JP4961714B2 - Pentafluorophenyloxy compound, non-aqueous electrolyte using the same, and lithium secondary battery - Google Patents

Pentafluorophenyloxy compound, non-aqueous electrolyte using the same, and lithium secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、各種材料の中間原料又は電池材料として有用な新規ペンタフルオロフェニルオキシ化合物及びその製造方法、並びに、それを含有する非水電解液及びリチウム二次電池に関する。   The present invention relates to a novel pentafluorophenyloxy compound useful as an intermediate raw material for various materials or a battery material, a method for producing the compound, a non-aqueous electrolyte containing the compound, and a lithium secondary battery.

近年、リチウム二次電池は小型電子機器等の駆動用電源として広く使用されている。リチウム二次電池は、主にリチウム複合酸化物からなる正極、炭素材料やリチウム金属からなる負極、及び非水電解液から構成されている。その非水電解液としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)等のカーボネート類が使用されている。
正極として、例えばLiCoO2、LiMn24、LiNiO2等を用いたリチウム二次電池は、非水電解液中の溶媒が充電時に局部的に一部酸化分解することにより、該分解物が電池の望ましい電気化学的反応を阻害するため、電池性能の低下を生じる。これは正極材料と非水電解液との界面における溶媒の電気化学的酸化に起因するものと考えられる。
また、負極として、例えば天然黒鉛や人造黒鉛等の高結晶化した炭素材料を用いたリチウム二次電池は、非水電解液中の溶媒が充電時に負極表面で還元分解し、非水電解液溶媒として汎用されているECでも充放電を繰り返す間に一部還元分解が起こり、電池性能の低下が起こる。
In recent years, lithium secondary batteries have been widely used as power sources for driving small electronic devices and the like. The lithium secondary battery is mainly composed of a positive electrode made of a lithium composite oxide, a negative electrode made of a carbon material or lithium metal, and a non-aqueous electrolyte. As the non-aqueous electrolyte, carbonates such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) are used.
Lithium secondary batteries using, for example, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2, etc. as the positive electrode are partially decomposed by oxidation of the solvent in the non-aqueous electrolyte during charging. Inhibiting the desired electrochemical reaction of the battery causes a decrease in battery performance. This is considered to be due to the electrochemical oxidation of the solvent at the interface between the positive electrode material and the non-aqueous electrolyte.
In addition, as a negative electrode, for example, a lithium secondary battery using a highly crystallized carbon material such as natural graphite or artificial graphite, the solvent in the non-aqueous electrolyte undergoes reductive decomposition on the negative electrode surface during charging, and the non-aqueous electrolyte solvent As for EC which is widely used as a part, reductive decomposition occurs partly during repeated charge and discharge, resulting in a decrease in battery performance.

このリチウム二次電池の電池性能を向上させるものとして、例えば特許文献1〜6が知られている。
特許文献1には、ペンタフルオロアニソール等の電子供与基を有するペンタフルオロベンゼン化合物を添加したリチウム二次電池が開示されているが、このコイン電池は200サイクル後の放電容量維持率が80%程度であり、サイクル特性が十分でない。
特許文献2には、非水電解液二次電池の化学的過充電保護手段として、ペンタフルオロアニソールが酸化還元試薬として使用可能と記載されているが、サイクル特性に関する記載はない。
特許文献3には、2−プロピニルフェニルカーボネートを含有する非水電解液が示唆され、特許文献4には、シュウ酸2−プロピニルフェニルを含有する非水電解液が示唆されている。
特許文献5の実施例5には、ペンタフルオロフェニルメチルカーボネートを含有する非水電解液が記載され、特許文献6には、ペンタフルオロフェニルメタンスルホネート等とビニレンカーボネート及び/又は1,3−プロパンスルトンを含有する非水電解液が記載されている。
これらの非水電解液は、ある程度電池等が改善されているが、高容量、長寿命に対する要求は益々高まっており、更なる性能向上が求められている。
For improving the battery performance of this lithium secondary battery, for example, Patent Documents 1 to 6 are known.
Patent Document 1 discloses a lithium secondary battery to which a pentafluorobenzene compound having an electron donating group such as pentafluoroanisole is added. This coin battery has a discharge capacity maintenance rate of about 80% after 200 cycles. And the cycle characteristics are not sufficient.
Patent Document 2 describes that pentafluoroanisole can be used as a redox reagent as a chemical overcharge protection means for a non-aqueous electrolyte secondary battery, but there is no description regarding cycle characteristics.
Patent Document 3 suggests a nonaqueous electrolytic solution containing 2-propynylphenyl carbonate, and Patent Document 4 suggests a nonaqueous electrolytic solution containing 2-propynylphenyl oxalate.
Example 5 of Patent Document 5 describes a nonaqueous electrolytic solution containing pentafluorophenyl methyl carbonate, and Patent Document 6 discloses pentafluorophenyl methanesulfonate and the like, vinylene carbonate and / or 1,3-propane sultone. Non-aqueous electrolytes containing are described.
These non-aqueous electrolytes have improved batteries to some extent, but demands for high capacity and long life are increasing, and further performance improvements are required.

米国特許出願公開第2002/110735号明細書US Patent Application Publication No. 2002/110735 特開平7−302614号公報JP-A-7-302614 特開2000−195545号公報JP 2000-195545 A 特開2002−124297号公報JP 2002-124297 A 国際公開第03/77351号パンフレットInternational Publication No. 03/77351 Pamphlet 国際公開第05/29631号パンフレットInternational Publication No. 05/29631 Pamphlet

本発明は、各種材料の中間原料又は電池材料として有用な新規ペンタフルオロフェニル化合物及びその製造方法、並びに、電気容量、サイクル特性、保存特性等の電池特性に優れたリチウム二次電池を形成することができる非水電解液及びリチウム二次電池を提供することを目的とする。   The present invention provides a novel pentafluorophenyl compound useful as an intermediate raw material of various materials or a battery material, a method for producing the same, and a lithium secondary battery excellent in battery characteristics such as electric capacity, cycle characteristics, and storage characteristics. An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte and a lithium secondary battery that can be used.

本発明者らは、シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチル等の新規ペンタフルオロフェニルオキシ化合物を合成し、これを非水電解液中に含有させることにより、サイクル特性等に優れたリチウム二次電池を提供できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、下記の(1)〜(4)を提供するものである。
(1)下記一般式(I)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物。
The present inventors can provide a lithium secondary battery having excellent cycle characteristics and the like by synthesizing a novel pentafluorophenyloxy compound such as pentafluorophenylmethyl oxalate and including it in a non-aqueous electrolyte. The present invention has been completed.
That is, the present invention provides the following (1) to (4).
(1) A pentafluorophenyloxy compound represented by the following general formula (I).

Figure 0004961714
Figure 0004961714

(式中、R1は、−COCO−基、S=O基、又はS(=O)2基を示し、R2は、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数3〜12のアルキニル基、炭素数6〜18のアリール基、又は炭素数7〜20のアラルキル基を示す。ただし、R2が有する水素原子の1つ以上がハロゲン原子で置換されていてもよく、R1が−COCO−基の場合は、R2にアリール基は含まない。)
(2)ペンタフルオロフェノールと、一般式R2O−R1−X(式中、Xはハロゲン原子を示し、R1及びR2は前記と同じである。)で表される酸ハライド又はハロゲン化チオニルとを、塩基の存在下で反応させることを特徴とする、下記一般式(I)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物の製造方法。
(3)非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、該非水電解液中に下記一般式(II)又は(III)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物を含有することを特徴とする非水電解液。
(In the formula, R 1 represents a —COCO— group, an S═O group, or an S (═O) 2 group, and R 2 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and a cycloalkyl having 3 to 12 carbon atoms. Group, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, provided that the hydrogen atom of R 2 has One or more may be substituted with a halogen atom, and when R 1 is a —COCO— group, R 2 does not contain an aryl group.)
(2) Pentafluorophenol and an acid halide or halogen represented by the general formula R 2 O—R 1 —X (wherein X represents a halogen atom, and R 1 and R 2 are the same as above). A method for producing a pentafluorophenyloxy compound represented by the following general formula (I), wherein thionyl chloride is reacted in the presence of a base.
(3) In a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, the non-aqueous electrolyte solution contains a pentafluorophenyloxy compound represented by the following general formula (II) or (III) A feature of non-aqueous electrolyte.

Figure 0004961714
Figure 0004961714

(式中、R3は、−COCO−基、C=O基、S=O基、又はS(=O)2を示し、R4は、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数3〜12のアルキニル基、炭素数6〜18のアリール基、又は炭素数7〜20のアラルキル基を示す。ただし、R4が有する水素原子の1つ以上がハロゲン原子で置換されていてもよい。また、R3がC=O基の場合には、R4は炭素数2〜12のアルケニル基又は炭素数3〜12のアルキニル基である。) (In the formula, R 3 represents a —COCO— group, a C═O group, an S═O group, or S (═O) 2 , and R 4 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and 3 to 3 carbon atoms. A cycloalkyl group having 12 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, provided that R 4 represents One or more hydrogen atoms may be substituted with a halogen atom, and when R 3 is a C═O group, R 4 is an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms or 3 to 12 carbon atoms. An alkynyl group.)

Figure 0004961714
(式中、Yは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を示し、nは1又は2を示す。)
(4)正極、負極及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液からなるリチウム二次電池において、該非水電解液中に前記一般式(II)又は(III)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物を含有することを特徴とするリチウム二次電池。
Figure 0004961714
(In the formula, Y represents an alkali metal or an alkaline earth metal, and n represents 1 or 2.)
(4) In a lithium secondary battery comprising a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous solvent, the non-aqueous electrolyte solution is represented by the general formula (II) or (III). A lithium secondary battery comprising a pentafluorophenyloxy compound.

本発明によれば、医薬、農薬、電子材料、高分子材料等の中間原料、又は電池材料として有用な、新規なペンタフルオロフェニルオキシ化合物及びその製造方法を提供することができる。
また、非水電解液中に添加剤として、前記一般式(II)又は(III)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物を含有させることにより、電気容量、サイクル特性、保存特性等の電池特性に優れ、かつ長期にわたり優れた電池性能を発揮することができるリチウム二次電池を提供できる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the novel pentafluorophenyloxy compound useful as intermediate raw materials, such as a pharmaceutical, an agricultural chemical, an electronic material, a polymeric material, or a battery material, and its manufacturing method can be provided.
In addition, by including the pentafluorophenyloxy compound represented by the general formula (II) or (III) as an additive in the non-aqueous electrolyte, battery characteristics such as electric capacity, cycle characteristics, and storage characteristics can be obtained. It is possible to provide a lithium secondary battery that can exhibit excellent battery performance over a long period of time.

〔新規ペンタフルオロフェニルオキシ化合物〕
本発明の新規ペンタフルオロフェニルオキシ化合物は、下記一般式(I)で表される。
[New pentafluorophenyloxy compound]
The novel pentafluorophenyloxy compound of the present invention is represented by the following general formula (I).

Figure 0004961714
Figure 0004961714

式中、R1は、−COCO−基、S=O基、又はS(=O)2基を示し、R2は、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数3〜12のアルキニル基、炭素数6〜18のアリール基、又は炭素数7〜20のアラルキル基を示す。ただし、R2が有する水素原子の1つ以上が、フッ素原子や塩素原子等のハロゲン原子で置換されていてもよく、R1が−COCO−基の場合は、R2にアリール基は含まない。 In the formula, R 1 represents a —COCO— group, an S═O group, or an S (═O) 2 group, and R 2 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms. , An alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms. However, one or more hydrogen atoms of R 2 may be substituted with a halogen atom such as a fluorine atom or a chlorine atom, and when R 1 is a —COCO— group, R 2 does not contain an aryl group. .

