous electrolyte, the charge / discharge cycle characteristics of a non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte can be improved.
The reason why the charge / discharge cycle characteristics are improved is not clear in detail, but is estimated as follows. That is, when the specific chain carbonate is contained in the non-aqueous electrolyte, the specific chain carbonate reacts in the non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte, and the surface of the negative electrode active material is good. It is presumed that a protective coating layer is formed, thereby suppressing side reactions and suppressing cycle deterioration. At this time, the presence of a hydrogen atom and a fluorine atom at one or more terminal carbons in the specific chain carbonate represented by the above formula (1) improves the characteristics of the protective coating layer in some form. It is guessed that it contributes to doing.
なお、特定鎖状カーボネートの製造方法に制限は無く、公知の方法を任意に用いることができる。 In addition, there is no restriction | limiting in the manufacturing method of a specific chain carbonate, A well-known method can be used arbitrarily.
[I−2.所定カーボネート]
本発明の非水系電解液は、前記の特定鎖状カーボネートのほか、更に、所定カーボネートを含有することが好ましい。本発明に係る所定カーボネートは、不飽和結合及びハロゲン原子のうち少なくとも一方を有するカーボネートである。即ち、本発明に係る所定カーボネートは、カーボネートであれば、不飽和結合のみを有していてもよく、ハロゲン原子のみを有していてもよく、不飽和結合及びハロゲン原子の双方を有していてもよい。
ただし、所定カーボネートからは、特定鎖状カーボネートは除くものとする。即ち、上述した特定鎖状カーボネートの定義に該当する化合物は、所定カーボネートとしては取り扱わないものとする。
[I-2. Predetermined carbonate]
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention preferably contains a predetermined carbonate in addition to the specific chain carbonate. The predetermined carbonate according to the present invention is a carbonate having at least one of an unsaturated bond and a halogen atom. That is, if the predetermined carbonate according to the present invention is a carbonate, it may have only an unsaturated bond, may have only a halogen atom, and has both an unsaturated bond and a halogen atom. May be.
However, the specific chain carbonate is excluded from the predetermined carbonate. That is, the compound corresponding to the definition of the specific chain carbonate described above is not handled as the predetermined carbonate.
所定カーボネートの中でも、不飽和結合を有する所定カーボネート(これを適宜「所定不飽和カーボネート」と略称する。)としては、炭素−炭素二重結合や炭素−炭素三重結合等の炭素−炭素不飽和結合を有するカーボネートであればその他に制限は無く、特定鎖状カーボネート以外の任意のカーボネートを用いることができる。なお、芳香環を有するカーボネートも、不飽和結合を有する所定不飽和カーボネートに含まれるものとする。 Among the predetermined carbonates, as the predetermined carbonate having an unsaturated bond (this is appropriately abbreviated as “predetermined unsaturated carbonate”), a carbon-carbon unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is used. Other than the specific chain carbonate, any carbonate other than the specific chain carbonate can be used. In addition, the carbonate which has an aromatic ring shall also be contained in the predetermined unsaturated carbonate which has an unsaturated bond.
所定不飽和カーボネートの例としては、ビニレンカーボネート誘導体類、芳香環又は炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート誘導体類、フェニルカーボネート類、ビニルカーボネート類、アリルカーボネート類等が挙げられる。 Examples of the predetermined unsaturated carbonate include vinylene carbonate derivatives, ethylene carbonate derivatives substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon unsaturated bond, phenyl carbonates, vinyl carbonates, allyl carbonates, and the like. It is done.
ビニレンカーボネート誘導体類の具体例としては、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネート、4,5−ジフェニルビニレンカーボネート、等が挙げられる。 Specific examples of vinylene carbonate derivatives include vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, phenyl vinylene carbonate, 4,5-diphenyl vinylene carbonate, and the like.
また、芳香環又は炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート誘導体類の具体例としては、ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジビニルエチレンカーボネート、フェニルエチレンカーボネート、4,5−ジフェニルエチレンカーボネート、等が挙げられる。 Specific examples of the ethylene carbonate derivatives substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon unsaturated bond include vinyl ethylene carbonate, 4,5-divinyl ethylene carbonate, phenyl ethylene carbonate, 4,5-diphenyl. And ethylene carbonate.
さらに、フェニルカーボネート類の具体例としては、ジフェニルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、t−ブチルフェニルカーボネート、等が挙げられる。 Furthermore, specific examples of phenyl carbonates include diphenyl carbonate, ethyl phenyl carbonate, methyl phenyl carbonate, t-butyl phenyl carbonate, and the like.
また、ビニルカーボネート類の具体例としては、ジビニルカーボネート、メチルビニルカーボネート、等が挙げられる。
さらに、アリルカーボネート類の具体例としては、ジアリルカーボネート、アリルメチルカーボネート、等が挙げられる。
Specific examples of vinyl carbonates include divinyl carbonate and methyl vinyl carbonate.
Furthermore, specific examples of allyl carbonates include diallyl carbonate, allyl methyl carbonate, and the like.
これらの所定不飽和カーボネートの中でも、所定カーボネートとしては、ビニレンカーボネート誘導体類、芳香環又は炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート誘導体類が好ましく、特に、ビニレンカーボネート、4,5−ジフェニルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートは、安定な界面保護皮膜を形成するので、より好適に用いられる。 Among these predetermined unsaturated carbonates, as the predetermined carbonate, vinylene carbonate derivatives, ethylene carbonate derivatives substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon unsaturated bond are preferable, and in particular, vinylene carbonate, 4, Since 5-diphenyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, and vinyl ethylene carbonate form a stable interface protective film, they are more preferably used.
一方、所定カーボネートの中でも、ハロゲン原子を有する所定カーボネート(これを適宜「所定ハロゲン化カーボネート」と略称する。)としては、ハロゲン原子を有するものであれば、その他に特に制限は無く、特定鎖状カーボネート以外の任意のハロゲン化カーボネートを用いることができる。 On the other hand, among the predetermined carbonates, the predetermined carbonate having a halogen atom (this is appropriately abbreviated as “predetermined halogenated carbonate”) is not particularly limited as long as it has a halogen atom, and has a specific chain shape. Any halogenated carbonate other than carbonate can be used.
所定ハロゲン化カーボネートが有するハロゲン原子の具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。この中でも、好ましくはフッ素原子又は塩素原子であり、フッ素原子が特に好ましい。
また、所定ハロゲン化カーボネートが有するハロゲン原子の数も、1以上であれば特に制限されないが、通常6以下、好ましくは4以下である。所定ハロゲン化カーボネートが複数のハロゲン原子を有する場合、それらは互いに同一でもよく、異なっていてもよい。
Specific examples of the halogen atom that the predetermined halogenated carbonate has include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Among these, a fluorine atom or a chlorine atom is preferable, and a fluorine atom is particularly preferable.
The number of halogen atoms contained in the predetermined halogenated carbonate is not particularly limited as long as it is 1 or more, but is usually 6 or less, preferably 4 or less. When the predetermined halogenated carbonate has a plurality of halogen atoms, they may be the same as or different from each other.
所定ハロゲン化カーボネートの例としては、エチレンカーボネート誘導体類、ジメチルカーボネート誘導体類、エチルメチルカーボネート誘導体類、ジエチルカーボネート誘導体類等が挙げられる。 Examples of the predetermined halogenated carbonate include ethylene carbonate derivatives, dimethyl carbonate derivatives, ethyl methyl carbonate derivatives, diethyl carbonate derivatives and the like.
エチレンカーボネート誘導体類の具体例としては、フルオロエチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、4,4−ジクロロエチレンカーボネート、4,5−ジクロロエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、4−クロロ−4−メチルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、4,5−ジクロロ−4−メチルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、4−クロロ−5−メチルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、4,4−ジクロロ−5−メチルエチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(クロロメチル)−エチレンカーボネート、4−(ジフルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(ジクロロメチル)−エチレンカーボネート、4−(トリフルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(トリクロロメチル)−エチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−4−フルオロエチレンカーボネート、4−(クロロメチル)−4−クロロエチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−5−フルオロエチレンカーボネート、4−(クロロメチル)−5−クロロエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、4−クロロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、4,5−ジクロロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5,5−ジメチルエチレンカーボネート、4,4−ジクロロ−5,5−ジメチルエチレンカーボネート、等が挙げられる。 Specific examples of the ethylene carbonate derivatives include fluoroethylene carbonate, chloroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, 4,4-dichloroethylene carbonate, 4,5-dichloroethylene carbonate, 4- Fluoro-4-methylethylene carbonate, 4-chloro-4-methylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-methylethylene carbonate, 4,5-dichloro-4-methylethylene carbonate, 4-fluoro-5-methylethylene Carbonate, 4-chloro-5-methylethylene carbonate, 4,4-difluoro-5-methylethylene carbonate, 4,4-dichloro-5-methylethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) Ethylene carbonate, 4- (chloromethyl) -ethylene carbonate, 4- (difluoromethyl) -ethylene carbonate, 4- (dichloromethyl) -ethylene carbonate, 4- (trifluoromethyl) -ethylene carbonate, 4- (trichloromethyl) -Ethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -4-fluoroethylene carbonate, 4- (chloromethyl) -4-chloroethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -5-fluoroethylene carbonate, 4- (chloromethyl)- 5-chloroethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-dimethylethylene carbonate, 4-chloro-4,5-dimethylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-dimethylethylene carbonate, 4,5-dichloro- 4, - dimethyl carbonate, 4,4-difluoro-5,5-dimethylethylene carbonate, 4,4-dichloro-5,5-dimethylethylene carbonate, and the like.
また、ジメチルカーボネート誘導体類の具体例としては、フルオロメチルメチルカーボネート、ジフルオロメチルメチルカーボネート、トリフルオロメチルメチルカーボネート、ビス(フルオロメチル)カーボネート、ビス(ジフルオロ)メチルカーボネート、ビス(トリフルオロ)メチルカーボネート、クロロメチルメチルカーボネート、ジクロロメチルメチルカーボネート、トリクロロメチルメチルカーボネート、ビス(クロロメチル)カーボネート、ビス(ジクロロ)メチルカーボネート、ビス(トリクロロ)メチルカーボネート、等が挙げられる。 Specific examples of dimethyl carbonate derivatives include fluoromethyl methyl carbonate, difluoromethyl methyl carbonate, trifluoromethyl methyl carbonate, bis (fluoromethyl) carbonate, bis (difluoro) methyl carbonate, bis (trifluoro) methyl carbonate, Examples include chloromethyl methyl carbonate, dichloromethyl methyl carbonate, trichloromethyl methyl carbonate, bis (chloromethyl) carbonate, bis (dichloro) methyl carbonate, bis (trichloro) methyl carbonate, and the like.