一般式(I)のR2において、炭素数1〜12のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基等が挙げられる。これらの中では、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基が特に好ましい。これらは、イソプロピル基、tert−ブチル基のように分枝したアルキル基であってもよい。
また、炭素数3〜12、好ましくは炭素数3〜7のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロヘキシル基等が挙げられ、炭素数2〜12、好ましくは炭素数2〜6のアルケニル基としては、ビニル基、2−プロペニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、4−ペンテニル基等が挙げられ、炭素数3〜12、好ましくは炭素数3〜7のアルキニル基としては、2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、4−ペンチニル基、5−ヘキシニル基等が挙げられ、炭素数6〜18のアリール基としては、ペンタフルオロフェニル基、ヘプタフルオロナフチル基、パーフルオロビフェニル基等が挙げられ、炭素数7〜20のアラルキル基としては、ベンジル基、トリチル基等が挙げられる。
In R 2 of the general formula (I), the alkyl group having 1 to 12 carbon atoms includes methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group. And a dodecyl group. In these, a C1-C6 alkyl group is preferable and C1-C4 alkyl groups, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, are especially preferable. These may be branched alkyl groups such as isopropyl group and tert-butyl group.
Examples of the cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, preferably 3 to 7 carbon atoms, include a cyclopropyl group and a cyclohexyl group, and the alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, preferably 2 to 6 carbon atoms. Are vinyl group, 2-propenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 4-pentenyl group and the like. As the alkynyl group having 3 to 12 carbon atoms, preferably 3 to 7 carbon atoms, 2- A propynyl group, a 2-butynyl group, a 3-butynyl group, a 4-pentynyl group, a 5-hexynyl group, and the like. Examples of the aryl group having 6 to 18 carbon atoms include a pentafluorophenyl group, a heptafluoronaphthyl group, and a perfluoro group. A biphenyl group etc. are mentioned, As a C7-C20 aralkyl group, a benzyl group, a trityl group, etc. are mentioned.

1が−COCO−基である化合物の好適例としては、シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチル、シュウ酸ペンタフルオロフェニルエチル、シュウ酸ペンタフルオロフェニルブチル、シュウ酸ペンタフルオロフェニルシクロヘキシル等が挙げられる。
これらの中では、各種物質・材料への適用性の観点から、アルキル基を有するシュウ酸ペンタフルオロフェニルメチル又はシュウ酸ペンタフルオロフェニルエチルが特に好ましい。
Preferable examples of the compound in which R 1 is a —COCO— group include pentafluorophenylmethyl oxalate, pentafluorophenylethyl oxalate, pentafluorophenylbutyl oxalate, pentafluorophenylcyclohexyl oxalate and the like.
Among these, from the viewpoint of applicability to various substances and materials, pentafluorophenylmethyl oxalate or pentafluorophenylethyl oxalate having an alkyl group is particularly preferable.

1がS=O基である化合物の好適例としては、ペンタフルオロフェニルメチルサルファイト、ペンタフルオロフェニルエチルサルファイト、ペンタフルオロフェニルブチルサルファイト、ペンタフルオロフェニルシクロヘキシルサルファイト、2−プロペニルペンタフルオロフェニルサルファイト、2−プロピニルペンタフルオロフェニルサルファイト、ビス(ペンタフルオロフェニル)サルファイト等が挙げられる。
これらの中では、各種物質・材料への適用性の観点から、ペンタフルオロフェニルメチルサルファイト、ペンタフルオロフェニルエチルサルファイト、2−プロピニルペンタフルオロフェニルサルファイト、ビス(ペンタフルオロフェニル)サルファイトが好ましい。
Preferable examples of the compound in which R 1 is an S═O group include pentafluorophenyl methyl sulfite, pentafluorophenyl ethyl sulfite, pentafluorophenyl butyl sulfite, pentafluorophenyl cyclohexyl sulfite, and 2-propenyl pentafluorophenyl. Examples thereof include sulfite, 2-propynyl pentafluorophenyl sulfite, and bis (pentafluorophenyl) sulfite.
Among these, pentafluorophenyl methyl sulfite, pentafluorophenyl ethyl sulfite, 2-propynyl pentafluorophenyl sulfite, and bis (pentafluorophenyl) sulfite are preferable from the viewpoint of applicability to various substances and materials. .

1がS(=O)2基である化合物の好適例としては、ペンタフルオロフェニルメチルサルフェイト、ペンタフルオロフェニルエチルサルフェイト、ペンタフルオロフェニルブチルサルフェイト、ペンタフルオロフェニルシクロヘキシルサルフェイト、2−プロペニルペンタフルオロフェニルサルフェイト、2−プロピニルペンタフルオロフェニルサルフェイト、ビス(ペンタフルオロフェニル)サルフェイト等が挙げられる。
これらの中では、各種物質・材料への適用性の観点から、ペンタフルオロフェニルメチルサルフェイト、ペンタフルオロフェニルエチルサルフェイト、ビス(ペンタフルオロフェニル)サルフェイトが好ましい。
Preferable examples of the compound in which R 1 is S (═O) 2 group include pentafluorophenyl methyl sulfate, pentafluorophenyl ethyl sulfate, pentafluorophenyl butyl sulfate, pentafluorophenyl cyclohexyl sulfate, and 2-propenyl. Examples thereof include pentafluorophenyl sulfate, 2-propynyl pentafluorophenyl sulfate, and bis (pentafluorophenyl) sulfate.
Among these, from the viewpoint of applicability to various substances and materials, pentafluorophenyl methyl sulfate, pentafluorophenyl ethyl sulfate, and bis (pentafluorophenyl) sulfate are preferable.

〔新規ペンタフルオロフェニルオキシ化合物の製造方法〕
一般式(I)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物の製造方法に特に制限はないが、本発明の方法によれば効率的に製造することができる。すなわち、ペンタフルオロフェノールと、一般式R2O−R1−X(式中、Xはハロゲン原子を示し、R1及びR2は前記と同じである。)で表される酸ハライド又はハロゲン化チオニルとを、塩基の存在下で反応させることが好ましい。
一般式R2O−R1−Xで表される酸ハライドとしては、一般式R2O−R1−Clで表される酸クロライドが好ましく、例えばクロログリオキシル酸メチル、クロログリオキシル酸エチル、クロログリオキシル酸プロピニル、クロロギ酸プロピニル等が挙げられる。また、ハロゲン化チオニルとしては、塩化チオニルが好ましい。
この反応においては、ペンタフルオロフェノール1モルに対し、酸ハライド又はハロゲン化チオニルを通常0.5〜2モル、好ましくは0.8〜1.5モル使用する。
[Method for producing novel pentafluorophenyloxy compound]
Although there is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of the pentafluorophenyloxy compound represented by general formula (I), According to the method of this invention, it can manufacture efficiently. That is, an acid halide or halogenation represented by pentafluorophenol and a general formula R 2 O—R 1 —X (wherein X represents a halogen atom, and R 1 and R 2 are the same as described above). It is preferable to react with thionyl in the presence of a base.
The acid halide represented by the general formula R 2 O—R 1 —X is preferably an acid chloride represented by the general formula R 2 O—R 1 —Cl, for example, methyl chloroglyoxylate, ethyl chloroglyoxylate, chloro Examples thereof include propynyl glyoxylate and propynyl chloroformate. Further, as the thionyl halide, thionyl chloride is preferable.
In this reaction, acid halide or thionyl halide is usually used in an amount of 0.5 to 2 mol, preferably 0.8 to 1.5 mol, per 1 mol of pentafluorophenol.

本発明方法で用いられる塩基としては、ピリジン、ピコリン、ルチジン、ジメチルアミノピリジン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン等のアミン類、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等のアルカリ金属炭酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムtert−ブトキシド等のアルカリ金属アルコキシド等が挙げられる。これらの中では、特にピリジン、ピコリン、トリエチルアミンなどのアミン類が好ましい。
塩基の使用量は、ペンタフルオロフェノール1モルに対し、通常0.01〜0.2モル、好ましくは0.02〜0.15モルである。反応は、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類等の溶媒中で行うのが好ましい。
反応温度は、通常−10℃〜80℃、好ましくは−5℃〜50℃、特に好ましくは0℃〜40℃である。
Examples of the base used in the method of the present invention include amines such as pyridine, picoline, lutidine, dimethylaminopyridine, trimethylamine, triethylamine and diisopropylethylamine, alkali metal carbonates such as potassium carbonate, sodium carbonate and sodium hydrogencarbonate, sodium hydroxide Alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide, alkali metal alkoxides such as sodium methoxide, sodium ethoxide and potassium tert-butoxide. Among these, amines such as pyridine, picoline and triethylamine are particularly preferable.
The usage-amount of a base is 0.01-0.2 mol normally with respect to 1 mol of pentafluorophenol, Preferably it is 0.02-0.15 mol. The reaction is preferably carried out in a solvent such as a halogenated hydrocarbon such as dichloromethane, dichloroethane or chloroform, an aromatic hydrocarbon such as benzene or toluene, or an ether such as diethyl ether, tetrahydrofuran or dioxane.
The reaction temperature is generally −10 ° C. to 80 ° C., preferably −5 ° C. to 50 ° C., particularly preferably 0 ° C. to 40 ° C.

〔非水電解液〕
本発明の非水電解液は、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液中に、下記一般式(II)又は(III)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物を含有することを特徴とする。
[Non-aqueous electrolyte]
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention contains a pentafluorophenyloxy compound represented by the following general formula (II) or (III) in a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent. It is characterized by.

Figure 0004961714
Figure 0004961714

(式中、R3は、−COCO−基、C=O基、S=O基、又はS(=O)2を示し、R4は、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数3〜12のアルキニル基、炭素数6〜18のアリール基、又は炭素数7〜20のアラルキル基を示す。ただし、R4が有する水素原子の1つ以上がハロゲン原子で置換されていてもよい。また、R3がC=O基の場合には、R4は炭素数2〜12のアルケニル基又は炭素数3〜12のアルキニル基である。) (In the formula, R 3 represents a —COCO— group, a C═O group, an S═O group, or S (═O) 2 , and R 4 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms and 3 to 3 carbon atoms. A cycloalkyl group having 12 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, provided that R 4 represents One or more hydrogen atoms may be substituted with a halogen atom, and when R 3 is a C═O group, R 4 is an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms or 3 to 12 carbon atoms. An alkynyl group.)

Figure 0004961714
(式中、Yは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を示し、nは1又は2を示す。)
Figure 0004961714
(In the formula, Y represents an alkali metal or an alkaline earth metal, and n represents 1 or 2.)

本発明の非水電解液において、一般式(II)又は(III)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物の含有量は、過度に多いと電池性能が低下することがあり、また、過度に少ないと期待した十分な電池性能が得られない。したがって、ペンタフルオロフェニルオキシ化合物の含有量は、非水電解液の重量に対して0.01重量%以上が好ましく、0.1重量%以上がより好ましく、0.3重量%以上が最も好ましい。またその上限は、非水電解液の重量に対して10重量%以下が好ましく、5重量%以下がより好ましく、3重量%以下が最も好ましい。   In the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, if the content of the pentafluorophenyloxy compound represented by the general formula (II) or (III) is excessively large, battery performance may be deteriorated, and excessively small. The expected battery performance cannot be obtained. Therefore, the content of the pentafluorophenyloxy compound is preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.1% by weight or more, and most preferably 0.3% by weight or more based on the weight of the non-aqueous electrolyte. The upper limit thereof is preferably 10% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, and most preferably 3% by weight or less based on the weight of the non-aqueous electrolyte.