さらに、エチルメチルカーボネート誘導体類の具体例としては、2−フルオロエチルメチルカーボネート、エチルフルオロメチルカーボネート、2−フルオロエチルフルオロメチルカーボネート、エチルジフルオロメチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート、2−フルオロエチルジフルオロメチルカーボネート、エチルトリフルオロメチルカーボネート、2−クロロエチルメチルカーボネート、エチルクロロメチルカーボネート、2,2−ジクロロエチルメチルカーボネート、2−クロロエチルクロロメチルカーボネート、エチルジクロロメチルカーボネート、2,2,2−トリクロロエチルメチルカーボネート、2,2−ジクロロエチルクロロメチルカーボネート、2−クロロエチルジクロロメチルカーボネート、エチルトリクロロメチルカーボネート、等が挙げられる。 Furthermore, specific examples of the ethyl methyl carbonate derivatives include 2-fluoroethyl methyl carbonate, ethyl fluoromethyl carbonate, 2-fluoroethyl fluoromethyl carbonate, ethyl difluoromethyl carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl methyl carbonate, 2-fluoroethyl difluoromethyl carbonate, ethyl trifluoromethyl carbonate, 2-chloroethyl methyl carbonate, ethyl chloromethyl carbonate, 2,2-dichloroethyl methyl carbonate, 2-chloroethyl chloromethyl carbonate, ethyl dichloromethyl carbonate, 2, 2,2-trichloroethyl methyl carbonate, 2,2-dichloroethyl chloromethyl carbonate, 2-chloroethyl dichloromethyl carbonate Over DOO, ethyl trichloromethyl carbonate, and the like.
また、ジエチルカーボネート誘導体類の具体例としては、エチル−(2−フルオロエチル)カーボネート、ビス(2−フルオロエチル)カーボネート、エチル−(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート、2,2,2−トリフルオロエチル−2’−フルオロエチルカーボネート、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート、エチル−(2−クロロエチル)カーボネート、エチル−(2,2−ジクロロエチル)カーボネート、ビス(2−クロロエチル)カーボネート、エチル−(2,2,2−トリクロロエチル)カーボネート、2,2−ジクロロエチル−2’−クロロエチルカーボネート、ビス(2,2−ジクロロエチル)カーボネート、2,2,2−トリクロロエチル−2’−クロロエチルカーボネート、2,2,2−トリクロロエチル−2’,2’−ジクロロエチルカーボネート、ビス(2,2,2−トリクロロエチル)カーボネート、等が挙げられる。 Specific examples of diethyl carbonate derivatives include ethyl- (2-fluoroethyl) carbonate, bis (2-fluoroethyl) carbonate, ethyl- (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate, 2,2, 2-trifluoroethyl-2′-fluoroethyl carbonate, bis (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate, ethyl- (2-chloroethyl) carbonate, ethyl- (2,2-dichloroethyl) carbonate, bis ( 2-chloroethyl) carbonate, ethyl- (2,2,2-trichloroethyl) carbonate, 2,2-dichloroethyl-2'-chloroethyl carbonate, bis (2,2-dichloroethyl) carbonate, 2,2,2 -Trichloroethyl-2'-chloroethyl carbonate, 2,2,2- Rikuroroechiru -2 ', 2'-dichloroethyl carbonate, bis (2,2,2-trichloroethyl) carbonate, and the like.
これらの所定ハロゲン化カーボネートの中でも、フッ素原子を有するカーボネートが好ましく、フッ素原子を有するエチレンカーボネート誘導体類が更に好ましく、特にフルオロエチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−エチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネートは、界面保護皮膜を形成するので、より好適に用いられる。 Among these predetermined halogenated carbonates, carbonates having fluorine atoms are preferable, ethylene carbonate derivatives having fluorine atoms are more preferable, and in particular, fluoroethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -ethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene. Since carbonate and 4,5-difluoroethylene carbonate form an interface protective film, they are more preferably used.
更に、所定カーボネートとしては、不飽和結合とハロゲン原子とを共に有するカーボネート(これを適宜「所定ハロゲン化不飽和カーボネート」と略称する。)を用いることもできる。所定ハロゲン化不飽和カーボネートとしては、特に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り、任意のハロゲン化不飽和カーボネートを用いることができる。 Furthermore, as the predetermined carbonate, a carbonate having both an unsaturated bond and a halogen atom (this is appropriately abbreviated as “predetermined halogenated unsaturated carbonate”) can also be used. There is no restriction | limiting in particular as a predetermined | prescribed halogenated unsaturated carbonate, As long as the effect of this invention is not impaired remarkably, arbitrary halogenated unsaturated carbonates can be used.
所定ハロゲン化不飽和カーボネートの例としては、ビニレンカーボネート誘導体類、芳香環又は炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート誘導体類、フェニルカーボネート類、ビニルカーボネート類、アリルカーボネート類等が挙げられる。 Examples of the predetermined halogenated unsaturated carbonate include vinylene carbonate derivatives, ethylene carbonate derivatives substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon unsaturated bond, phenyl carbonates, vinyl carbonates, allyl carbonates, etc. Is mentioned.
ビニレンカーボネート誘導体類の具体例としては、フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−フェニルビニレンカーボネート、クロロビニレンカーボネート、4−クロロ−5−メチルビニレンカーボネート、4−クロロ−5−フェニルビニレンカーボネート、等が挙げられる。 Specific examples of the vinylene carbonate derivatives include fluorovinylene carbonate, 4-fluoro-5-methylvinylene carbonate, 4-fluoro-5-phenylvinylene carbonate, chlorovinylene carbonate, 4-chloro-5-methylvinylene carbonate, 4- And chloro-5-phenyl vinylene carbonate.
また、芳香環又は炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート誘導体類の具体例としては、4−フルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−ビニルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4−クロロ−5−ビニルエチレンカーボネート、4,4−ジクロロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジクロロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4−クロロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4,5−ジクロロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−フェニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−フェニルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5−フェニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−フェニルエチレンカーボネート、4−クロロ−4−フェニルエチレンカーボネート、4−クロロ−5−フェニルエチレンカーボネート、4,4−ジクロロ−5−フェニルエチレンカーボネート、4,5−ジクロロ−4−フェニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジフェニルエチレンカーボネート、4,5−ジクロロ−4,5−ジフェニルエチレンカーボネート、等が挙げられる。 Specific examples of ethylene carbonate derivatives substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon unsaturated bond include 4-fluoro-4-vinylethylene carbonate, 4-fluoro-5-vinylethylene carbonate, 4 , 4-Difluoro-4-vinylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-vinylethylene carbonate, 4-chloro-5-vinylethylene carbonate, 4,4-dichloro-4-vinylethylene carbonate, 4,5-dichloro -4-vinylethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-divinylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-divinylethylene carbonate, 4-chloro-4,5-divinylethylene carbonate, 4,5-dichloro -4,5-divinylethylene carbonate, 4 Fluoro-4-phenylethylene carbonate, 4-fluoro-5-phenylethylene carbonate, 4,4-difluoro-5-phenylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-phenylethylene carbonate, 4-chloro-4-phenylethylene Carbonate, 4-chloro-5-phenylethylene carbonate, 4,4-dichloro-5-phenylethylene carbonate, 4,5-dichloro-4-phenylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-diphenylethylene carbonate, 4,5-dichloro-4,5-diphenylethylene carbonate and the like.
さらに、フェニルカーボネート類の具体例としては、フルオロメチルフェニルカーボネート、2−フルオロエチルフェニルカーボネート、2,2−ジフルオロエチルフェニルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルフェニルカーボネート、クロロメチルフェニルカーボネート、2−クロロエチルフェニルカーボネート、2,2−ジクロロエチルフェニルカーボネート、2,2,2−トリクロロエチルフェニルカーボネート、等が挙げられる。 Further, specific examples of phenyl carbonates include fluoromethyl phenyl carbonate, 2-fluoroethyl phenyl carbonate, 2,2-difluoroethyl phenyl carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl phenyl carbonate, chloromethyl phenyl carbonate, 2 -Chloroethyl phenyl carbonate, 2,2-dichloroethyl phenyl carbonate, 2,2,2-trichloroethyl phenyl carbonate, and the like.
また、ビニルカーボネート類の具体例としては、フルオロメチルビニルカーボネート、2−フルオロエチルビニルカーボネート、2,2−ジフルオロエチルビニルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルビニルカーボネート、クロロメチルビニルカーボネート、2−クロロエチルビニルカーボネート、2,2−ジクロロエチルビニルカーボネート、2,2,2−トリクロロエチルビニルカーボネート、等が挙げられる。 Specific examples of vinyl carbonates include fluoromethyl vinyl carbonate, 2-fluoroethyl vinyl carbonate, 2,2-difluoroethyl vinyl carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl vinyl carbonate, chloromethyl vinyl carbonate, 2 -Chloroethyl vinyl carbonate, 2,2-dichloroethyl vinyl carbonate, 2,2,2-trichloroethyl vinyl carbonate, and the like.
さらに、アリルカーボネート類の具体例としては、フルオロメチルアリルカーボネート、2−フルオロエチルアリルカーボネート、2,2−ジフルオロエチルアリルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルアリルカーボネート、クロロメチルアリルカーボネート、2−クロロエチルアリルカーボネート、2,2−ジクロロエチルアリルカーボネート、2,2,2−トリクロロエチルアリルカーボネート、等が挙げられる。 Furthermore, specific examples of allyl carbonates include fluoromethyl allyl carbonate, 2-fluoroethyl allyl carbonate, 2,2-difluoroethyl allyl carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl allyl carbonate, chloromethyl allyl carbonate, 2 -Chloroethyl allyl carbonate, 2,2-dichloroethyl allyl carbonate, 2,2,2-trichloroethyl allyl carbonate, and the like.
上述した所定ハロゲン化不飽和カーボネートの例の中でも、所定カーボネートとしては、単独で用いた場合に効果が高いビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート及びジフルオロエチレンカーボネート、並びにこれらの誘導体よりなる群から選ばれる1種以上のものを用いることが特に好ましい。また、ジフルオロエチレンカーボネートの中でも特に4,5−ジフルオロエチレンカーボネートが好ましい。 Among the examples of the predetermined halogenated unsaturated carbonate described above, the predetermined carbonate is selected from the group consisting of vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, and derivatives thereof, which are highly effective when used alone. It is particularly preferable to use one or more selected ones. Of the difluoroethylene carbonates, 4,5-difluoroethylene carbonate is particularly preferable.
なお、所定カーボネートの分子量に特に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常50以上、好ましくは80以上、また、通常250以下、好ましくは150以下である。分子量が大き過ぎると、非水系電解液に対する所定カーボネートの溶解性が低下し、本発明の効果を十分に発現し難くなる可能性がある。 In addition, there is no restriction | limiting in particular in the molecular weight of predetermined carbonate, Although it is arbitrary unless the effect of this invention is impaired remarkably, Usually, 50 or more, Preferably it is 80 or more, Usually, 250 or less, Preferably it is 150 or less. If the molecular weight is too large, the solubility of the predetermined carbonate in the non-aqueous electrolyte solution is lowered, and the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited.
また、所定カーボネートの製造方法にも特に制限は無く、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。 Moreover, there is no restriction | limiting in particular also in the manufacturing method of a predetermined carbonate, It is possible to select and manufacture a well-known method arbitrarily.