一般式(II)のR3の中では、サイクル特性等の電池特性向上の観点から、−COCO−基、C=O基、又はS=O基が好ましく、−COCO−基又はS=O基が特に好ましい。
一般式(II)のR4は、R4が有する水素原子のうち少なくとも1つがフッ素原子や塩素原子等のハロゲン原子で置換された、フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基であってもよい。また、R3がC=O基の場合には、R4は炭素数2〜12、好ましくは炭素数3〜6のアルケニル基又は炭素数3〜12、好ましくは炭素数3〜7のアルキニル基である。
4である、炭素数1〜12、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜12、好ましくは炭素数3〜7のシクロアルキル基、炭素数2〜12、好ましくは炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜12、好ましくは炭素数3〜7のアルキニル基としては、一般式(I)のR2として、前記したものが挙げられる。
また、炭素数6〜18のアリール基としては、フェニル基、フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基等が挙げられ、炭素数7〜20のアラルキル基としては、ベンジル基、トリチル基等が挙げられる。
Among R 3 in the general formula (II), from the viewpoint of improving battery characteristics such as cycle characteristics, a —COCO— group, a C═O group, or a S═O group is preferable, a —COCO— group or a S═O group. Is particularly preferred.
R 4 in the general formula (II) may be a fluorophenyl group or a pentafluorophenyl group in which at least one of the hydrogen atoms of R 4 is substituted with a halogen atom such as a fluorine atom or a chlorine atom. When R 3 is a C═O group, R 4 is an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, preferably 3 to 6 carbon atoms, or 3 to 12 carbon atoms, preferably 3 to 7 carbon atoms. It is.
R 4 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, 3 to 12 carbon atoms, preferably a cycloalkyl group having 3 to 7 carbon atoms, 2 to 12 carbon atoms, preferably carbon atoms. Examples of the alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms and the alkynyl group having 3 to 12 carbon atoms, preferably 3 to 7 carbon atoms include those described above as R 2 in the general formula (I).
In addition, examples of the aryl group having 6 to 18 carbon atoms include a phenyl group, a fluorophenyl group, and a pentafluorophenyl group, and examples of the aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms include a benzyl group and a trityl group.

3が−COCO−基である化合物の好適例としては、シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチル、シュウ酸ペンタフルオロフェニルエチル、シュウ酸ペンタフルオロフェニルブチル、シュウ酸ペンタフルオロフェニルシクロヘキシル、シュウ酸2−プロペニルペンタフルオロフェニル、シュウ酸2−プロピニルペンタフルオロフェニル、シュウ酸ペンタフルオロフェニルフェニル、シュウ酸ビス(ペンタフルオロフェニル)、シュウ酸ペンタフルオロフェニルベンジル等が挙げられる。
これらの中では、サイクル特性等の電池特性向上の観点から、アルキル基を有するシュウ酸ペンタフルオロフェニルメチル又はシュウ酸ペンタフルオロフェニルエチル、又はアルキニル基を有するシュウ酸2−プロピニルペンタフルオロフェニルが特に好ましい。
Preferable examples of the compound in which R 3 is a —COCO— group include pentafluorophenylmethyl oxalate, pentafluorophenylethyl oxalate, pentafluorophenylbutyl oxalate, pentafluorophenylcyclohexyl oxalate, and 2-propenylpentaoxalate. Examples thereof include fluorophenyl, 2-propynylpentafluorophenyl oxalate, pentafluorophenylphenyl oxalate, bis (pentafluorophenyl) oxalate, and pentafluorophenylbenzyl oxalate.
Among these, from the viewpoint of improving battery characteristics such as cycle characteristics, pentafluorophenylmethyl oxalate or pentafluorophenylethyl oxalate having an alkyl group, or 2-propynylpentafluorophenyl oxalate having an alkynyl group is particularly preferable. .

3がC=O基である化合物の好適例としては、ビニルペンタフルオロフェニルカーボネート、2−プロペニルペンタフルオロフェニルカーボネート、3−プロペニルペンタフルオロフェニルカーボネート、2−プロピニルペンタフルオロフェニルカーボネート、2−ブチニルペンタフルオロフェニルカーボネート、3−ブチニルペンタフルオロフェニルカーボネート、4−ペンチニルペンタフルオロフェニルカーボネート等が挙げられる。
これらの中では、サイクル特性等の電池特性向上の観点から、2−プロピニルペンタフルオロフェニルカーボネートが特に好ましい。
Preferred examples of the compound in which R 3 is a C═O group include vinyl pentafluorophenyl carbonate, 2-propenyl pentafluorophenyl carbonate, 3-propenyl pentafluorophenyl carbonate, 2-propynyl pentafluorophenyl carbonate, and 2-butynyl. Examples include pentafluorophenyl carbonate, 3-butynyl pentafluorophenyl carbonate, and 4-pentynyl pentafluorophenyl carbonate.
Among these, 2-propynylpentafluorophenyl carbonate is particularly preferable from the viewpoint of improving battery characteristics such as cycle characteristics.

3がS=O基である化合物の好適例としては、ペンタフルオロフェニルメチルサルファイト、ペンタフルオロフェニルエチルサルファイト、ペンタフルオロフェニルブチルサルファイト、ペンタフルオロフェニルシクロヘキシルサルファイト、2−プロペニルペンタフルオロフェニルサルファイト、2−プロピニルペンタフルオロフェニルサルファイト、ペンタフルオロフェニルフェニルサルファイト、ビス(ペンタフルオロフェニル)サルファイト、ペンタフルオロフェニルベンジルサルファイト等が挙げられる。
これらの中では、サイクル特性等の電池特性向上の観点から、ペンタフルオロフェニルメチルサルファイト、ペンタフルオロフェニルエチルサルファイト、2−プロピニルペンタフルオロフェニルサルファイト、ビス(ペンタフルオロフェニル)サルファイトが好ましく、ビス(ペンタフルオロフェニル)サルファイトが特に好ましい。
Preferable examples of the compound in which R 3 is an S═O group include pentafluorophenyl methyl sulfite, pentafluorophenyl ethyl sulfite, pentafluorophenyl butyl sulfite, pentafluorophenyl cyclohexyl sulfite, and 2-propenyl pentafluorophenyl. Examples thereof include sulfite, 2-propynyl pentafluorophenyl sulfite, pentafluorophenyl phenyl sulfite, bis (pentafluorophenyl) sulfite, and pentafluorophenyl benzyl sulfite.
Among these, from the viewpoint of improving battery characteristics such as cycle characteristics, pentafluorophenyl methyl sulfite, pentafluorophenyl ethyl sulfite, 2-propynyl pentafluorophenyl sulfite, and bis (pentafluorophenyl) sulfite are preferable. Bis (pentafluorophenyl) sulfite is particularly preferred.

3がS(=O)2基である化合物の好適例としては、ペンタフルオロフェニルメチルサルフェイト、ペンタフルオロフェニルエチルサルフェイト、ペンタフルオロフェニルブチルサルフェイト、ペンタフルオロフェニルシクロヘキシルサルフェイト、2−プロペニルペンタフルオロフェニルサルフェイト、2−プロピニルペンタフルオロフェニルサルフェイト、ペンタフルオロフェニルフェニルサルフェイト、ビス(ペンタフルオロフェニル)サルフェイト、ペンタフルオロフェニルベンジルサルフェイト等が挙げられる。
これらの中では、サイクル特性等の電池特性向上の観点から、ペンタフルオロフェニルメチルサルフェイト又はペンタフルオロフェニルエチルサルフェイト、ビス(ペンタフルオロフェニル)サルフェイトが特に好ましい。
Preferable examples of the compound in which R 3 is S (═O) 2 group include pentafluorophenyl methyl sulfate, pentafluorophenyl ethyl sulfate, pentafluorophenyl butyl sulfate, pentafluorophenyl cyclohexyl sulfate, and 2-propenyl. Examples include pentafluorophenyl sulfate, 2-propynyl pentafluorophenyl sulfate, pentafluorophenyl phenyl sulfate, bis (pentafluorophenyl) sulfate, and pentafluorophenyl benzyl sulfate.
Among these, from the viewpoint of improving battery characteristics such as cycle characteristics, pentafluorophenyl methyl sulfate, pentafluorophenyl ethyl sulfate, and bis (pentafluorophenyl) sulfate are particularly preferable.

一般式(III)において、Yは、Li、Na、K等のアルカリ金属、又は、Ma、Ca、Ba等のアルカリ土類金属である。
一般式(III)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物の好適例としては、リチウムペンタフルオロフェノキシド、ナトリウムペンタフルオロフェノキシド、カリウムペンタフルオロフェノキシド、マグネシウムビスペンタフルオロフェノキシド、カルシウムビスペンタフルオロフェノキシド、バリウムビスペンタフルオロフェノキシド等が挙げられる。これらの中では、サイクル特性等の電池特性向上の観点から、リチウムペンタフルオロフェノキシドが特に好ましい。
In the general formula (III), Y is an alkali metal such as Li, Na, or K, or an alkaline earth metal such as Ma, Ca, or Ba.
Preferable examples of the pentafluorophenyloxy compound represented by the general formula (III) include lithium pentafluorophenoxide, sodium pentafluorophenoxide, potassium pentafluorophenoxide, magnesium bispentafluorophenoxide, calcium bispentafluorophenoxide, barium bispenta Examples thereof include fluorophenoxide. Among these, lithium pentafluorophenoxide is particularly preferable from the viewpoint of improving battery characteristics such as cycle characteristics.

〔その他の添加剤〕
本発明の非水電解液には、充放電特性向上の観点から、一般式(II)又は(III)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物と共に、ビニレンカーボネート(VC)、1,3−プロパンスルトン(PS)、及び三重結合含有化合物から選ばれるなる一種以上を併用することが好ましい。
ビニレンカーボネート、及び1,3−プロパンスルトンの含有量は、過度に多いと電池性能が低下することがあり、また、過度に少ないと期待した十分な電池性能が得られない。したがって、ビニレンカーボネートの含有量は、非水電解液の容量に対して0.1容量%以上が好ましく、0.5容量%以上がより好ましく、1容量%以上が最も好ましい。またその上限は、非水電解液の容量に対して10容量%以下が好ましく、5容量%以下がより好ましく、3容量%以下が最も好ましい。
また、1,3−プロパンスルトンの含有量は、非水電解液の容量に対して0.1容量%以上が好ましく、0.5容量%以上がより好ましく、1容量%以上が最も好ましい。またその上限は、非水電解液の容量に対して10容量%以下が好ましく、5容量%以下がより好ましく、3容量%以下が最も好ましい。
[Other additives]
The non-aqueous electrolyte of the present invention includes vinylene carbonate (VC) and 1,3-propane sultone together with a pentafluorophenyloxy compound represented by the general formula (II) or (III) from the viewpoint of improving charge / discharge characteristics. It is preferable to use one or more selected from (PS) and triple bond-containing compounds.
If the content of vinylene carbonate and 1,3-propane sultone is excessively large, battery performance may be deteriorated, and sufficient battery performance expected to be excessively small cannot be obtained. Therefore, the content of vinylene carbonate is preferably 0.1% by volume or more, more preferably 0.5% by volume or more, and most preferably 1% by volume or more with respect to the capacity of the nonaqueous electrolytic solution. Further, the upper limit is preferably 10% by volume or less, more preferably 5% by volume or less, and most preferably 3% by volume or less with respect to the capacity of the non-aqueous electrolyte.
Further, the content of 1,3-propane sultone is preferably 0.1% by volume or more, more preferably 0.5% by volume or more, and most preferably 1% by volume or more with respect to the capacity of the nonaqueous electrolytic solution. Further, the upper limit is preferably 10% by volume or less, more preferably 5% by volume or less, and most preferably 3% by volume or less with respect to the capacity of the non-aqueous electrolyte.