以上説明した所定カーボネートについても、本発明の非水系電解液中に、何れか1種を単独で含有させてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併有させてもよい。 Also about the predetermined carbonate demonstrated above, in the non-aqueous electrolyte solution of this invention, any 1 type may be contained independently and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and ratios.
また、本発明の非水系電解液に対する所定カーボネートの配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液に対して、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.3重量%以上、また、通常70重量%以下、好ましくは50重量%以下、より好ましくは40重量%以下の濃度で含有させることが望ましい。この範囲の下限を下回ると、本発明の非水系電解液を非水系電解液二次電池に用いた場合に、その非水系電解液二次電池が十分なサイクル特性向上効果を発現し難くなる可能性があり、また、所定カーボネートの比率が大き過ぎると、本発明の非水系電解液を非水系電解液二次電池に用いた場合に、その非水系電解液二次電池の高温保存特性及びトリクル充電特性が低下する傾向があり、特に、ガス発生量が多くなり、放電容量維持率が低下する可能性がある。 Further, there is no limitation on the blending amount of the predetermined carbonate with respect to the non-aqueous electrolyte of the present invention, and it is optional as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. % Or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.3% by weight or more, and usually 70% by weight or less, preferably 50% by weight or less, more preferably 40% by weight or less. Is desirable. Below the lower limit of this range, when the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is used in a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte secondary battery may hardly exhibit a sufficient cycle characteristic improving effect. In addition, if the ratio of the predetermined carbonate is too large, when the non-aqueous electrolyte of the present invention is used in a non-aqueous electrolyte secondary battery, the high-temperature storage characteristics and trickle of the non-aqueous electrolyte secondary battery There is a tendency for the charging characteristics to decrease, and in particular, the amount of gas generation increases, and the discharge capacity maintenance rate may decrease.
さらに、本発明の非水系電解液において、特定鎖状カーボネートと所定カーボネートとの比率も任意であるが、「特定鎖状カーボネートの重量/所定カーボネートの重量」で表わされる両者の相対重量比が、通常0.0001以上、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.01以上、また、通常1000以下、好ましくは100以下、より好ましくは10以下の範囲であることが望ましい。上記相対重量比が低過ぎても高過ぎても、相乗効果が得られ難くなる可能性がある。 Furthermore, in the non-aqueous electrolyte of the present invention, the ratio of the specific chain carbonate and the predetermined carbonate is also arbitrary, but the relative weight ratio of both expressed by “weight of the specific chain carbonate / weight of the predetermined carbonate” It is usually 0.0001 or more, preferably 0.001 or more, more preferably 0.01 or more, and usually 1000 or less, preferably 100 or less, more preferably 10 or less. If the relative weight ratio is too low or too high, it may be difficult to obtain a synergistic effect.
上記の特定鎖状カーボネートと所定カーボネートとを非水系電解液に含有させると、その非水系電解液を用いた非水系電解液二次電池の充放電サイクル特性を向上させることが可能となる。この理由の詳細は明らかではないが、次のように推定される。即ち、非水系電解液中に含まれる特定鎖状カーボネートと所定カーボネートとがともに反応する事によって、負極活物質の表面に良好な保護皮膜層を形成し、これにより副反応が抑えられ、サイクル劣化が抑制されるものと推察される。詳細は不明であるが、特定鎖状カーボネートと所定カーボネートとが同時に電解液中に存在することで、何らかの形で保護皮膜の特性を向上させることに寄与しているものと推察される。 When the non-aqueous electrolyte contains the specific chain carbonate and the predetermined carbonate, the charge / discharge cycle characteristics of a non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte can be improved. Although the details of this reason are not clear, it is estimated as follows. That is, the specific chain carbonate contained in the non-aqueous electrolyte and the predetermined carbonate react together to form a good protective film layer on the surface of the negative electrode active material, thereby suppressing side reactions and cycle deterioration. Is presumed to be suppressed. Although details are unknown, it is speculated that the presence of the specific chain carbonate and the predetermined carbonate in the electrolyte simultaneously contributes to improving the properties of the protective film in some form.
[I−3.非水溶媒]
本発明の非水系電解液が含有し得る非水溶媒としては、本発明の効果を著しく損なわない範囲において、任意のものを用いることができる。なお、上述した特定鎖状カーボネートを非水溶媒として用いることも可能であり、所定カーボネートを非水溶媒として用いることも可能である。また、非水溶媒(特定鎖状カーボネート及び所定カーボネートを含む)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
[I-3. Nonaqueous solvent]
Any nonaqueous solvent that can be contained in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention can be used as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. In addition, it is also possible to use the specific linear carbonate mentioned above as a nonaqueous solvent, and it is also possible to use a predetermined carbonate as a nonaqueous solvent. Moreover, a non-aqueous solvent (including a specific chain carbonate and a predetermined carbonate) may be used alone, or two or more kinds may be used in any combination and ratio.
通常使用される非水溶媒の例としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、鎖状及び環状カルボン酸エステル、鎖状及び環状エーテル類、含リン有機溶媒、含硫黄有機溶媒などが挙げられる。 Examples of commonly used non-aqueous solvents include cyclic carbonates, chain carbonates, chain and cyclic carboxylic acid esters, chain and cyclic ethers, phosphorus-containing organic solvents, and sulfur-containing organic solvents.
環状カーボネートに制限は無いが、通常使用されるものの例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等が挙げられる。これらのうち、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートが、誘電率が高いため溶質が溶解しやすく、非水系電解液二次電池にしたときにサイクル特性が良い点で好ましい。 Although there is no restriction | limiting in cyclic carbonate, As an example of what is normally used, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, etc. are mentioned. Among these, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferable in that the solute easily dissolves because of a high dielectric constant, and the cycle characteristics are good when a non-aqueous electrolyte secondary battery is obtained.
また、鎖状カーボネートにも制限は無いが、通常使用されるものの例としては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート等が挙げられる。中でも、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネートが好ましく、特にジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートが非水系電解液二次電池にしたときにサイクル特性が良い点で好ましい。 The chain carbonate is not limited, but examples of commonly used ones include dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, di-n-propyl. And carbonate. Among them, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, and ethyl-n-propyl carbonate are preferable. Particularly when dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate are used as a non-aqueous electrolyte secondary battery. It is preferable in terms of good cycle characteristics.
さらに、鎖状カルボン酸エステルにも制限は無いが、通常使用されるものの例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸−i−プロピル、酢酸−n−ブチル、酢酸−i−ブチル、酢酸−t−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸−n−プロピル、プロピオン酸−i−プロピル、プロピオン酸−n−ブチル、プロピオン酸−i−ブチル、プロピオン酸−t−ブチル等が挙げられる。これらの中でも、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルがより好ましい。なお、鎖状カーボネートとして、上記式(1)で表わされる特定鎖状カーボネートを用いることも可能である。 Furthermore, although there is no restriction | limiting also in chain | strand carboxylic acid ester, As an example of what is normally used, methyl acetate, ethyl acetate, acetic acid-n-propyl, acetic acid-i-propyl, acetic acid-n-butyl, acetic acid-i -Butyl, acetate-t-butyl, methyl propionate, ethyl propionate, propionate-n-propyl, propionate-i-propyl, propionate-n-butyl, propionate-i-butyl, propionate-t- Examples include butyl. Among these, ethyl acetate, methyl propionate, and ethyl propionate are more preferable. In addition, it is also possible to use the specific chain carbonate represented by the above formula (1) as the chain carbonate.
また、環状カルボン酸エステルにも制限は無いが、通常使用されるものの例としては、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン等が挙げられる。これらの中でも、γ−ブチロラクトンがより好ましい。 Moreover, although there is no restriction | limiting also in cyclic carboxylic acid ester, As an example of what is used normally, (gamma) -butyrolactone, (gamma) -valerolactone, (delta) -valerolactone, etc. are mentioned. Among these, γ-butyrolactone is more preferable.
さらに、鎖状エーテルにも制限は無いが、通常使用されるものの例としては、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、ジエトキシメタン、ジエトキシエタン、エトキシメトキシメタン、エトキシメトキシエタン等が挙げられる。これらの中でも、ジメトキシエタン、ジエトキシエタンがより好ましい。 Furthermore, although there is no restriction | limiting also in chain | strand ether, As an example of what is used normally, dimethoxymethane, dimethoxyethane, diethoxymethane, diethoxyethane, ethoxymethoxymethane, ethoxymethoxyethane, etc. are mentioned. Among these, dimethoxyethane and diethoxyethane are more preferable.
また、環状エーテルにも制限は無いが、通常使用されるものの例としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等が挙げられる。 Moreover, although there is no restriction | limiting also in cyclic ether, Tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, etc. are mentioned as an example of what is normally used.
さらに、含リン有機溶媒にも制限は無いが、通常使用されるものの例としては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリフェニル等のリン酸エステル類;亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリフェニル等の亜リン酸エステル類;トリメチルホスフィンオキシド、トリエチルホスフィンオキシド、トリフェニルホスフィンオキシド等のホスフィンオキシド類などが挙げられる。 Furthermore, although there is no limitation on the phosphorus-containing organic solvent, examples of commonly used organic solvents include phosphate esters such as trimethyl phosphate, triethyl phosphate, and triphenyl phosphate; trimethyl phosphite, triethyl phosphite. Phosphites such as triphenyl phosphite; phosphine oxides such as trimethylphosphine oxide, triethylphosphine oxide, triphenylphosphine oxide, and the like.
また、含硫黄有機溶媒にも制限は無いが、通常使用されるものの例としては、エチレンサルファイト、1,4−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、スルホラン、スルホレン、ジメチルスルホン、ジフェニルスルホン、メチルフェニルスルホン、ジブチルジスルフィド、ジシクロヘキシルジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフイド、N,N−ジメチルメタンスルホンアミド、N,N−ジエチルメタンスルホンアミド等が挙げられる。 Moreover, although there is no restriction | limiting also in a sulfur-containing organic solvent, As an example of what is used normally, ethylene sulfite, 1, 4- propane sultone, 1, 4- butane sultone, methyl methanesulfonate, busulfan, sulfolane, sulfolene, Examples include dimethylsulfone, diphenylsulfone, methylphenylsulfone, dibutyldisulfide, dicyclohexyldisulfide, tetramethylthiuram monosulfide, N, N-dimethylmethanesulfonamide, N, N-diethylmethanesulfonamide, and the like.
これらの中でも、環状カーボネートであるエチレンカーボネート及び/又はプロピレンカーボネートを用いる事が好ましく、さらに、これらと鎖状カーボネートを混合して用いることがより好ましい。 Among these, it is preferable to use ethylene carbonate and / or propylene carbonate, which are cyclic carbonates, and it is more preferable to use a mixture of these and chain carbonate.
また、このように環状カーボネートと鎖状カーボネートとを非水溶媒として併用する場合、本発明の非水系電解液中の非水溶媒中にしめる鎖状カーボネートの好適な含有量は、通常30体積%以上、好ましくは50体積%以上、また、通常95体積%以下、好ましくは90体積%以下である。一方、本発明の非水系電解液中の非水溶媒中にしめる環状カーボネートの好適な含有量は、通常5体積%以上、好ましくは10体積%以上、また、通常50体積%以下、好ましくは40体積%以下である。この範囲よりも鎖状カーボネートが少なすぎると本発明の非水系電解液の粘度が上昇する可能性があり、多すぎると電解質であるリチウム塩の解離度が低下して、本発明の非水系電解液の電気伝導率が低下する可能性がある。 Further, when the cyclic carbonate and the chain carbonate are used in combination as a non-aqueous solvent as described above, the preferable content of the chain carbonate in the non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is usually 30% by volume or more. , Preferably 50% by volume or more, and usually 95% by volume or less, preferably 90% by volume or less. On the other hand, the suitable content of the cyclic carbonate in the non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte of the present invention is usually 5% by volume or more, preferably 10% by volume or more, and usually 50% by volume or less, preferably 40% by volume. % Or less. If the amount of chain carbonate is less than this range, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution of the present invention may increase. If it is too much, the dissociation degree of the lithium salt that is the electrolyte will decrease, and the non-aqueous electrolyte of the present invention will decrease. The electrical conductivity of the liquid may be reduced.
[I−4.電解質]
本発明の非水系電解液に用いる電解質に制限は無く、目的とする非水系電解液二次電池に電解質として用いられるものであれば公知のものを任意に採用することができる。本発明の非水系電解液をリチウム二次電池に用いる場合には、通常は、電解質としてリチウム塩を用いる。
[I-4. Electrolytes]
There is no restriction | limiting in the electrolyte used for the non-aqueous electrolyte of this invention, A well-known thing can be arbitrarily employ | adopted if it is used as an electrolyte for the target non-aqueous electrolyte secondary battery. When the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is used for a lithium secondary battery, a lithium salt is usually used as an electrolyte.
電解質の具体例としては、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、Li2CO3、LiBF4等の無機リチウム塩;LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、リチウム環状1,4−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiC(CF3SO2)3、LiPF4(CF3)2、LiPF4(C2F5)2、LiPF4(CF3SO2)2、LiPF4(C2F5SO2)2、LiBF2(CF3)2、LiBF2(C2F5)2、LiBF2(CF3SO2)2、LiBF2(C2F5SO2)2、リチウムビス(オキサラト)ボレート等の含フッ素有機リチウム塩;KPF6、NaPF6、NaBF4、Na2CF3SO3等のナトリウム塩又はカリウム塩などが挙げられる。これらのうち、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2が好ましく、特にLiPF6、LiBF4が好ましい。 Specific examples of the electrolyte include inorganic lithium salts such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , Li 2 CO 3 , LiBF 4 ; LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, lithium cyclic 1,4-perfluoropropane disulfonyl imide, LiN (CF 3 SO 2) (C 4 F 9 SO 2), LiC (CF 3 SO 2) 3, LiPF 4 (CF 3) 2, LiPF 4 (C 2 F 5 ) 2 , LiPF 4 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (CF 3 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 ) 2 , Fluorine-containing organic lithium salts such as LiBF 2 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium bis (oxalato) borate; KPF 6 , NaPF 6 , NaBF 4 , Na 2 CF 3 SO Sodium salt such as 3 or potassium Examples thereof include a lithium salt. Of these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 are preferable, and LiPF 6 and LiBF 4 are particularly preferable.
また、電解質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。中でも、特定の無機リチウム塩の2種を併用したり、無機リチウム塩と含フッ素有機リチウム塩とを併用したりすると、連続充電時のガス発生が抑制され、若しくは高温保存後の劣化が抑制されるので好ましい。特に、LiPF6とLiBF4との併用や、LiPF6、LiBF4等の無機リチウム塩と、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2等の含フッ素有機リチウム塩との併用が好ましい。 Moreover, electrolyte may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. In particular, when two types of specific inorganic lithium salts are used in combination, or when inorganic lithium salts and fluorine-containing organic lithium salts are used in combination, gas generation during continuous charging is suppressed, or deterioration after high-temperature storage is suppressed. Therefore, it is preferable. In particular, the combination and the LiPF 6 and LiBF 4, and an inorganic lithium salt such as LiPF 6, LiBF 4, LiCF 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, etc. The combined use with a fluorine-containing organic lithium salt is preferred.
さらに、LiPF6とLiBF4とを併用する場合、電解質全体に対してLiBF4が通常0.01重量%以上、20重量%以下の比率で含有されていることが好ましい。LiBF4は解離度が低く、比率が高すぎると電解液の抵抗を高くする可能性がある。
一方、LiPF6、LiBF4等の無機リチウム塩と、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2等の含フッ素有機リチウム塩とを併用する場合、電解質全体に占める無機リチウム塩の割合は、通常70重量%以上、99重量%以下の範囲であることが望ましい。一般に、含フッ素有機リチウム塩は無機リチウム塩と比較して分子量が大きく、比率が高すぎると電解液全体に占める溶媒の比率が低下し電解液の抵抗を高くする可能性があるためである。
Further, when LiPF 6 and LiBF 4 are used in combination, it is preferable that LiBF 4 is usually contained in a ratio of 0.01 wt% or more and 20 wt% or less with respect to the entire electrolyte. LiBF 4 has a low degree of dissociation, and if the ratio is too high, the resistance of the electrolytic solution may be increased.
On the other hand, when inorganic lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 are used in combination with fluorine-containing organic lithium salts such as LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 The ratio of the inorganic lithium salt in the entire electrolyte is preferably in the range of usually 70% by weight or more and 99% by weight or less. In general, the fluorine-containing organic lithium salt has a large molecular weight as compared with the inorganic lithium salt, and if the ratio is too high, the ratio of the solvent in the entire electrolytic solution may decrease, and the resistance of the electrolytic solution may be increased.
また、本発明の非水系電解液中のリチウム塩の濃度は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常0.5mol・dm-3以上、好ましくは0.6mol・dm-3以上、より好ましくは0.8mol・dm-3以上、また、通常3mol・dm-3以下、好ましくは2mol・dm-3以下、より好ましくは1.5mol・dm-3以下の範囲である。この濃度が低過ぎると非水系電解液の電気伝導率が不十分となる可能性があり、濃度が高過ぎると粘度上昇のため電気伝導率が低下し、本発明の非水系電解液を用いた非水系電解液二次電池の性能が低下する可能性がある。 The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte of the present invention is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but usually 0.5 mol · dm −3 or more, preferably 0.6 mol · dm −3. or more, more preferably 0.8 mol · dm -3 or more, and usually 3 mol · dm -3 or less, preferably 2 mol · dm -3 or less, and more preferably 1.5 mol · dm -3 or less of. If this concentration is too low, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte may become insufficient. If the concentration is too high, the electrical conductivity will decrease due to an increase in viscosity, and the non-aqueous electrolyte of the present invention was used. The performance of the non-aqueous electrolyte secondary battery may be reduced.
[I−5.添加剤]
本発明の非水系電解液は、本発明の効果を著しく損なわない範囲において、各種の添加剤を含有していることが好ましい。この添加剤としては、従来公知のものを任意に用いることができ、また、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。添加剤の例としては、過充電防止剤や、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を改善するための助剤などが挙げられる。
[I-5. Additive]
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention preferably contains various additives as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. As the additive, conventionally known additives can be arbitrarily used, and one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in any combination and ratio. Examples of the additive include an overcharge inhibitor and an auxiliary agent for improving capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high temperature storage.
過充電防止剤としては、例えば、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物;2−フルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼン等の前記芳香族化合物の部分フッ素化物;2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、2,6−ジフルオロアニオール等の含フッ素アニソール化合物などが挙げられる。
なお、過充電防止剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Examples of the overcharge inhibitor include aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, and dibenzofuran; 2-fluoro Partially fluorinated products of the above aromatic compounds such as biphenyl, o-cyclohexylfluorobenzene, p-cyclohexylfluorobenzene; fluorinated anisole such as 2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole, 2,6-difluoroaniol Compound etc. are mentioned.
In addition, an overcharge inhibiting agent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
また、非水系電解液が過充電防止剤を含有する場合、その濃度は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液全体に対して通常0.1重量%〜5重量%である。非水系電解液に過充電防止剤を含有させることは、過充電による非水系電解液二次電池の破裂・発火を抑制することができ、非水系電解液二次電池の安全性が向上するので好ましい。 Further, when the non-aqueous electrolyte contains an overcharge inhibitor, the concentration thereof is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.1% by weight to 5% by weight with respect to the whole non-aqueous electrolyte. %. By including an overcharge inhibitor in the non-aqueous electrolyte, it is possible to suppress rupture and ignition of the non-aqueous electrolyte secondary battery due to overcharge, and the safety of the non-aqueous electrolyte secondary battery is improved. preferable.
一方、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を改善するための助剤としては、例えば、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、4−(トリフルオロメチル)−エチレンカーボネート、フェニルエチレンカーボネート、エリスリタンカーボネート、スピロ−ビス−ジメチレンカーボネート等のカーボネート化合物;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、フェニルコハク酸無水物等のカルボン酸無水物;エチレンサルファイト、1,4−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、スルホラン、スルホレン、ジメチルスルホン、ジフェニルスルホン、メチルフェニルスルホン、ジブチルジスルフィド、ジシクロヘキシルジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフイド、N,N−ジメチルメタンスルホンアミド、N,N−ジエチルメタンスルホンアミド等の含硫黄化合物;1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、4−メチル−2−オキサゾリジノン、1,4−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルスクシイミド等の含窒素化合物;ヘプタン、オクタン、シクロヘプタン等の炭化水素化合物;フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、ベンゾトリフルオライド等の含フッ素芳香族化合物などが挙げられる。 On the other hand, as an auxiliary agent for improving capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high temperature storage, for example, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, 4- (trifluoromethyl) -ethylene carbonate, phenylethylene carbonate, Carbonate compounds such as erythritan carbonate, spiro-bis-dimethylene carbonate; succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, diglycolic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride Carboxylic anhydrides such as cyclopentanetetracarboxylic dianhydride and phenylsuccinic anhydride; ethylene sulfite, 1,4-propane sultone, 1,4-butane sultone, methyl methanesulfonate, , Sulfolane, sulfolene, dimethylsulfone, diphenylsulfone, methylphenylsulfone, dibutyldisulfide, dicyclohexyldisulfide, tetramethylthiurammonosulfide, N, N-dimethylmethanesulfonamide, N, N-diethylmethanesulfonamide, etc. Sulfur-containing compounds; nitrogen-containing compounds such as 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 4-methyl-2-oxazolidinone, 1,4-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methylsuccinimide Compound; Hydrocarbon compounds such as heptane, octane, cycloheptane; and fluorine-containing aromatic compounds such as fluorobenzene, difluorobenzene, and benzotrifluoride.