また、高容量電池において電池の電極合剤密度を大きくすると、一般にサイクル特性の低下がみられるが、三重結合含有化合物を併用すると、サイクル特性が向上するので好ましい。
三重結合含有化合物としては、メチルプロパルギルカーボネート(MPC)、エチルプロパルギルカーボネート(EPC)、ジプロパルギルカーボネート(DPC)、シュウ酸ジプロパルギル(DPO)、メタンスルホン酸プロパルギル、ジプロパルギルサルファイト、メチルプロパルギルサルファイト、エチルプロパルギルサルファイト等が挙げられる。
三重結合含有化合物の含有量は、非水電解液の容量に対して0.01容量%以上が好ましく、0.1容量%以上がより好ましく、0.5容量%以上が最も好ましい。またその上限は、非水電解液の容量に対して10容量%以下が好ましく、5容量%以下がより好ましく、3容量%以下が最も好ましい。
In addition, when the electrode mixture density of the battery is increased in a high-capacity battery, a decrease in cycle characteristics is generally observed. However, the use of a triple bond-containing compound is preferable because the cycle characteristics are improved.
Examples of triple bond-containing compounds include methyl propargyl carbonate (MPC), ethyl propargyl carbonate (EPC), dipropargyl carbonate (DPC), dipropargyl oxalate (DPO), propargyl methanesulfonate, dipropargyl sulfite, and methyl propargyl sulfite. And ethyl propargyl sulfite.
The content of the triple bond-containing compound is preferably 0.01% by volume or more, more preferably 0.1% by volume or more, and most preferably 0.5% by volume or more with respect to the capacity of the nonaqueous electrolytic solution. Further, the upper limit is preferably 10% by volume or less, more preferably 5% by volume or less, and most preferably 3% by volume or less with respect to the capacity of the non-aqueous electrolyte.

〔非水溶媒〕
本発明の非水電解液に使用される非水溶媒としては、環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、鎖状エステル類、エーテル類、アミド類、リン酸エステル類、スルホン類、ラクトン類、ニトリル類、S=O含有化合物等が挙げられる。
環状カーボネート類としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、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等が挙げられ、特に、高誘電率を有するECを含むことが最も好ましい。
鎖状カーボネート類としては、メチルエチルカーボネート(MEC)、メチルプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート等の非対称鎖状カーボネート、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート等の対称鎖状カーボネートが挙げられる。
[Nonaqueous solvent]
Examples of the nonaqueous solvent used in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention include cyclic carbonates, chain carbonates, chain esters, ethers, amides, phosphate esters, sulfones, lactones, and nitriles. , S═O-containing compounds and the like.
Examples of the cyclic carbonates include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate, fluoroethylene carbonate, dimethyl vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, etc., and most preferably contains EC having a high dielectric constant. preferable.
Examples of chain carbonates include asymmetric chain carbonates such as methyl ethyl carbonate (MEC), methyl propyl carbonate, methyl butyl carbonate, and ethyl propyl carbonate, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, and dibutyl carbonate. Symmetric chain carbonates such as

また、鎖状エステル類としては、プロピオン酸メチル、ピバリン酸メチル、ピバリン酸ブチル、ピバリン酸ヘキシル、ピバリン酸オクチル、シュウ酸ジメチル、シュウ酸エチルメチル、シュウ酸ジエチル等が挙げられ、エーテル類としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等が挙げられる。アミド類としてはジメチルホルムアミド等、リン酸エステル類としてはリン酸トリメチル、リン酸トリオクチル等、スルホン類としてはジビニルスルホン等、ラクトン類としてはγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、α−アンゲリカラクトン等、ニトリル類としてはアセトニトリル、アジポニトリル等が挙げられる。
S=O含有化合物としては、1,4−プロパンスルトン、ジビニルスルホン、1,4−ブタンジオールジメタンスルホネート、グリコールサルファイト、プロピレンサルファイト、グリコールサルフェート、プロピレンサルフェート、ジプロパルギルサルファイト、メチルプロパルギルサルファイト、エチルプロパルギルサルファイト、ジビニルスルホン等が挙げられる。
Examples of the chain esters include methyl propionate, methyl pivalate, butyl pivalate, hexyl pivalate, octyl pivalate, dimethyl oxalate, ethyl methyl oxalate, diethyl oxalate and the like. , Tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane and the like. Examples of amides include dimethylformamide, phosphoric esters such as trimethyl phosphate and trioctyl phosphate, sulfones include divinyl sulfone, lactones include γ-butyrolactone, γ-valerolactone, α-angelica lactone, and the like. Examples of nitriles include acetonitrile and adiponitrile.
S = O-containing compounds include 1,4-propane sultone, divinyl sulfone, 1,4-butanediol dimethane sulfonate, glycol sulfite, propylene sulfite, glycol sulfate, propylene sulfate, dipropargyl sulfite, methyl propargyl sulfite Phyto, ethyl propargyl sulfite, divinyl sulfone and the like.

上記の非水溶媒は通常、適切な物性を達成するために、混合して使用される。その組合せは、例えば、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類の組合せ、環状カーボネート類とラクトン類との組合せ、ラクトン類と鎖状エステルの組合せ、環状カーボネート類とラクトン類と鎖状エステルとの組合せ、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類とラクトン類との組合せ、環状カーボネート類とエーテル類との組合せ、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類とエーテル類の組合せ、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類と鎖状エステル類との組合せなど種々の組合せが挙げられ、その混合比率は特に制限されない。
これらの中でも、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類の組合せが好ましく、具体的には、EC、PC等の環状カーボネート類と、MEC、DEC等の鎖状カーボネート類との組合せが特に好ましい。環状カーボネート類と鎖状カーボネート類の割合は、環状カーボネート類:鎖状カーボネート類(容量比)が20:80〜40:60が好ましく、25:75〜35:65が特に好ましい。
The above non-aqueous solvents are usually used as a mixture in order to achieve appropriate physical properties. The combination is, for example, a combination of cyclic carbonates and chain carbonates, a combination of cyclic carbonates and lactones, a combination of lactones and chain esters, a combination of cyclic carbonates, lactones and chain esters, Combinations of cyclic carbonates, chain carbonates and lactones, combinations of cyclic carbonates and ethers, combinations of cyclic carbonates, chain carbonates and ethers, cyclic carbonates, chain carbonates and chains Various combinations such as combinations with esters can be mentioned, and the mixing ratio is not particularly limited.
Among these, combinations of cyclic carbonates and chain carbonates are preferable, and specifically, combinations of cyclic carbonates such as EC and PC and chain carbonates such as MEC and DEC are particularly preferable. The ratio of cyclic carbonates to chain carbonates is preferably 20:80 to 40:60, particularly preferably 25:75 to 35:65, as cyclic carbonates: chain carbonates (volume ratio).

本発明で使用される電解質塩としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252、LiCF3SO3、LiC(SO2CF33、LiPF4(CF32、LiPF3(C253、LiPF3(CF33、LiPF3(iso−C373、LiPF5(iso−C37)等の鎖状のアルキル基を含有するリチウム塩や、(CF22(SO22NLi、(CF23(SO22NLi等の環状のアルキレン鎖を含有するリチウム塩が挙げられる。
これらの中でも、特に好ましい電解質塩は、LiPF6、LiBF4、LiN(SO2CF32であり、最も好ましい電解質塩はLiPF6である。これらの電解質塩は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
Examples of the electrolyte salt used in the present invention include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3) 3, LiPF 4 (CF 3) 2, LiPF 3 (C 2 F 5) 3, LiPF 3 (CF 3) 3, LiPF 3 (iso-C 3 F 7) 3, LiPF 5 (iso-C 3 Lithium salt containing a chain alkyl group such as F 7 ) or a cyclic alkylene chain such as (CF 2 ) 2 (SO 2 ) 2 NLi, (CF 2 ) 3 (SO 2 ) 2 NLi A lithium salt is mentioned.
Among these, particularly preferable electrolyte salts are LiPF 6 , LiBF 4 , and LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and the most preferable electrolyte salt is LiPF 6 . These electrolyte salts can be used singly or in combination of two or more.

これらの電解質塩の好適な組合せとしては、LiPF6とLiBF4との組合せ、LiPF6とLiN(SO2CF32との組合せ、LiBF4とLiN(SO2CF32との組合せ等が挙げられる。特に好ましいのは、LiPF6とLiBF4との組合せであり、LiPF6:LiBF4(容量比)が80:20〜99:1が好ましく、90:10〜98:2が特に好ましい。
電解質塩は任意の割合で混合することができるが、LiPF6と組み合わせて使用する場合の他の電解質塩が全電解質塩に占める割合(モル比)は、好ましくは0.01〜45%、より好ましくは0.03〜20%、更に好ましくは0.05〜10%、最も好ましくは0.05〜5%である。
これら全電解質塩が溶解されて使用される濃度は、前記の非水溶媒に対して、通常0.3M以上が好ましく、0.5M以上がより好ましく、0.7M以上が最も好ましい。またその上限は、3M以下が好ましく、2.5M以下がより好ましく、2M以下が最も好ましい。
Suitable combinations of these electrolyte salts include combinations of LiPF 6 and LiBF 4 , combinations of LiPF 6 and LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , combinations of LiBF 4 and LiN (SO 2 CF 3 ) 2, and the like. Is mentioned. Particularly preferred is a combination of LiPF 6 and LiBF 4 , with LiPF 6 : LiBF 4 (capacity ratio) of preferably 80:20 to 99: 1, particularly preferably 90:10 to 98: 2.
The electrolyte salt can be mixed in an arbitrary ratio, but the ratio (molar ratio) of the other electrolyte salt in the total electrolyte salt when used in combination with LiPF 6 is preferably 0.01 to 45%, more Preferably it is 0.03 to 20%, more preferably 0.05 to 10%, and most preferably 0.05 to 5%.
The concentration used by dissolving all the electrolyte salts is usually preferably 0.3M or more, more preferably 0.5M or more, and most preferably 0.7M or more with respect to the non-aqueous solvent. Further, the upper limit is preferably 3M or less, more preferably 2.5M or less, and most preferably 2M or less.

本発明の電解液は、例えば、前記の非水溶媒を混合し、これに前記の電解質塩、ペンタフルオロフェニルオキシ化合物を溶解し、更に必要に応じてビニレンカーボネート(VC)、1,3−プロパンスルトン(PS)、及び三重結合含有化合物から選ばれる一種以上を溶解することにより得ることができる。
この際、用いる非水溶媒、ペンタフルオロフェニルオキシ化合物、VC、PS、三重結合含有化合物、その他の添加剤は、生産性を著しく低下させない範囲内で、予め精製して、不純物が極力少ないものを用いることが好ましい。
The electrolytic solution of the present invention is prepared, for example, by mixing the above non-aqueous solvent, dissolving the above electrolyte salt and pentafluorophenyloxy compound, and further, if necessary, vinylene carbonate (VC), 1,3-propane. It can be obtained by dissolving at least one selected from sultone (PS) and triple bond-containing compounds.
At this time, the non-aqueous solvent, pentafluorophenyloxy compound, VC, PS, triple bond-containing compound, and other additives to be used should be purified in advance within a range that does not significantly reduce the productivity and have as few impurities as possible. It is preferable to use it.