なお、助剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 In addition, an auxiliary agent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
また、非水系電解液が助剤を含有する場合、その濃度は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液全体に対して通常0.1重量%〜5重量%である。 Further, when the non-aqueous electrolyte contains an auxiliary agent, its concentration is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.1% by weight to 5% by weight with respect to the whole non-aqueous electrolyte. is there.
[II.非水系電解液二次電池]
本発明の非水系電解液二次電池は、リチウムイオンを吸蔵及び放出しうる負極及び正極と、上記の本発明の非水系電解液とを備える。
この本発明の非水系電解液二次電池は、非水系電解液以外の構成については従来公知の非水系電解液二次電池と同様のものを任意に採用することができる。通常、非水系電解液二次電池は、本発明の非水系電解液が含浸されている多孔膜(セパレータ)を介して正極と負極とが積層され、これらがケース(外装体)に収納された形態を有する。
[II. Non-aqueous electrolyte secondary battery]
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a negative electrode and a positive electrode that can occlude and release lithium ions, and the non-aqueous electrolyte of the present invention.
As the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the same configuration as that of a conventionally known non-aqueous electrolyte secondary battery can be arbitrarily adopted for the configuration other than the non-aqueous electrolyte. Usually, in a non-aqueous electrolyte secondary battery, a positive electrode and a negative electrode are laminated via a porous film (separator) impregnated with the non-aqueous electrolyte of the present invention, and these are stored in a case (exterior body). It has a form.
[II−1.非水系電解液]
非水系電解液としては、非水溶媒中に上記の特定鎖状カーボネートあるいは特定鎖状カーボネートと所定カーボネートの両方を含有する、本発明の非水系電解液を用いる。
[II-1. Non-aqueous electrolyte]
As the non-aqueous electrolyte solution, the non-aqueous electrolyte solution of the present invention containing the above-mentioned specific chain carbonate or both the specific chain carbonate and the predetermined carbonate in a non-aqueous solvent is used.
[II−2.負極]
本発明の非水系電解液二次電池に用いる負極は、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能なものであれば、本発明の効果を損なわない限り任意のものを用いることができる。通常は、負極として、集電体に負極活物質を固定したものを用いる。
[II-2. Negative electrode]
Any negative electrode can be used for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention as long as it can occlude and release lithium ions as long as the effects of the present invention are not impaired. Usually, a negative electrode in which a negative electrode active material is fixed is used as the negative electrode.
負極活物質に制限は無く任意であるが、例えば、リチウムを吸蔵及び放出可能な、炭素質材料、金属材料、リチウム金属、リチウム合金などを用いる事ができる。また、負極活物質は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 Although there is no restriction | limiting in a negative electrode active material, For example, the carbonaceous material which can occlude and discharge | release lithium, a metal material, lithium metal, a lithium alloy etc. can be used. Moreover, a negative electrode active material may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
中でも好ましいのは、炭素質材料、リチウムを吸蔵及び放出可能な金属の1種以上とリチウムとからなる合金、及びこれらの金属の硼化物、酸化物、窒化物、硫化物、燐化物等の複合化合物材料が挙げられる。 Among these, carbonaceous materials, alloys composed of one or more metals capable of inserting and extracting lithium and lithium, and composites of borides, oxides, nitrides, sulfides, phosphides, etc. of these metals are preferable. Compound materials are mentioned.
負極活物質として炭素質材料を用いる場合、この炭素質材料としては任意のものを用いることができるが、例えば、黒鉛や、黒鉛の表面を黒鉛に比べて非晶質の炭素で被覆したものが好ましい。
ここで、黒鉛は、学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)が、通常0.335nm以上、また、通常0.338nm以下、好ましくは0.337nm以下であるものが好ましい。
When a carbonaceous material is used as the negative electrode active material, any carbonaceous material can be used. For example, graphite or a surface of graphite coated with amorphous carbon compared to graphite can be used. preferable.
Here, graphite has a lattice plane (002 plane) d value (interlayer distance) of 0.335 nm or more, usually 0.338 nm or less, preferably 0.337 nm, determined by X-ray diffraction by the Gakushin method. The following are preferred.
さらに、黒鉛としては、学振法によるX線回折で求めた結晶子サイズ(Lc)は、通常30nm以上、好ましくは50nm以上、より好ましくは100nm以上であることが望ましい。
また、黒鉛の灰分は、通常1重量%以下、好ましくは0.5重量%以下、より好ましくは0.1重量%以下であることが望ましい。
Furthermore, as for graphite, it is desirable that the crystallite size (Lc) obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 30 nm or more, preferably 50 nm or more, and more preferably 100 nm or more.
The ash content of graphite is usually 1% by weight or less, preferably 0.5% by weight or less, and more preferably 0.1% by weight or less.
また、黒鉛の表面を非晶質の炭素で被覆したものとしては、X線回折における格子面(002面)のd値が通常0.335nm〜0.338nmである黒鉛を核材とし、その表面に該核材よりもX線回折における格子面(002面)のd値が大きい炭素質材料が付着したものを用いることが好ましい。さらに、核材と、核材の表面に付着したX線回折における格子面(002面)のd値が核材よりも大きい炭素質材料との割合が、重量比で、通常99/1〜80/20のものがより好ましい。これを用いると、高い容量で、かつ非水系電解液と反応しにくい負極を製造することができる。 Further, as the graphite surface coated with amorphous carbon, graphite having a d-value of the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction usually 0.335 nm to 0.338 nm as a core material is used. It is preferable to use a carbonaceous material having a larger d value on the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction than the core material. Furthermore, the ratio between the core material and the carbonaceous material having a d-value of the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction adhering to the surface of the core material is usually 99/1 to 80 in terms of weight ratio. / 20 is more preferable. When this is used, a negative electrode which has a high capacity and hardly reacts with the non-aqueous electrolyte can be produced.
さらに、炭素質材料の粒径は本発明の効果を損なわない限り任意であるが、レーザー回折・散乱法によるメジアン径で、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、さらに好ましくは7μm以上である。一方、上限は、通常100μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、さらに好ましくは30μm以下である。上記範囲の下限を下回ると比表面積が大きくなりすぎる可能性があり、上限を上回ると比表面積が小さくなりすぎる可能性がある。 Further, the particle size of the carbonaceous material is arbitrary as long as the effects of the present invention are not impaired, but the median diameter by the laser diffraction / scattering method is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, further preferably 7 μm or more. On the other hand, the upper limit is usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and even more preferably 30 μm or less. If the lower limit of the above range is not reached, the specific surface area may become too large, and if the upper limit is exceeded, the specific surface area may become too small.
また、炭素質材料のBET法による比表面積も本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常0.3m2/g以上、好ましくは0.5m2/g以上、より好ましくは0.7m2/g以上、さらに好ましくは0.8m2/g以上である。一方、上限は通常25.0m2/g以下、好ましくは20.0m2/g以下、より好ましくは15.0m2/g以下、さらに好ましくは10.0m2/g以下である。上記範囲の下限を下回るとリチウムイオンの挿入脱離に十分な面積が確保できなくなる可能性があり、上限を上回ると電解液との反応性が高くなりすぎる可能性がある。 Further, the specific surface area of the carbonaceous material according to the BET method is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.3 m 2 / g or more, preferably 0.5 m 2 / g or more, more preferably 0.00. It is 7 m 2 / g or more, more preferably 0.8 m 2 / g or more. On the other hand, the upper limit is usually 25.0 m 2 / g or less, preferably 20.0 m 2 / g or less, more preferably 15.0 m 2 / g or less, or less and more preferably 10.0 m 2 / g. If the lower limit of the above range is not reached, it may not be possible to secure a sufficient area for lithium ion insertion / extraction, and if it exceeds the upper limit, the reactivity with the electrolyte solution may become too high.
さらに、炭素質材料は、アルゴンイオンレーザー光を用いたラマンスペクトルで分析したときに、1570cm-1〜1620cm-1の範囲にあるピークPAのピーク強度IAと、1300cm-1〜1400cm-1の範囲にあるピークPBのピーク強度IBとの比で表されるR値(=IB/IA)が、通常、0.01〜0.7の範囲であるものが良好な電池特性を得る上で好ましい。 Further, the carbonaceous material, when analyzed by Raman spectrum using argon ion laser light, and the peak intensity I A of the peak P A in the range of 1570cm -1 ~1620cm -1, 1300cm -1 ~1400cm -1 R value expressed by the ratio of the peak intensity I B of a peak P B in the range of (= I B / I a) is, usually, good battery characteristics as in the range of 0.01 to 0.7 It is preferable in obtaining.
また、これに関連して、炭素質材料は、アルゴンイオンレーザー光を用いたラマンスペクトルで分析したときに、1570cm-1〜1620cm-1の範囲にあるピークの半値幅が、通常26cm-1以下、好ましくは25cm-1以下であるものが良好な電池特性を得る上で好ましい。 In this connection, the carbonaceous material, when analyzed by Raman spectrum using argon ion laser light, the half width of the peak in the range of 1570cm -1 ~1620cm -1, typically 26cm -1 or less In order to obtain good battery characteristics, it is preferably 25 cm −1 or less.
また、負極活物質として、リチウムを吸蔵及び放出可能な金属の1種以上とリチウムとからなる合金、又は、これらの金属の硼化物、酸化物、窒化物、硫化物、燐化物等の複合化合物材料を用いる場合、これらの合金や複合化合物材料としては、複数の金属元素を含む合金を用いてもよく、更にその複合化合物を用いても良い。例えば、金属の合金や合金の硼化物、酸化物、窒化物、硫化物、燐化物等の複合化合物等が、更に複雑に化学的に結合したものを用いるようにしてもよい。 Further, as the negative electrode active material, an alloy composed of one or more metals capable of inserting and extracting lithium and lithium, or a composite compound such as a boride, oxide, nitride, sulfide, or phosphide of these metals In the case of using materials, as these alloys and composite compound materials, alloys containing a plurality of metal elements may be used, and further composite compounds thereof may be used. For example, a metal alloy or an alloy boride, oxide, nitride, sulfide, phosphide, or other complex compound that is chemically combined may be used.
さらに、これらの合金や複合化合物材料からなる負極活物質の中でも、非水系電解液二次電池にしたときに負極の単位重量当りの容量を大きくできる観点から、Si、Sn又はPbなどを含有するものを用いることが好ましく、特に、Si又はSnを含有するものを用いることがより好ましい。 Furthermore, among negative electrode active materials made of these alloys and composite compound materials, Si, Sn, Pb, or the like is contained from the viewpoint of increasing the capacity per unit weight of the negative electrode when a non-aqueous electrolyte secondary battery is made. It is preferable to use those, and it is particularly preferable to use those containing Si or Sn.
また、負極の集電体にも制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り公知のものを任意に用いることができる。さらに、集電体は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意に組み合わせて用いてもよい。
負極用集電体の材質に制限は無いが、通常用いられるものの例としては、鋼、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス等が挙げられる。これらのうち、薄膜に加工しやすいという点及びコストの点から銅箔が好ましい。
Moreover, there is no restriction | limiting also in the electrical power collector of a negative electrode, as long as the effect of this invention is not impaired remarkably, a well-known thing can be used arbitrarily. Further, the current collector may be used alone or in any combination of two or more.
The material for the current collector for the negative electrode is not limited, but examples of commonly used materials include steel, copper alloy, nickel, nickel alloy, and stainless steel. Among these, a copper foil is preferable from the viewpoint of easy processing into a thin film and cost.
また、表面に形成される活物質層との結着効果を向上させるため、集電体の表面は予め粗面化処理しておくのが好ましい。表面の粗面化方法としては、ブラスト処理、粗面ロールによる圧延、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメリバフ、鋼線などを備えたワイヤーブラシなどで集電体表面を研磨する機械的研磨法、電解研磨法、化学研磨法等が挙げられる。 In order to improve the binding effect with the active material layer formed on the surface, it is preferable that the surface of the current collector is roughened in advance. Surface roughening methods include blasting, rolling with a rough roll, polishing cloth with a fixed abrasive particle, grinder, emery buff, wire brush equipped with steel wire, etc. Examples thereof include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method.
また、集電体の重量を低減させて非水系電解液電池の重量当たりのエネルギー密度を向上させるために、エキスパンドメタルやパンチングメタルのような穴あきタイプの集電体を使用することもできる。このタイプの集電体は、その開口率を変更することで、重量も自在に変更可能である。また、このタイプの集電体の両面に活物質層を形成させた場合、この穴を通してのリベット効果により活物質層の剥離が更に起こりにくくなる。しかし、開口率があまりに高くなった場合には、活物質層と集電体との接触面積が小さくなるため、かえって接着強度は低くなることがある。 In order to reduce the weight of the current collector and improve the energy density per weight of the non-aqueous electrolyte battery, a perforated current collector such as an expanded metal or a punching metal can be used. This type of current collector can be freely changed in weight by changing its aperture ratio. Further, when an active material layer is formed on both surfaces of this type of current collector, the active material layer is further less likely to peel due to the rivet effect through the hole. However, when the aperture ratio becomes too high, the contact area between the active material layer and the current collector becomes small, so that the adhesive strength may be lowered.
また、集電体の厚さは、通常1μm以上、好ましくは5μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは50μm以下である。集電体の厚さが厚過ぎると、非水系電解液二次電池全体の容量が低下し過ぎることになり、逆に薄過ぎると集電体の取り扱いが困難になることがある。 The thickness of the current collector is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, and is usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less. If the thickness of the current collector is too thick, the capacity of the entire non-aqueous electrolyte secondary battery will be excessively reduced. Conversely, if the current collector is too thin, it may be difficult to handle the current collector.
さらに、負極の製造方法に制限は無く、通常は常法によればよい。
負極の製造方法の例としては、負極活物質に、導電材、結着剤、増粘剤、充填剤、溶媒等を加えてスラリー状とし、これを集電体に塗布し、乾燥した後にプレスして高密度化して、集電体上に負極活物質層を形成する方法が挙げられる。
Furthermore, there is no restriction | limiting in the manufacturing method of a negative electrode, Usually, what is necessary is just to follow a conventional method.
As an example of a method for producing a negative electrode, a negative electrode active material is added with a conductive material, a binder, a thickener, a filler, a solvent, etc. to form a slurry, which is applied to a current collector, dried, and then pressed. And forming a negative electrode active material layer on the current collector by increasing the density.
この方法においては、スラリーは、負極材に対して、結着剤、増粘剤、充填剤、溶媒等を加えて作製される。なお、ここでいう負極材とは、負極活物質と導電材を含わせた材料と定義する。
負極活物質の含有量は、負極材100重量部に対して、通常70重量部以上、好ましくは75重量部以上で、通常97重量部以下、好ましくは95重量部以下であることが望ましい。この範囲よりも負極活物質量が少ないと負極の容量が不足する可能性があり、多いと相対的に結着剤等の含有量が不足することによって負極の強度が不足する可能性がある。
In this method, the slurry is prepared by adding a binder, a thickener, a filler, a solvent and the like to the negative electrode material. The negative electrode material here is defined as a material including a negative electrode active material and a conductive material.
The content of the negative electrode active material is usually 70 parts by weight or more, preferably 75 parts by weight or more, and usually 97 parts by weight or less, preferably 95 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the negative electrode material. If the amount of the negative electrode active material is less than this range, the capacity of the negative electrode may be insufficient, and if it is large, the strength of the negative electrode may be insufficient due to a relatively insufficient content of the binder or the like.
導電材に制限は無いが、例えば、銅やニッケル等の金属材料;黒鉛、グラファイト、カーボンブラック等の炭素材料などが挙げられる。特に導電材として炭素材料を用いると炭素材料が活物質としても作用するため好ましい。なお、導電材は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 Although there is no restriction | limiting in an electrically conductive material, For example, carbon materials, such as metal materials, such as copper and nickel; Graphite, graphite, carbon black, etc. are mentioned. In particular, it is preferable to use a carbon material as the conductive material because the carbon material acts as an active material. In addition, a electrically conductive material may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
また、導電材の含有量に制限は無いが、負極材100重量部に対して、通常3重量部以上、好ましくは5重量部以上で、通常30重量部以下、好ましくは25重量部以下であることが望ましい。この範囲よりも導電材の含有量が少ないと導電性が不足する可能性があり、多いと相対的に負極活物質等の含有量が不足することによって電池容量や強度が低下する可能性がある。 The content of the conductive material is not limited, but is usually 3 parts by weight or more, preferably 5 parts by weight or more, and usually 30 parts by weight or less, preferably 25 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the negative electrode material. It is desirable. If the content of the conductive material is less than this range, the conductivity may be insufficient. If the content is large, the battery capacity and strength may be decreased due to a relative shortage of the negative electrode active material and the like. .
さらに、結着剤としては、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安全な材料であれば、任意のものを使用することができる。例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、スチレン・ブタジエンゴム・イソプレンゴム、ブタジエンゴム等の不飽和ポリマー及びその共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体等のアクリル酸系ポリマー及びその共重合体などが挙げられる。なお、結着剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 Furthermore, as the binder, any material can be used as long as it is a material that is safe with respect to the solvent and the electrolytic solution used at the time of manufacturing the electrode. For example, fluororesins such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, unsaturated polymers such as styrene / butadiene rubber / isoprene rubber and butadiene rubber, and copolymers thereof, ethylene-acrylic acid copolymer Examples thereof include acrylic acid-based polymers such as coalesced polymers and ethylene-methacrylic acid copolymers, and copolymers thereof. In addition, a binder may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
また、結着剤の含有量にも制限は無いが、負極材100重量部に対して、通常0.5重量部以上、好ましくは1重量部以上で、通常10重量部以下、好ましくは8重量部以下であることが望ましい。この範囲よりも結着剤の含有量が少ないと負極の強度が不足する可能性があり、多いと相対的に負極活物質等の含有量が不足することによって電池容量や導電性が不足する可能性がある。 Further, the content of the binder is not limited, but is usually 0.5 parts by weight or more, preferably 1 part by weight or more and usually 10 parts by weight or less, preferably 8 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the negative electrode material. Or less. If the binder content is less than this range, the strength of the negative electrode may be insufficient. If the content is large, the battery capacity and conductivity may be insufficient due to a relative shortage of the negative electrode active material. There is sex.
さらに、増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン等を用いることができる。なお、増粘剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
また、増粘剤の含有量にも制限は無いが、負極活物質層中に、通常0.5重量%〜5重量%の範囲で用いることが好ましい。
Furthermore, as the thickener, for example, carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and the like can be used. In addition, a thickener may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
Moreover, although there is no restriction | limiting in content of a thickener, It is preferable to use in the range of 0.5 to 5 weight% normally in a negative electrode active material layer.
さらに、充填剤としては、例えば、ラウリル酸誘導体類、TWIN20(商品名)等を用いることができる。なお、充填剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
また、充填剤の含有量にも制限は無いが、負極活物質層中に、通常0.5重量%〜5重量%の範囲で用いることが好ましい。
Further, as the filler, for example, lauric acid derivatives, TWIN20 (trade name) and the like can be used. In addition, a filler may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
Moreover, although there is no restriction | limiting also in content of a filler, It is preferable to use in the range of 0.5 to 5 weight% normally in a negative electrode active material layer.
さらに、スラリーを調製する際の溶媒にも制限は無いが、例えば、水、NMP(N−メチルピロリドン)、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)などを用いることができる。
そして、上記のスラリーを集電体に塗布し、乾燥した後にプレスして負極活物質層を形成する。この負極活物質層の乾燥、プレス後の密度に制限は無いが、通常1.0g/cm3以上である。
Furthermore, although there is no restriction | limiting in the solvent at the time of preparing a slurry, For example, water, NMP (N-methylpyrrolidone), DMF (N, N-dimethylformamide) etc. can be used.
Then, the slurry is applied to a current collector, dried, and then pressed to form a negative electrode active material layer. The density of the negative electrode active material layer after drying and pressing is not limited, but is usually 1.0 g / cm 3 or more.
なお、負極はまた、負極活物質に結着剤や導電材等を加えたものをそのままロール成型してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極としたり、或いは、蒸着・スパッタ・メッキ等の手法で集電体上に電極材料の薄膜を形成したりすることによって製造することもできる。 In addition, the negative electrode is also a method in which a negative electrode active material added with a binder, a conductive material, or the like is roll-molded as it is to form a sheet electrode, a pellet electrode is formed by compression molding, or a method such as vapor deposition, sputtering, or plating. Or by forming a thin film of an electrode material on the current collector.
[II−3.正極]
本発明の非水系電解液二次電池に用いる正極は、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能なものであれば、本発明の効果を損なわない限り任意のものを用いることができる。通常は、正極として、集電体に正極活物質を固定したものを用いる。
[II-3. Positive electrode]
As the positive electrode used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, any positive electrode can be used as long as it can occlude and release lithium ions as long as the effects of the present invention are not impaired. Usually, a positive electrode in which a positive electrode active material is fixed to a current collector is used as the positive electrode.
正極活物質に制限は無く任意であるが、例えば、遷移金属の酸化物、遷移金属とリチウムとの複合酸化物(リチウム遷移金属複合酸化物)、遷移金属の硫化物、金属酸化物等の無機化合物、リチウム金属、リチウム合金若しくはそれらの複合体などが挙げられる。なお、正極活物質は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 The positive electrode active material is not limited and is arbitrary. For example, transition metal oxide, transition metal and lithium composite oxide (lithium transition metal composite oxide), transition metal sulfide, metal oxide, and other inorganic materials Examples thereof include a compound, lithium metal, lithium alloy, or a composite thereof. In addition, a positive electrode active material may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
正極活物質の具体例を挙げると、MnO、V2O5、V6O13、TiO2等の遷移金属酸化物;基本組成がLiCoO2であるリチウムコバルト複合酸化物、LiNiO2であるリチウムニッケル複合酸化物、LiMn2O4又はLiMnO2であるリチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物;TiS、FeS等の遷移金属硫化物;SnO2、SiO2等の金属酸化物などが挙げられる。 Specific examples of the positive electrode active material include transition metal oxides such as MnO, V 2 O 5 , V 6 O 13 and TiO 2 ; lithium cobalt composite oxide whose basic composition is LiCoO 2 , lithium nickel which is LiNiO 2 Lithium transition metal complex oxides such as complex oxides, lithium manganese complex oxides such as LiMn 2 O 4 or LiMnO 2 , lithium nickel manganese cobalt complex oxides, lithium nickel cobalt aluminum complex oxides; transition metals such as TiS and FeS Sulfides; metal oxides such as SnO 2 and SiO 2 are listed.