本発明の非水電解液には、例えば、空気や二酸化炭素を含ませることにより、電解液の分解によるガス発生の抑制や、長期サイクル特性や充電保存特性等の電池特性を向上させることができる。
非水電解液中に空気又は二酸化炭素を含有(溶解)させる方法としては、(1)予め非水電解液を電池内に注液する前に空気又は二酸化炭素含有ガスと接触させて含有させる方法、(2)注液後、電池封口前又は後に空気又は二酸化炭素含有ガスを電池内に含有させる方法等を採用することができる。空気又は二酸化炭素含有ガスは、極力水分を含まないものが好ましく、露点−40℃以下であることが好ましく、露点−50℃以下であることが特に好ましい。
本発明においては、高温における充放電特性向上の観点から、非水電解液中に二酸化炭素を溶解させた電解液を用いることが特に好ましい。二酸化炭素の溶解量は、非水電解液の重量に対して0.001重量%以上が好ましく、0.05重量%以上がより好ましく、0.2重量%以上がより好ましく、非水電解液に二酸化炭素を飽和するまで溶解させることが最も好ましい。
By including air or carbon dioxide in the non-aqueous electrolyte of the present invention, for example, gas generation due to decomposition of the electrolyte can be suppressed, and battery characteristics such as long-term cycle characteristics and charge storage characteristics can be improved. .
As a method of containing (dissolving) air or carbon dioxide in the non-aqueous electrolyte, (1) a method of bringing the non-aqueous electrolyte into contact with air or a carbon dioxide-containing gas before injecting it into the battery in advance. (2) After pouring, before or after sealing the battery, a method of incorporating air or carbon dioxide-containing gas into the battery can be employed. The air or carbon dioxide-containing gas preferably contains as little water as possible, preferably has a dew point of −40 ° C. or lower, and particularly preferably has a dew point of −50 ° C. or lower.
In the present invention, it is particularly preferable to use an electrolytic solution in which carbon dioxide is dissolved in a nonaqueous electrolytic solution from the viewpoint of improving charge / discharge characteristics at high temperatures. The amount of carbon dioxide dissolved is preferably 0.001% by weight or more, more preferably 0.05% by weight or more, more preferably 0.2% by weight or more, based on the weight of the non-aqueous electrolyte. Most preferably, the carbon dioxide is dissolved until saturation.

本発明の電解液においては、さらに芳香族化合物を含有させることにより、過充電時の電池の安全性を確保することができる。
かかる芳香族化合物としては、例えば、次の(a)〜(c)が挙げられる。
(a)シクロヘキシルベンゼン、フルオロシクロヘキシルベンゼン化合物(1−フルオロ−2−シクロヘキシルベンゼン、1−フルオロ−3−シクロヘキシルベンゼン、1−フルオロ−4−シクロヘキシルベンゼン)、ビフェニル。
(b)tert−ブチルベンゼン、1−フルオロ−4−tert−ブチルベンゼン、tert−アミルベンゼン、4−tert−ブチルビフェニル、4−tert−アミルビフェニル。
(c)ターフェニル(o−、m−、p−体)、ジフェニルエーテル、2−フルオロジフェニルエーテル、4−ジフェニルエーテル、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン(o−、m−、p−体)、2−フルオロビフェニル、4−フルオロビフェニル、2,4−ジフルオロアニソール、ターフェニルの部分水素化物(1,2−ジシクロヘキシルベンゼン、2−フェニルビシクロヘキシル、1,2−ジフェニルシクロヘキサン、o−シクロヘキシルビフェニル)。
これらの中では、(a)及び(b)が好ましく、シクロヘキシルベンゼン、フルオロシクロヘキシルベンゼン化合物(1−フルオロ−4−シクロヘキシルベンゼン等)、tert−ブチルベンゼン、tert−アミルベンゼンから選ばれる1種以上が最も好ましい。
前記芳香族化合物の全含有量は、非水電解液の重量に対して0.1〜5重量%が好ましい。
In the electrolytic solution of the present invention, the safety of the battery during overcharge can be ensured by further containing an aromatic compound.
Examples of the aromatic compound include the following (a) to (c).
(A) cyclohexylbenzene, fluorocyclohexylbenzene compound (1-fluoro-2-cyclohexylbenzene, 1-fluoro-3-cyclohexylbenzene, 1-fluoro-4-cyclohexylbenzene), biphenyl.
(B) tert-butylbenzene, 1-fluoro-4-tert-butylbenzene, tert-amylbenzene, 4-tert-butylbiphenyl, 4-tert-amylbiphenyl.
(C) Terphenyl (o-, m-, p-form), diphenyl ether, 2-fluorodiphenyl ether, 4-diphenyl ether, fluorobenzene, difluorobenzene (o-, m-, p-form), 2-fluorobiphenyl, 4-fluorobiphenyl, 2,4-difluoroanisole, terphenyl partially hydride (1,2-dicyclohexylbenzene, 2-phenylbicyclohexyl, 1,2-diphenylcyclohexane, o-cyclohexylbiphenyl).
Among these, (a) and (b) are preferable, and at least one selected from cyclohexylbenzene, fluorocyclohexylbenzene compounds (1-fluoro-4-cyclohexylbenzene, etc.), tert-butylbenzene, and tert-amylbenzene is used. Most preferred.
The total content of the aromatic compound is preferably 0.1 to 5% by weight with respect to the weight of the non-aqueous electrolyte.

〔リチウム二次電池〕
本発明のリチウム二次電池は、正極、負極及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液からなる。非水電解液以外の正極、負極等の構成部材は特に制限なく使用できる。
例えば、正極活物質としては、コバルト、マンガン、ニッケルを含有するリチウムとの複合金属酸化物が使用される。これらの正極活物質は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような複合金属酸化物としては、例えば、LiCoO2、LiMn24、LiNiO2、LiCo1-xNix2(0.01<x<1)、LiCo1/3Ni1/3Mn1/32、LiNi1/2Mn3/24等が挙げられる。また、LiCoO2とLiMn24、LiCoO2とLiNiO2、LiMn24とLiNiO2のように併用してもよい。これらの中では、LiCoO2、LiMn24、LiNiO2のような満充電状態における正極の充電電位がLi基準で4.3V以上で使用可能なリチウム複合金属酸化物が好ましく、LiCo1/3Ni1/3Mn1/32、LiNi1/2Mn3/24のような4.4V以上で使用可能なリチウム複合酸化物がより好ましい。また、リチウム複合酸化物の一部は他元素で置換してもよく、例えば、LiCoO2のCoの一部をSn、Mg、Fe、Ti、Al、Zr、Cr、V、Ga、Zn、Cu等で置換してもよい。
[Lithium secondary battery]
The lithium secondary battery of the present invention comprises a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous solvent. Components other than the non-aqueous electrolyte, such as a positive electrode and a negative electrode, can be used without particular limitation.
For example, a composite metal oxide with lithium containing cobalt, manganese, or nickel is used as the positive electrode active material. These positive electrode active materials can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
Examples of such composite metal oxides include LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiCo 1-x Ni x O 2 (0.01 <x <1), LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn. Examples thereof include 1/3 O 2 and LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 . Further, LiCoO 2 and LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 and LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 and LiNiO 2 may be used in combination. Among these, lithium composite metal oxides such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , and LiNiO 2 that can be used at a charged potential of the positive electrode in a fully charged state of 4.3 V or more on the basis of Li are preferable, and LiCo 1/3 A lithium composite oxide that can be used at 4.4 V or higher, such as Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 and LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 , is more preferable. Further, a part of the lithium composite oxide may be substituted with another element. For example, a part of Co in LiCoO 2 may be replaced with Sn, Mg, Fe, Ti, Al, Zr, Cr, V, Ga, Zn, Cu Etc. may be substituted.

また、正極活物質として、リチウム含有オリビン型リン酸塩を用いることもできる。その具体例としては、LiFePO4、LiCoPO4、LiNiPO4、LiMnPO4、LiFe1-xxPO4(MはCo、Ni、Mn、Cu、Zn、及びCdから選ばれる少なくとも1種であり、xは、0≦x≦0.5である。)等が挙げられる。これらの中では、LiFePO4又はLiCoPO4が高電圧用正極活物質として好ましい。
リチウム含有オリビン型リン酸塩は、他の正極活物質と混合して用いることもできる。
Moreover, a lithium containing olivine type phosphate can also be used as a positive electrode active material. Specific examples thereof include LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , LiMnPO 4 , LiFe 1-x M x PO 4 (M is at least one selected from Co, Ni, Mn, Cu, Zn, and Cd, x is 0 ≦ x ≦ 0.5). Among these, LiFePO 4 or LiCoPO 4 is preferable as the positive electrode active material for high voltage.
Lithium-containing olivine-type phosphate can also be used by mixing with other positive electrode active materials.

正極の導電剤は、化学変化を起こさない電子伝導材料であれば特に制限はない。例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛等)、人造黒鉛等のグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チェンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類等が挙げられる。また、グラファイト類とカーボンブラック類を適宜混合して用いてもよい。導電剤の正極合剤への添加量は、1〜10重量%が好ましく、特に2〜5重量%が好ましい。   The conductive agent for the positive electrode is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change. Examples thereof include graphites such as natural graphite (eg, scaly graphite) and artificial graphite, and carbon blacks such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black. Further, graphites and carbon blacks may be appropriately mixed and used. The amount of the conductive agent added to the positive electrode mixture is preferably 1 to 10% by weight, particularly preferably 2 to 5% by weight.

正極は、正極活物質をアセチレンブラック、カーボンブラック等の導電剤、及びポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、スチレンとブタジエンの共重合体、アクリロニトリルとブタジエンの共重合体、カルボキシメチルセルロース、エチレンプロピレンジエンターポリマー等の結着剤と混合し、これに1−メチル−2−ピロリドン等の高沸点溶剤を加えて混練して正極合剤とした後、この正極材料を集電体としてのアルミニウム箔やステンレス製のラス板に圧延して、50℃〜250℃程度の温度で2時間程度真空下で加熱処理することにより作製することができる。   For the positive electrode, the positive electrode active material is a conductive agent such as acetylene black or carbon black, and polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, a copolymer of styrene and butadiene, a copolymer of acrylonitrile and butadiene, carboxymethyl cellulose, ethylene propylene dienter After mixing with a binder such as a polymer and adding a high boiling point solvent such as 1-methyl-2-pyrrolidone to knead to make a positive electrode mixture, the positive electrode material is used as an aluminum foil or stainless steel as a current collector. It can be produced by rolling to a glass plate and heat-treating at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours under vacuum.

負極(負極活物質)としては、リチウム金属やリチウム合金、及びリチウムを吸蔵・放出可能な炭素材料〔熱分解炭素類、コークス類、グラファイト類(人造黒鉛、天然黒鉛等)、有機高分子化合物燃焼体、炭素繊維〕、スズ、スズ化合物、ケイ素、ケイ素化合物等を1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中では、炭素材料が好ましく、格子面(002)の面間隔(d002)が0.340nm以下、特に0.335〜0.340nmである黒鉛型結晶構造を有する炭素材料がより好ましい。
負極の製造は、上記の正極の製造方法と同様な結着剤、高沸点溶剤を用いて、同様な方法により行うことができる。
Negative electrodes (negative electrode active materials) include lithium metals and lithium alloys, and carbon materials that can occlude and release lithium (pyrolytic carbons, cokes, graphite (artificial graphite, natural graphite, etc.), organic polymer compound combustion Body, carbon fiber], tin, tin compound, silicon, silicon compound and the like can be used singly or in combination of two or more.
Among these, a carbon material is preferable, and a carbon material having a graphite-type crystal structure in which the plane spacing (d 002 ) of the lattice plane ( 002 ) is 0.340 nm or less, particularly 0.335 to 0.340 nm is more preferable.
The negative electrode can be produced by the same method using the same binder and high-boiling solvent as those for the positive electrode.