中でも、リチウム遷移金属複合酸化物、具体的には、特にリチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルトニッケル複合酸化物、リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物等は、高容量と高サイクル特性とを両立させ得るので好適に用いられる。 Among them, lithium transition metal composite oxides, specifically lithium cobalt composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium cobalt nickel composite oxide, lithium nickel manganese cobalt composite oxide, lithium nickel cobalt aluminum composite oxide, etc. Is preferably used because it can achieve both high capacity and high cycle characteristics.
また、リチウム遷移金属複合酸化物は、コバルト、ニッケル又はマンガンの一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr等の他の金属で置換することにより、その構造を安定化させることができるので好ましい。 In addition, lithium transition metal composite oxide is a part of cobalt, nickel or manganese, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, etc. Substitution with a metal is preferable because the structure can be stabilized.
また、正極の集電体にも制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り公知のものを任意に用いることができる。
正極集電体の材質に制限は無いが、通常用いられるものの例としては、アルミニウム、チタン、タンタル及びこれらの合金等が挙げられる。なかでもアルミニウム及びその合金が好ましい。
また、粗面化処理をしておくことが好ましい点、穴あきタイプの集電体を用いてもよい点、集電体の厚み等を含め、その他の事項は負極の集電体と同様である。
Moreover, there is no restriction | limiting also in the positive electrode electrical power collector, A well-known thing can be used arbitrarily unless the effect of this invention is impaired remarkably.
The material of the positive electrode current collector is not limited, but examples of commonly used materials include aluminum, titanium, tantalum, and alloys thereof. Of these, aluminum and its alloys are preferable.
In addition, it is preferable to roughen the surface, the point where a perforated type current collector may be used, the thickness of the current collector, etc., and other matters are the same as the current collector of the negative electrode. is there.
さらに、正極の製造方法に制限は無く、通常は常法によればよい。
正極の製造方法の例としては、負極の場合と同様に、正極活物質に、結着剤、増粘剤、導電材、充填剤、溶媒等を加えてスラリー状とし、これを集電体に塗布し、乾燥した後にプレスして高密度化して、集電体上に負極活物質層を形成する方法が挙げられる。また、負極と同様、正極には、機械的強度や電気伝導度を高める目的で、増粘剤、導電材、充填剤などを含有させてもよい。
なお、正極活物質層の乾燥、プレス後の密度に制限は無いが、通常3.0g/cm3以上である。
Furthermore, there is no restriction | limiting in the manufacturing method of a positive electrode, Usually, what is necessary is just to follow a conventional method.
As an example of the manufacturing method of the positive electrode, as in the case of the negative electrode, a binder, a thickener, a conductive material, a filler, a solvent, etc. are added to the positive electrode active material to form a slurry, which is used as a current collector. An example is a method of forming a negative electrode active material layer on a current collector by applying and drying and then pressing to increase the density. Similarly to the negative electrode, the positive electrode may contain a thickener, a conductive material, a filler, and the like for the purpose of increasing mechanical strength and electrical conductivity.
The density after drying and pressing of the positive electrode active material layer is not limited, but is usually 3.0 g / cm 3 or more.
なお、正極についても、負極と同様に、正極活物質に結着剤や導電材等を加えたものをそのままロール成型してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極としたり、或いは、蒸着・スパッタ・メッキ等の手法で集電体上に電極材料の薄膜を形成したりすることによって製造することもできる。 As for the positive electrode, similarly to the negative electrode, a positive electrode active material added with a binder or a conductive material is roll-formed as it is to form a sheet electrode, a pellet electrode by compression molding, or vapor deposition / sputtering. It can also be produced by forming a thin film of electrode material on the current collector by a technique such as plating.
[II−4.セパレータ]
正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常はセパレータを介在させる。この場合、本発明の非水系電解液は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
セパレータに制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り公知のものを任意に採用することができる。したがって、セパレータの材料や形状については特に限定されないが、本発明の非水系電解液に対し安定な材料で形成された、保液性に優れた多孔性シート又は不織布等を用いるのが好ましい。
[II-4. Separator]
Usually, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit. In this case, the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is usually used by impregnating the separator.
There is no restriction | limiting in a separator and a well-known thing can be arbitrarily employ | adopted unless the effect of this invention is impaired remarkably. Accordingly, the material and shape of the separator are not particularly limited, but it is preferable to use a porous sheet or a nonwoven fabric that is formed of a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte of the present invention and has excellent liquid retention.
セパレータの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ガラスフィルター等を用いることができる。中でも好ましくはガラスフィルター、ポリオレフィンであり、さらに好ましくはポリオレフィンである。なお、これらの材料は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 As a material for the separator, for example, polyolefin such as polyethylene and polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyethersulfone, glass filter and the like can be used. Of these, glass filters and polyolefins are preferred, and polyolefins are more preferred. In addition, these materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
また、セパレータの厚さは任意であるが、通常1μm以上、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上であり、通常50μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下である。セパレータが薄過ぎると、絶縁性や機械的強度が低下する可能性があり、厚過ぎるとレート特性等の電池性能が低下する可能性があるばかりでなく、非水系電解液二次電池全体としてのエネルギー密度が低下する可能性がある。 Moreover, although the thickness of a separator is arbitrary, it is 1 micrometer or more normally, Preferably it is 5 micrometers or more, More preferably, it is 10 micrometers or more, and is 50 micrometers or less normally, Preferably it is 40 micrometers or less, More preferably, it is 30 micrometers or less. If the separator is too thin, the insulation and mechanical strength may be reduced, and if it is too thick, not only the battery performance such as rate characteristics may be reduced, but also the non-aqueous electrolyte secondary battery as a whole. The energy density can be reduced.
さらに、セパレータとして多孔性シートや不織布等の多孔質のものを用いる場合、セパレータの空孔率は任意であるが、通常20%以上、好ましくは35%以上、より好ましくは45%以上であり、通常90%以下、好ましくは85%以下、より好ましくは75%以下である。空孔率が小さ過ぎると膜抵抗が大きくなってレート特性が悪化する傾向にある。また、大き過ぎるとセパレータの機械的強度が低下し、絶縁性が低下する傾向にある。 Furthermore, when a porous material such as a porous sheet or nonwoven fabric is used as the separator, the porosity of the separator is arbitrary, but is usually 20% or more, preferably 35% or more, more preferably 45% or more, Usually, it is 90% or less, preferably 85% or less, more preferably 75% or less. If the porosity is too small, the membrane resistance increases and the rate characteristics tend to deteriorate. On the other hand, if it is too large, the mechanical strength of the separator is lowered and the insulating property tends to be lowered.
また、セパレータの平均孔径も任意であるが、通常0.5μm以下、好ましくは0.2μm以下であり、通常0.05μm以上である。平均孔径が大き過ぎると短絡が生じやすくなり、小さ過ぎると膜抵抗が大きくなりレート特性が低下する可能性がある。 Moreover, although the average pore diameter of a separator is also arbitrary, it is 0.5 micrometer or less normally, Preferably it is 0.2 micrometer or less, and is 0.05 micrometer or more normally. If the average pore diameter is too large, a short circuit is likely to occur, and if it is too small, the membrane resistance increases and the rate characteristics may be degraded.
[II−5.外装体]
本発明の非水系電解液二次電池は、通常、上記の非水系電解液、負極、正極、セパレータ等を外装体内に収納して構成される。この外装体に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り公知のものを任意に採用することができる。
[II-5. Exterior body]
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is usually configured by housing the non-aqueous electrolyte, the negative electrode, the positive electrode, the separator, and the like in an exterior body. There is no restriction | limiting in this exterior body, As long as the effect of this invention is not impaired remarkably, a well-known thing can be employ | adopted arbitrarily.
外装体の材質は任意であるが、通常は、例えばニッケルメッキを施した鉄、ステンレス、アルミニウム又はその合金、ニッケル、チタン等が用いられる。
また、外装体の形状も任意であり、例えば円筒型、角形、ラミネート型、コイン型、大型等のいずれであってもよい。
The material of the exterior body is arbitrary, but usually, for example, nickel-plated iron, stainless steel, aluminum or an alloy thereof, nickel, titanium, or the like is used.
The shape of the exterior body is also arbitrary, and may be any of a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a coin shape, a large size, and the like.
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意に変形して実施することができる。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples, and can be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention.
[実施例1〜24及び比較例1〜4]
実施例1〜24及び比較例1〜4において、それぞれ、以下の手順で非水系電解液二次電池を組み立て、その評価を行ない、結果を表1,2に示した。
[Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 4]
In Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 4, non-aqueous electrolyte secondary batteries were assembled and evaluated in the following procedure, and the results are shown in Tables 1 and 2.
〔正極の作製〕
正極活物質としてLiCoO2(日本化学工業杜製「C5」)85重量%に、カーボンブラック(電気化学工業杜製商品名「デンカブラック」)6重量%と、ポリフッ化ビニリデン(呉羽化学杜製商品名「KF−1000」)9重量%とを加えて混合し、N−メチル−2−ピロリドンで分散してスラリー状としたものを、正極集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔上に、用いる負極の理論容量の9割となるように均一に塗布し、100℃で12時間乾燥後、直径12.5mmの円盤状に打ち抜いて正極とした。
[Production of positive electrode]
As a positive electrode active material, LiCoO 2 (Nippon Chemical Industry Co., Ltd. “C5”) 85% by weight, carbon black (Electrochemical Industry Co., Ltd., trade name “Denka Black”) 6% by weight, and polyvinylidene fluoride (Kureha Chemical Co., Ltd.) (Name "KF-1000") was added and mixed with 9% by weight, and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to form a slurry, on a positive electrode current collector aluminum foil having a thickness of 20 μm. It was applied uniformly so as to be 90% of the theoretical capacity of the negative electrode to be used, dried at 100 ° C. for 12 hours, and then punched into a disk shape having a diameter of 12.5 mm to obtain a positive electrode.
〔負極の作製〕
〈グラファイト負極の作製〉
人造黒鉛粉末(ティムカル杜製商品名「KS−6」)100重量部に、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)を12重量%含有するN−メチルピロリドン溶液83.5重量部、並びに、N−メチルピロリドン50重量部をデイスパーザーで混合してスラリー状としたものを、負極集電体である厚さ18μmの銅箔上に均一に塗布し、乾燥後、電極密度が1.5g/cm3程度となるようにプレスし、その後、直径12.5μmの円盤状に打ち抜いてグラファイト製の負極(グラファイト負極)とした。
(Production of negative electrode)
<Production of graphite negative electrode>
83.5 parts by weight of an N-methylpyrrolidone solution containing 12% by weight of PVDF (polyvinylidene fluoride) in 100 parts by weight of artificial graphite powder (trade name “KS-6”, manufactured by Timkar Co., Ltd.), and N-methylpyrrolidone 50 A mixture of parts by weight with a disperser in a slurry form is uniformly applied onto a negative electrode current collector 18 μm thick copper foil, and after drying, the electrode density is about 1.5 g / cm 3. And then punched into a disk shape having a diameter of 12.5 μm to obtain a graphite negative electrode (graphite negative electrode).
〈ケイ素合金負極の作製〉
負極活物質の非炭素材料としてケイ素73.2重量部と、銅8.1重量部とを用い、これに、人造黒鉛粉末(ティムカル杜製商品名「KS−6」)13.3重量%と、PVDFを12重量%含有するN−メチルピロリドン溶液54.2重量部と、N−メチルビロリドン50重量部とをディスパーザーで混合してスラリー状としたものを、負極集電体である厚さ18μmの銅箔上に均一に塗布し、乾燥後、電極密度が1.5g/cm3程度となるようにプレスし、その後、直径12.5mmの円盤状に打ち抜いてケイ素合金製の負極(ケイ素合金負極)とした。
<Preparation of silicon alloy negative electrode>
As the non-carbon material of the negative electrode active material, 73.2 parts by weight of silicon and 8.1 parts by weight of copper were used. To this, artificial graphite powder (trade name “KS-6”, manufactured by Timkar Co., Ltd.), 13.3% by weight, , 54.2 parts by weight of an N-methylpyrrolidone solution containing 12% by weight of PVDF and 50 parts by weight of N-methylpyrrolidone were mixed with a disperser to form a slurry, and the thickness of the negative electrode current collector was 18 μm. It is uniformly coated on the copper foil, dried, pressed to have an electrode density of about 1.5 g / cm 3 , and then punched into a disk shape having a diameter of 12.5 mm to form a silicon alloy negative electrode (silicon alloy Negative electrode).
〔非水系電解液の調製〕
実施例1〜24及び比較例1〜4のそれぞれについて、非水系電解液の組成がそれぞれ表1,2に示すものとなるように、エチレンカーボネート(EC)と各種カーボネート化合物(実施例1〜5,13〜17では特定鎖状カーボネート)とを各体積比にて混合させた溶液(非水溶媒)に、電解質としてLiPF6を1モル/リットルの濃度となるように溶解させて調製した。また、実施例6〜10、及び実施例18〜22については、実施例2及び実施例14で用いた電解液に、表1,2に示す割合で各種所定カーボネートを添加剤として添加して非水電解液を調製した。また、実施例11,12及び実施例23,24については、比較例2及び比較例4で用いた電解液に、表1,2に示す割合で各種特定鎖状カーボネートを添加剤として添加して非水電解液を調製した。
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
For each of Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 4, ethylene carbonate (EC) and various carbonate compounds (Examples 1 to 5) so that the compositions of the non-aqueous electrolytes are as shown in Tables 1 and 2, respectively. , 13 to 17 were prepared by dissolving LiPF 6 as an electrolyte to a concentration of 1 mol / liter in a solution (non-aqueous solvent) in which a specific chain carbonate) was mixed at each volume ratio. Moreover, about Examples 6-10 and Examples 18-22, the various predetermined carbonate was added to the electrolyte solution used in Example 2 and Example 14 as an additive in the ratio shown in Tables 1 and 2, and it was not. A water electrolyte was prepared. For Examples 11 and 12 and Examples 23 and 24, various specific chain carbonates were added as additives to the electrolytes used in Comparative Examples 2 and 4 at the ratios shown in Tables 1 and 2. A non-aqueous electrolyte was prepared.
なお、表1,2において、電解質の欄のカッコ内の表示は非水系電解液中の電解質の濃度を表わし、非水溶媒の欄のカッコ内の表示は非水系電解液に用いた非水溶媒におけるエチレンカーボネートと各種カーボネート化合物との混合体積比を表わし、添加剤の欄のカッコ内の表示は非水溶媒中における添加剤(特定鎖状カーボネート)の濃度を表わす。また、表1,2において、「DFEMC」は2,2−ジフルオロエチルメチルカーボネートを表わし、「DFEEC」は2,2−ジフルオロエチルエチルカーボネートを表わし、「DFEPC」は2,2−ジフルオロエチル−n−プロピルカーボネートを表わし、「BDFEC」はビス(2,2−ジフルオロエチル)カーボネートを表わし、「FEC」はフルオロエチレンカーボネートを表し、「VC」はビニレンカーボネートを表し、「DFEC」は4,5−ジフルオロエチレンカーボネートを表し、「EMC」はエチルメチルカーボネートを表わし、「DEC」はジエチルカーボネートを表わす。 In Tables 1 and 2, the indication in parentheses in the electrolyte column represents the concentration of the electrolyte in the non-aqueous electrolyte solution, and the indication in parentheses in the non-aqueous solvent column is the non-aqueous solvent used for the non-aqueous electrolyte solution. Represents the mixing volume ratio of ethylene carbonate and various carbonate compounds, and the indication in parentheses in the column of additive represents the concentration of the additive (specific chain carbonate) in the non-aqueous solvent. In Tables 1 and 2, “DFEMC” represents 2,2-difluoroethyl methyl carbonate, “DFEEC” represents 2,2-difluoroethyl ethyl carbonate, and “DFEPC” represents 2,2-difluoroethyl-n. Represents propyl carbonate, “BDFEC” represents bis (2,2-difluoroethyl) carbonate, “FEC” represents fluoroethylene carbonate, “VC” represents vinylene carbonate, “DFEC” represents 4,5- It represents difluoroethylene carbonate, “EMC” represents ethyl methyl carbonate, and “DEC” represents diethyl carbonate.
〔コイン型セルの作製〕
上記の正極及び負極と、各実施例及び比較例で調製した非水系電解液とを用いて、正極導電体を兼ねるステンレス鋼製の缶体に正極を収容し、その上に非水系電解液を含浸させたポリエチレン製のセパレータを介して負極を載置した。この缶体と負極導電体を兼ねる封口板とを、絶縁用のガスケットを介してかしめて密封し、コイン型セルを作製した。
なお、実施例1〜12及び比較例1,2においては負極としてケイ素合金負極を用い、実施例13〜24及び比較例3,4においては負極としてグラファイト負極を用いた。
[Production of coin cell]
Using the above positive electrode and negative electrode and the non-aqueous electrolyte prepared in each of the examples and comparative examples, the positive electrode is housed in a stainless steel can that also serves as the positive electrode conductor, and the non-aqueous electrolyte is placed thereon. The negative electrode was placed through an impregnated polyethylene separator. The can body and a sealing plate serving also as a negative electrode conductor were caulked and sealed via an insulating gasket to produce a coin-type cell.
In Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2, a silicon alloy negative electrode was used as the negative electrode, and in Examples 13 to 24 and Comparative Examples 3 and 4, a graphite negative electrode was used as the negative electrode.
〔コイン型セルの評価〕
25℃において、充電終止電圧4.2V、定電流時電流3mA、充電終了電流0.15μAの定電流定電圧充電と放電終止電圧3.0V、定電流時電流3mAの定電流放電とを1サイクルとして、100サイクル充放電を実施した。この時の、1サイクル目、並びに、ケイ素合金負極を用いた実施例及び比較例では10サイクル目、グラファイト負極を用いた実施例及び比較例では100サイクル目の放電容量をそれぞれ測定し、それぞれのサイクルにおける容量維持率を下記式で算出した。なお、容量はいずれも負極活物質単位重量当りの容量とした。
At 25 ° C., one cycle of charging end voltage 4.2V, constant current 3 mA, charging end current 0.15 μA constant current constant voltage charging and discharging end voltage 3.0 V, constant current 3 mA constant current discharge As shown in FIG. At this time, the discharge capacity at the 10th cycle was measured in the first cycle, and the example and comparative example using the silicon alloy negative electrode, and the discharge capacity at the 100th cycle was measured in the example and comparative example using the graphite negative electrode. The capacity retention rate in the cycle was calculated by the following formula. Note that the capacity was the capacity per unit weight of the negative electrode active material.
表1,2より、特定鎖状カーボネートを含有する実施例1〜12及び実施例13〜24が、特定鎖状カーボネートを含有しない比較例1,2及び比較例3,4よりもサイクル後の容量維持率が高く、サイクル特性に優れていることが分かる。 From Tables 1 and 2, Examples 1 to 12 and Examples 13 to 24 containing the specific chain carbonate have a capacity after cycle more than Comparative Examples 1 and 2 and Comparative Examples 3 and 4 not containing the specific chain carbonate. It can be seen that the retention rate is high and the cycle characteristics are excellent.
本発明の非水系電解液及び非水系電解液二次電池は、産業上の任意の分野において広く用いることができるが、長期の充放電サイクル特性に優れているため、例えば、ノートパソコン、ペン入カパソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCDプレイヤー、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ、電力のロードレベリング等の電源をはじめ、電気自転車、電気スクーター、電気自動車等に用いて好適である。
The non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be widely used in any industrial field, but have excellent long-term charge / discharge cycle characteristics. PC, mobile PC, electronic book player, mobile phone, mobile fax, mobile copy, mobile printer, headphone stereo, video movie, LCD TV, handy cleaner, portable CD player, mini-disc, walkie-talkie, electronic notebook, calculator, memory card Suitable for portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, lighting equipment, toys, game equipment, watches, strobes, cameras, power load leveling, electric bicycles, electric scooters, electric cars, etc. is there.
Claims (8)
ことを特徴とする非水系電解液。
ことを特徴とする、請求項1に記載の非水系電解液。 In the above formula (1), R is
ことを特徴とする、請求項1に記載の非水系電解液。 The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1, wherein the chain carbonate is bis (2,2-difluoroethyl) carbonate.
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水系電解液。 In the said Formula (1), n is an integer greater than or equal to 0-7, The non-aqueous electrolyte solution of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水系電解液。 The non-aqueous electrolyte solution according to any one of claims 1 to 4, comprising a carbonate having at least one of an unsaturated bond and a halogen atom (excluding the chain carbonate).
ことを特徴とする、請求項5に記載の非水系電解液。 The concentration of the carbonate having at least one of the unsaturated bond and the halogen atom in the non-aqueous electrolytic solution is 0.01 wt% or more and 70 wt% or less. Non-aqueous electrolyte.
ことを特徴とする、請求項5又は請求項6に記載の非水系電解液。 The carbonate having at least one of the unsaturated bond and the halogen atom is at least one carbonate selected from the group consisting of vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, and derivatives thereof. The non-aqueous electrolyte solution according to claim 5 or 6, wherein
請求項1〜7のいずれか1項に記載の非水系電解液とを備える
ことを特徴とする、非水系電解液二次電池。
A negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium ions;
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the non-aqueous electrolyte solution according to claim 1.
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