本発明においては、一般式(II)又は(III)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物の添加効果を高めるために、電池の電極合剤密度を高めることが好ましい。特に、アルミニウム箔上に形成される正極(正極合剤層)の密度は3.2g/cm3以上が好ましく、3.3g/cm3以上がより好ましく、3.4g/cm3以上が最も好ましい。またその上限は、4.0g/cm3を超えると実質上作製が困難となる場合があるため、4.0g/cm3以下が好ましく、3.9g/cm3以下がより好ましく、3.8g/cm3以下が最も好ましい。
一方、銅箔上に形成される負極(負極合剤層)の密度は、1.3g/cm3以上が好ましく、1.4g/cm3がより好ましく、1.5g/cm3が最も好ましい。その上限は、2.0g/cm3を超えると実質上作製が困難となる場合があるため、2.0g/cm3以下が好ましく、1.9g/cm3以下がより好ましく、1.8g/cm3以下が最も好ましい。
In the present invention, in order to increase the effect of adding the pentafluorophenyloxy compound represented by the general formula (II) or (III), it is preferable to increase the electrode mixture density of the battery. In particular, the density is 3.2 g / cm 3 or more preferably a positive electrode (positive electrode mixture layer) formed on the aluminum foil, 3.3 g / cm 3 or more, more preferably, 3.4 g / cm 3, most preferably at least . The upper limit thereof, since there is a case where substantially produced exceeds 4.0 g / cm 3 is difficult, preferably 4.0 g / cm 3 or less, more preferably 3.9 g / cm 3, 3.8 g / Cm 3 or less is most preferable.
On the other hand, the density of the negative electrode (negative electrode mixture layer) formed on the copper foil, 1.3 g / cm 3 or more, more preferably 1.4g / cm 3, 1.5g / cm 3 is most preferred. If the upper limit exceeds 2.0 g / cm 3 , production may be substantially difficult, so 2.0 g / cm 3 or less is preferable, 1.9 g / cm 3 or less is more preferable, and 1.8 g / cm 3 is more preferable. Most preferred is cm 3 or less.

また、正極の電極層の厚さ(集電体片面当たり)は、電極材料層の厚みが薄すぎると、電極材料層での活物質量が低下して電池容量が小さくなるため、30μm以上が好ましく、50μm以上がより好ましい。また、その厚さが厚すぎると、充放電のサイクル特性やレート特性が低下するので好ましくない。したがって、正極の電極層の厚さは、120μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましい。
負極の電極層の厚さ(集電体片面当たり)は薄すぎると、電極材料層での活物質量が低下して電池容量が小さくなるため、1μm以上が好ましく、3μmがより好ましい。また、その厚さが厚すぎると、充放電のサイクル特性やレート特性が低下するので好ましくない。したがって、負極の電極層の厚さは、100μm以下が好ましく、70μm以下がより好ましい。
Further, the thickness of the positive electrode layer (per collector surface) is 30 μm or more because if the electrode material layer is too thin, the amount of active material in the electrode material layer decreases and the battery capacity decreases. Preferably, 50 μm or more is more preferable. On the other hand, if the thickness is too thick, the charge / discharge cycle characteristics and rate characteristics deteriorate, which is not preferable. Accordingly, the thickness of the positive electrode layer is preferably 120 μm or less, and more preferably 100 μm or less.
If the thickness of the electrode layer of the negative electrode (per collector surface) is too thin, the amount of active material in the electrode material layer decreases and the battery capacity decreases, so that it is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm. On the other hand, if the thickness is too thick, the charge / discharge cycle characteristics and rate characteristics deteriorate, which is not preferable. Accordingly, the thickness of the negative electrode layer is preferably 100 μm or less, and more preferably 70 μm or less.

リチウム二次電池の構造には特に限定はなく、単層又は複層のセパレータを有するコイン型電池、円筒型電池、角型電池、ラミネート式電池等を適用できる。
電池用セパレータとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンの単層又は積層の多孔性フィルム、織布、不織布等を使用できる。
電池用セパレータは、製造条件によっても異なるが、透気度が高すぎるとリチウムイオン伝導性が低下し、電池用セパレータとしての機能が十分でなくなる。そのため、透気度は1000秒/100cc以下が好ましく、800秒/100cc以下がより好ましく、500秒/100cc以下が最も好ましい。また逆に、透気度が低すぎると機械的強度が低下するので、50秒/100cc以上が好ましく、100秒/100cc以上がより好ましく、300秒/100cc以上が最も好ましい。その空孔率は、電池容量特性向上の観点から、30〜60%が好ましく、35〜55%がより好ましく、40〜50%が最も好ましい。
さらに、電池用セパレータの厚みは、薄い方がエネルギー密度を高くできるため、50μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましく、25μm以下が最も好ましい。また、機械的強度の面から、その厚みは5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、15μm以上が最も好ましい。
The structure of the lithium secondary battery is not particularly limited, and a coin battery, a cylindrical battery, a square battery, a laminate battery, or the like having a single-layer or multi-layer separator can be applied.
As the battery separator, a single layer or laminated porous film of polyolefin such as polypropylene and polyethylene, woven fabric, non-woven fabric and the like can be used.
The battery separator varies depending on the production conditions, but if the air permeability is too high, the lithium ion conductivity is lowered and the function as a battery separator is not sufficient. Therefore, the air permeability is preferably 1000 seconds / 100 cc or less, more preferably 800 seconds / 100 cc or less, and most preferably 500 seconds / 100 cc or less. On the other hand, if the air permeability is too low, the mechanical strength is lowered. Therefore, it is preferably 50 seconds / 100 cc or more, more preferably 100 seconds / 100 cc or more, and most preferably 300 seconds / 100 cc or more. The porosity is preferably 30 to 60%, more preferably 35 to 55%, and most preferably 40 to 50% from the viewpoint of improving battery capacity characteristics.
Further, the thickness of the battery separator is preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and most preferably 25 μm or less because a thinner separator can increase the energy density. From the viewpoint of mechanical strength, the thickness is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and most preferably 15 μm or more.

本発明におけるリチウム二次電池は、充電終止電圧が4.2V以上、特に4.3V以上の場合にも長期間にわたり優れたサイクル特性を有しており、さらに、4.4Vにおいてもサイクル特性は良好である。放電終止電圧は、2.5V以上、さらに2.8V以上とすることができる。電流値については特に限定されないが、通常0.1〜3Cの定電流放電で使用される。また、本発明におけるリチウム二次電池は、−40〜100℃、好ましくは0〜80℃で充放電することができる。   The lithium secondary battery of the present invention has excellent cycle characteristics over a long period of time even when the end-of-charge voltage is 4.2 V or higher, particularly 4.3 V or higher. Further, even at 4.4 V, the cycle characteristics are It is good. The end-of-discharge voltage can be 2.5 V or higher, and further 2.8 V or higher. Although it does not specifically limit about an electric current value, Usually, it is used by 0.1-3C constant current discharge. Moreover, the lithium secondary battery in this invention can be charged / discharged at -40-100 degreeC, Preferably it is 0-80 degreeC.

本発明においては、リチウム二次電池の内圧上昇の対策として、封口板に安全弁を設けたり、電池缶やガスケット等の部材に切り込みを入れる方法も採用することができる。
本発明におけるリチウム二次電池は、必要に応じて複数本を直列及び/又は並列に組んで電池パックに収納される。電池パックには、PTC素子、温度ヒューズ、バイメタル等の過電流防止素子のほか、安全回路(各電池及び/又は組電池全体の電圧、温度、電流等をモニターし、電流を遮断する機能を有する回路)を設けることができる。
In the present invention, as a countermeasure against an increase in the internal pressure of the lithium secondary battery, a method of providing a safety valve on the sealing plate or cutting a member such as a battery can or a gasket can be employed.
The lithium secondary battery in the present invention is stored in a battery pack by assembling a plurality of lithium secondary batteries in series and / or in parallel. In addition to overcurrent prevention elements such as PTC elements, thermal fuses, bimetals, etc., the battery pack has a safety circuit (the function of monitoring the voltage, temperature, current, etc. of each battery and / or the entire assembled battery and cutting off the current) Circuit).

本発明について円筒型電池の実施例及び比較例を説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、特に溶媒の組み合わせ等に限定されるものではない。   Examples of the cylindrical battery and comparative examples will be described with respect to the present invention, but the present invention is not limited to the following examples, and is not particularly limited to combinations of solvents.

実施例1(シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチルの合成)
ペンタフルオロフェノール10g(54mmol)とピリジン5ml(61mmol)をトルエン35mlに溶解し、氷冷下、クロログリオキシル酸メチル7.2g(59mmol)を滴下して反応させた。室温で1時間攪拌した後、反応液を濾過、濃縮した。得られた粗生成物の蒸留精製を行い、シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチル10.1gを得た。この化合物の融点は34−35℃であった。
得られたシュウ酸ペンタフルオロフェニルメチルについて、質量分析(株式会社日立製作所製、型式:M80B使用)、及び赤外分光分析(IR)(米国バリアン社製、型式:FTS7000E使用)の測定を行い、その構造を確認した。結果を以下に示す。
(1)質量分析:CI−MS、m/e=271(M+1)
(2)IR:1805、1766、1522、1308、1149、1123、999cm-1
Example 1 (Synthesis of pentafluorophenyl methyl oxalate)
10 g (54 mmol) of pentafluorophenol and 5 ml (61 mmol) of pyridine were dissolved in 35 ml of toluene, and 7.2 g (59 mmol) of methyl chloroglyoxylate was added dropwise and reacted under ice cooling. After stirring at room temperature for 1 hour, the reaction solution was filtered and concentrated. The obtained crude product was purified by distillation to obtain 10.1 g of pentafluorophenylmethyl oxalate. The melting point of this compound was 34-35 ° C.
About the obtained pentafluorophenyl methyl oxalate, mass spectrometry (manufactured by Hitachi, Ltd., model: using M80B) and infrared spectroscopic analysis (IR) (manufactured by Varian USA, model: using FTS7000E) were measured. The structure was confirmed. The results are shown below.
(1) Mass spectrometry: CI-MS, m / e = 271 (M + 1)
(2) IR: 1805, 1766, 1522, 1308, 1149, 1123, 999 cm −1

実施例2(シュウ酸ペンタフルオロフェニルエチルの合成)
ペンタフルオロフェノール16.5g(90mmol)とピリジン8ml(99mmol)をトルエン50mlに溶解し、氷冷下、クロログリオキシル酸エチル12.9g(94mmol)を滴下して反応させた。室温で1時間攪拌した後、反応液を濾過、濃縮した。得られた粗生成物の蒸留精製を行い、シュウ酸ペンタフルオロフェニルエチル13.5g(無色液体)を得た。この化合物の沸点は70−71℃/2mmHgであった。
得られたシュウ酸ペンタフルオロフェニルエチルについて、合成例1と同様にして、質量分析とIRの測定を行い、その構造を確認した。結果を以下に示す。
(1)質量分析:CI−MS、m/e=285(M+1)
(2)IR:2992、1805、1761、1521、1473、1305、1149、1122、991、859cm-1
Example 2 (Synthesis of pentafluorophenylethyl oxalate)
16.5 g (90 mmol) of pentafluorophenol and 8 ml (99 mmol) of pyridine were dissolved in 50 ml of toluene, and 12.9 g (94 mmol) of ethyl chloroglyoxylate was added dropwise and reacted under ice cooling. After stirring at room temperature for 1 hour, the reaction solution was filtered and concentrated. The resulting crude product was purified by distillation to obtain 13.5 g (colorless liquid) of pentafluorophenylethyl oxalate. The boiling point of this compound was 70-71 ° C./2 mmHg.
The obtained pentafluorophenylethyl oxalate was subjected to mass spectrometry and IR measurement in the same manner as in Synthesis Example 1 to confirm the structure. The results are shown below.
(1) Mass spectrometry: CI-MS, m / e = 285 (M + 1)
(2) IR: 2992, 1805, 1761, 1521, 1473, 1305, 1149, 1122, 991, 859 cm −1

実施例3(シュウ酸2−プロピニルペンタフルオロフェニルの合成)
塩化オキサリル10g(79mmol)を塩化メチレン100mlに溶解し、氷冷下、プロパルギルアルコール4.4g(79mmol)とピリジン6.4ml(79mmol)を塩化メチレン30mlに溶解したものを1時間かけてゆっくりと滴下し、室温下で30分攪拌、反応系中にてクロログリオキシル酸プロピニルを生成させた。引き続き、氷冷下、ペンタフルオロフェノール14.5g(79mmol)とピリジン6.4ml(79mmol)を塩化メチレン30mlに溶解したものをゆっくりと滴下して反応させた。室温下で1時間攪拌した後、反応物を濾過し、水洗後、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。得られた粗生成物を晶析精製し、シュウ酸2−プロピニルペンタフルオロフェニル2.1gを得た。
得られたシュウ酸2−プロピニルペンタフルオロフェニルについて、1H−NMR(日本電子株式会社製、型式:AL300使用)と前記IRの測定を行い、その構造を確認した。結果を以下に示す。
(1)1H−NMR(CDCl3/TMS):2.59ppm(s,1H,C≡CH)、4.89ppm(s,2H,−CH2−)
(2)IR: 3249、1744、1182、943、729,715cm-1
Example 3 (Synthesis of 2-propynylpentafluorophenyl oxalate)
10 g (79 mmol) of oxalyl chloride was dissolved in 100 ml of methylene chloride, and 4.4 g (79 mmol) of propargyl alcohol and 6.4 ml (79 mmol) of pyridine dissolved in 30 ml of methylene chloride were slowly added dropwise over 1 hour under ice cooling. The mixture was stirred at room temperature for 30 minutes to produce propynyl chloroglyoxylate in the reaction system. Subsequently, a solution prepared by dissolving 14.5 g (79 mmol) of pentafluorophenol and 6.4 ml (79 mmol) of pyridine in 30 ml of methylene chloride was slowly added dropwise under ice cooling. After stirring at room temperature for 1 hour, the reaction product was filtered, washed with water, dried over anhydrous magnesium sulfate and concentrated. The obtained crude product was purified by crystallization to obtain 2.1 g of 2-propynylpentafluorophenyl oxalate.
About the obtained 2-propynylpentafluorophenyl oxalate, 1 H-NMR (manufactured by JEOL Ltd., model: use of AL300) and the IR measurement were performed, and the structure was confirmed. The results are shown below.
(1) 1 H-NMR (CDCl 3 / TMS): 2.59 ppm (s, 1H, C≡CH), 4.89 ppm (s, 2H, —CH 2 —)
(2) IR: 3249, 1744, 1182, 943, 729, 715 cm −1

実施例4(ビス(ペンタフルオロフェニル)サルファイトの合成)
ペンタフルオロフェノール10g(54mmol)とピリジン5ml(61mmol)をトルエン35mlに溶解し、氷冷下、塩化チオニル3.3g(28mmol)を滴下して反応させた。その後、蒸留精製を行い、ビス(ペンタフルオロフェニル)サルファイト7.6g(無色液体)を得た。この化合物の沸点は95−95.5℃/2mmHgであった。
得られたビス(ペンタフルオロフェニル)サルファイトについて、合成例1と同様にして、質量分析とIRの測定を行い、その構造を確認した。結果を以下に示す。
(1)質量分析:CI−MS、m/e=415(M+1)
(2)IR:1517、1467、1313、1252、1140、997、984cm-1
Example 4 (Synthesis of bis (pentafluorophenyl) sulfite)
10 g (54 mmol) of pentafluorophenol and 5 ml (61 mmol) of pyridine were dissolved in 35 ml of toluene, and 3.3 g (28 mmol) of thionyl chloride was added dropwise and reacted under ice cooling. Thereafter, distillation purification was performed to obtain 7.6 g (colorless liquid) of bis (pentafluorophenyl) sulfite. The boiling point of this compound was 95-95.5 ° C./2 mmHg.
The obtained bis (pentafluorophenyl) sulfite was subjected to mass spectrometry and IR measurement in the same manner as in Synthesis Example 1 to confirm the structure. The results are shown below.
(1) Mass spectrometry: CI-MS, m / e = 415 (M + 1)
(2) IR: 1517, 1467, 1313, 1252, 1140, 997, 984 cm −1

実施例5(2−プロピニルペンタフルオロフェニルカーボネートの合成)
トリホスゲン7.3g(25mmol)を塩化メチレン100mlに溶解し、氷冷下、プロパルギルアルコール4.2g(74mmol)とピリジン6.0ml(74mmol)を塩化メチレン30mlに溶解したものを1時間かけてゆっくりと滴下し、室温下で30分攪拌、反応系中にてクロロギ酸プロピニルを生成させた。引き続き、氷冷下、ペンタフルオロフェノール13.7g(74mmol)とピリジン6.0ml(74mmol)を塩化メチレン30mlに溶解したものをゆっくりと滴下して反応させた。室温下で1時間攪拌した後、反応物を濾過し、水洗後、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。得られた粗生成物を晶析精製し、2−プロピニルペンタフルオロフェニルカーボネート7.5gを得た。この化合物の融点は66−67℃であった。
得られた2−プロピニルペンタフルオロフェニルカーボネートについて、合成例1と同様にして、質量分析とIRの測定を行い、その構造を確認した。結果を以下に示す。
(1)質量分析:CI−MS、m/e=267(M+1)
(2)IR:3286、1783、1524、1439、1377、1278、1234、1162、1007、993、977、941、910、774、723、659cm-1
Example 5 (Synthesis of 2-propynylpentafluorophenyl carbonate)
Dissolve 7.3 g (25 mmol) of triphosgene in 100 ml of methylene chloride, and slowly dissolve a solution of 4.2 g (74 mmol) of propargyl alcohol and 6.0 ml (74 mmol) of pyridine in 30 ml of methylene chloride over 1 hour. The solution was added dropwise, stirred at room temperature for 30 minutes, and propynyl chloroformate was produced in the reaction system. Subsequently, 13.7 g (74 mmol) of pentafluorophenol and 6.0 ml (74 mmol) of pyridine dissolved in 30 ml of methylene chloride were slowly added dropwise under ice cooling to cause a reaction. After stirring at room temperature for 1 hour, the reaction product was filtered, washed with water, dried over anhydrous magnesium sulfate and concentrated. The obtained crude product was purified by crystallization to obtain 7.5 g of 2-propynylpentafluorophenyl carbonate. The melting point of this compound was 66-67 ° C.
About the obtained 2-propynyl pentafluorophenyl carbonate, it carried out similarly to the synthesis example 1, and performed the mass spectrometry and IR measurement, and confirmed the structure. The results are shown below.
(1) Mass spectrometry: CI-MS, m / e = 267 (M + 1)
(2) IR: 3286, 1783, 1524, 1439, 1377, 1278, 1234, 1162, 1007, 993, 977, 941, 910, 774, 723, 659 cm −1

実施例6
〔非水電解液の調製〕
乾燥窒素雰囲気下で、エチレンカーボネート(EC):ビニレンカーボネート(VC):メチルエチルカーボネート(MEC)(容量比)=30:2:68の非水溶媒を調製し、これに電解質塩としてLiPF6及びLiBF4をそれぞれ、0.95M、0.05Mの濃度になるように溶解して非水電解液を調製した後、更に非水電解液に対してシュウ酸ペンタフルオロフェニルメチルを1重量%となるように加えた。
〔リチウム二次電池の作製〕
正極の調製は、LiNi1/3Mn1/3Co1/32(正極活物質)を94重量%、アセチレンブラック(導電剤)を3重量%、ポリフッ化ビニリデン(結着剤)を3重量%の割合で混合し、これに1−メチル−2−ピロリドン溶剤を加えて混合したものをアルミニウム箔上に塗布し、乾燥、加圧成型、加熱処理して行った。
負極の調製は、格子面(002)の面間隔(d002)が0.335nmである黒鉛型結晶構造を有する人造黒鉛(負極活物質)を95重量%、ポリフッ化ビニリデン(結着剤)を5重量%の割合で混合し、これに1−メチル−2−ピロリドン溶剤を加え、混合したものを銅箔上に塗布し、乾燥、加圧成型、加熱処理して行った。
ポリエチレン微多孔性フィルムのセパレータを用い、上記で得られた非水電解液を注入後、露点−60℃の二酸化炭素を非水電解液に飽和するまで含有させて電池を封口し、18650サイズの円筒電池(直径18mm、高さ65mm)を作製した。電池には、圧力開放口及び内部電流遮断装置(PTC素子)を設けた。この時、正極の電極密度は3.5g/cm3であり、負極の電極密度は1.6g/cm3であった。正極の電極層の厚さ(集電体片面当たり)は70μmであり、負極の電極層の厚さ(集電体片面当たり)は60μmであった。
〔電池特性の測定〕
得られた18650電池を用いて、常温(25℃)下、2.2A(1C)の定電流で4.2Vまで充電した後、終止電圧4.2Vとして定電圧下に合計3時間充電した。次に2.2A(1C)の定電流下、終止電圧3.0Vまで放電し、この充放電を繰り返した。初期充放電容量は、シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチルを添加しない0.95M LiPF6+0.05M LiBF4−EC:VC:MEC(容量比)=30:2:68を非水電解液として用いた場合(比較例1)とほぼ同等であり、300サイクル後の電池特性を測定したところ、初期放電容量を100%としたときの放電容量維持率は81%であった。
電池の作製条件及び電池特性の結果を表1に示す。
Example 6
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
Under an atmosphere of dry nitrogen, ethylene carbonate (EC): vinylene carbonate (VC): methyl ethyl carbonate (MEC) (volume ratio) = 30: 2: A non-aqueous solvent to prepare a 68, LiPF 6 and as the electrolyte salt After preparing a non-aqueous electrolyte by dissolving LiBF 4 to a concentration of 0.95 M and 0.05 M, respectively, pentafluorophenyl methyl oxalate is 1% by weight with respect to the non-aqueous electrolyte. Added as follows.
[Production of lithium secondary battery]
The positive electrode was prepared by 94% by weight of LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 (positive electrode active material), 3% by weight of acetylene black (conductive agent), and 3% of polyvinylidene fluoride (binder). The mixture was mixed at a ratio of% by weight, mixed with 1-methyl-2-pyrrolidone solvent added thereto, applied onto an aluminum foil, dried, pressure-molded, and heat-treated.
The negative electrode was prepared by adding 95% by weight of artificial graphite (negative electrode active material) having a graphite type crystal structure with a lattice plane (002) spacing (d 002 ) of 0.335 nm and polyvinylidene fluoride (binder). The mixture was mixed at a ratio of 5% by weight, a 1-methyl-2-pyrrolidone solvent was added thereto, the mixture was applied onto a copper foil, dried, pressure-molded, and heat-treated.
Using a polyethylene microporous film separator, after injecting the non-aqueous electrolyte obtained above, carbon dioxide having a dew point of −60 ° C. was saturated until the non-aqueous electrolyte was saturated, and the battery was sealed. A cylindrical battery (diameter 18 mm, height 65 mm) was produced. The battery was provided with a pressure release port and an internal current interrupt device (PTC element). At this time, the electrode density of the positive electrode was 3.5 g / cm 3 , and the electrode density of the negative electrode was 1.6 g / cm 3 . The thickness of the positive electrode layer (per collector side) was 70 μm, and the thickness of the negative electrode layer (per collector side) was 60 μm.
[Measurement of battery characteristics]
The obtained 18650 battery was charged to 4.2 V at a constant current of 2.2 A (1 C) at room temperature (25 ° C.), and then charged at a constant voltage as a final voltage of 4.2 V for a total of 3 hours. Next, the battery was discharged to a final voltage of 3.0 V under a constant current of 2.2 A (1 C), and this charge / discharge was repeated. When the initial charge / discharge capacity is 0.95M LiPF 6 + 0.05M LiBF 4 −EC: VC: MEC (capacity ratio) = 30: 2: 68 without adding pentafluorophenylmethyl oxalate as the non-aqueous electrolyte It was almost the same as (Comparative Example 1), and when the battery characteristics after 300 cycles were measured, the discharge capacity retention rate was 81% when the initial discharge capacity was 100%.
Table 1 shows the results of battery fabrication conditions and battery characteristics.

実施例7
実施例6において、シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチルに代えて、シュウ酸2−プロピニルペンタフルオロフェニルを用いた他は、実施例6と同様にして円筒電池を作製し、電池特性を測定した。結果を表1に示す。
実施例8
実施例6において、シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチルに代えて、ビス(ペンタフルオロフェニル)サルファイトを用いた他は、実施例6と同様にして円筒電池を作製し、電池特性を測定した。結果を表1に示す。
実施例9
実施例6において、シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチルに代えて、2−プロピニルペンタフルオロフェニルカーボネートを用いた他は、実施例6と同様にして円筒電池を作製し、電池特性を測定した。結果を表1に示す。
Example 7
In Example 6, a cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 6 except that 2-propynylpentafluorophenyl oxalate was used instead of pentafluorophenylmethyl oxalate, and battery characteristics were measured. The results are shown in Table 1.
Example 8
A cylindrical battery was prepared in the same manner as in Example 6 except that bis (pentafluorophenyl) sulfite was used in place of pentafluorophenylmethyl oxalate in Example 6, and battery characteristics were measured. The results are shown in Table 1.
Example 9
In Example 6, a cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 6 except that 2-propynylpentafluorophenyl carbonate was used instead of pentafluorophenylmethyl oxalate, and battery characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

実施例10
実施例6において、シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチルに代えて、シュウ酸ビス(ペンタフルオロフェニル)を用いて、非水電解液に対して0.1重量%使用した他は、実施例6と同様にして円筒電池を作製し、電池特性を測定した。結果を表1に示す。
実施例11
実施例6において、シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチルの添加量を0.5重量%、さらに、メチルプロパルギルカーボネートを0.5重量%添加した他は、実施例6と同様にして円筒電池を作製し、電池特性を測定した。結果を表1に示す。
Example 10
In Example 6, instead of pentafluorophenyl methyl oxalate, bis (pentafluorophenyl) oxalate was used in the same manner as in Example 6 except that 0.1% by weight of non-aqueous electrolyte was used. A cylindrical battery was prepared and the battery characteristics were measured. The results are shown in Table 1.
Example 11
In Example 6, a cylindrical battery was prepared in the same manner as in Example 6 except that 0.5% by weight of pentafluorophenylmethyl oxalate was added and 0.5% by weight of methylpropargyl carbonate was added. Battery characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

比較例1
実施例6において、シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチルを添加しなかった他は、実施例6と同様にして円筒電池を作製し、電池特性を測定した。結果を表1に示す。
比較例2及び3
実施例6において、シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチルに代えて、表1に示す化合物を用いた他は、実施例6と同様にして円筒電池を作製し、電池特性を測定した。結果を表1に示す。
Comparative Example 1
A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 6 except that pentafluorophenylmethyl oxalate was not added in Example 6, and the battery characteristics were measured. The results are shown in Table 1.
Comparative Examples 2 and 3
In Example 6, a cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 6 except that the compounds shown in Table 1 were used instead of pentafluorophenylmethyl oxalate, and the battery characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

実施例12
乾燥窒素雰囲気下で、エチレンカーボネート(EC):1,3−プロパンスルトン(PS):メチルエチルカーボネート(MEC)(容量比)=30:2:68の非水溶媒を調製し、これに電解質塩としてLiPF6及びLiBF4をそれぞれ、0.95M、0.05Mの濃度になるように溶解して非水電解液を調製した後、更に非水電解液に対してシュウ酸ペンタフルオロフェニルエチルを用いた他は、実施例6と同様にして円筒電池を作製し、電池特性を測定した。結果を表1に示す。
実施例13
実施例12において、シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチルに代えて、リチウムペンタフルオロフェノキシドを0.05重量%使用した他は、実施例12と同様にして円筒電池を作製し、電池特性を測定した。結果を表1に示す。
Example 12
Under a dry nitrogen atmosphere, a nonaqueous solvent of ethylene carbonate (EC): 1,3-propane sultone (PS): methyl ethyl carbonate (MEC) (volume ratio) = 30: 2: 68 was prepared, and an electrolyte salt was prepared therefor LiPF 6 and LiBF 4 were dissolved to a concentration of 0.95 M and 0.05 M, respectively, to prepare a non-aqueous electrolyte, and then pentafluorophenylethyl oxalate was used for the non-aqueous electrolyte. A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 6 and the battery characteristics were measured. The results are shown in Table 1.
Example 13
In Example 12, a cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 12 except that 0.05% by weight of lithium pentafluorophenoxide was used instead of pentafluorophenylmethyl oxalate, and battery characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

比較例4
実施例12において、シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチルを添加しなかった他は、実施例12と同様にして円筒電池を作製し、電池特性を測定した。結果を表1に示す。
Comparative Example 4
A cylindrical battery was produced in the same manner as in Example 12 except that pentafluorophenylmethyl oxalate was not added in Example 12, and the battery characteristics were measured. The results are shown in Table 1.

Figure 0004961714
Figure 0004961714

上記実施例のリチウム二次電池は、一般式(II)又は(III)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物を含有しない比較例のリチウム二次電池に比べて、長期サイクル特性及び充電保存特性が優れていることが分かる。   Compared with the lithium secondary battery of the comparative example which does not contain the pentafluorophenyloxy compound represented by the general formula (II) or (III), the lithium secondary battery of the above embodiment has longer cycle characteristics and charge storage characteristics. It turns out that it is excellent.

Claims (8)

下記一般式(I)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物。
Figure 0004961714
(式中、R1は、−COCO−基、又はS=O基を示し、R2は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜7のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、又は炭素数3〜7のアルキニル基を示す。ただし、R2が有する水素原子の1つ以上がハロゲン原子で置換されていてもよい。)
A pentafluorophenyloxy compound represented by the following general formula (I).
Figure 0004961714
(In the formula, R 1 represents a —COCO— group or an S═O group, and R 2 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 7 carbon atoms, or a group having 2 to 6 carbon atoms. An alkenyl group or an alkynyl group having 3 to 7 carbon atoms, provided that one or more hydrogen atoms of R 2 may be substituted with a halogen atom.
非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、該非水電解液中に下記一般式(II)又は(III)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物を非水電解液の重量に対して0.01〜10重量%含有することを特徴とする非水電解液。
Figure 0004961714
(式中、R3は、−COCO−基、C=O基、又はS=O基を示し、R4は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜7のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜7のアルキニル基、又は炭素数6〜18のアリール基を示す。ただし、R4が有する水素原子の1つ以上がハロゲン原子で置換されていてもよい。また、R3がC=O基の場合には、R4は炭素数2〜6のアルケニル基又は炭素数3〜7のアルキニル基であり、R 3 がS=O基の場合には、R 4 は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜7のアルキニル基、フェニル基、フルオロフェニル基、又はペンタフルオロフェニル基である。)
Figure 0004961714
(式中、Yは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を示し、nは1又は2を示す。)
In a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, the pentafluorophenyloxy compound represented by the following general formula (II) or (III) is added to the non-aqueous electrolyte in the weight of the non-aqueous electrolyte. A nonaqueous electrolytic solution characterized by containing 0.01 to 10% by weight.
Figure 0004961714
(In the formula, R 3 represents a —COCO— group, a C═O group, or an S═O group, and R 4 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 7 carbon atoms, and carbon. Represents an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 7 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, provided that one or more hydrogen atoms of R 4 may be substituted with a halogen atom. In addition, when R 3 is a C═O group, R 4 is an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms or an alkynyl group having 3 to 7 carbon atoms, and when R 3 is an S═O group, R 4 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 7 carbon atoms, a phenyl group, a fluorophenyl group, or a pentafluorophenyl group .
Figure 0004961714
(In the formula, Y represents an alkali metal or an alkaline earth metal, and n represents 1 or 2.)
前記一般式(II)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物が、シュウ酸ペンタフルオロフェニルメチル、シュウ酸ペンタフルオロフェニルエチル、シュウ酸2−プロピニルペンタフルオロフェニル、シュウ酸ビス(ペンタフルオロフェニル);ビニルペンタフルオロフェニルカーボネート、2−プロペニルペンタフルオロフェニルカーボネート、3−プロペニルペンタフルオロフェニルカーボネート、2−プロピニルペンタフルオロフェニルカーボネート、2−ブチニルペンタフルオロフェニルカーボネート、3−ブチニルペンタフルオロフェニルカーボネート、4−ペンチニルペンタフルオロフェニルカーボネート;ペンタフルオロフェニルメチルサルファイト、ペンタフルオロフェニルエチルサルファイト、2−プロピニルペンタフルオロフェニルサルファイト、及びビス(ペンタフルオロフェニル)サルファイトから選ばれる一種以上である請求項2に記載の非水電解液。   The pentafluorophenyloxy compound represented by the general formula (II) is pentafluorophenylmethyl oxalate, pentafluorophenylethyl oxalate, 2-propynylpentafluorophenyl oxalate, bis (pentafluorophenyl) oxalate; vinyl Pentafluorophenyl carbonate, 2-propenyl pentafluorophenyl carbonate, 3-propenyl pentafluorophenyl carbonate, 2-propynyl pentafluorophenyl carbonate, 2-butynyl pentafluorophenyl carbonate, 3-butynyl pentafluorophenyl carbonate, 4-penthi Nyl pentafluorophenyl carbonate; pentafluorophenyl methyl sulfite, pentafluorophenyl ethyl sulfite, 2-propynyl pen Fluorophenyl sulfite, and bis (pentafluorophenyl) non-aqueous electrolyte according to claim 2 is one or more selected from sulfite. 前記一般式(III)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物が、リチウムペンタフルオロフェノキシドである請求項2に記載の非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution according to claim 2, wherein the pentafluorophenyloxy compound represented by the general formula (III) is lithium pentafluorophenoxide. 非水溶媒が、環状カーボネート類及び鎖状カーボネート類を含有する請求項2〜4のいずれかに記載の非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution according to any one of claims 2 to 4, wherein the nonaqueous solvent contains cyclic carbonates and chain carbonates. 非水電解液が、更にビニレンカーボネート、1,3−プロパンスルトン及び三重結合含有化合物から選ばれる一種以上を含有する請求項2〜5のいずれかに記載の非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution according to any one of claims 2 to 5, wherein the nonaqueous electrolytic solution further contains one or more selected from vinylene carbonate, 1,3-propane sultone, and a triple bond-containing compound. 三重結合含有化合物が、メチルプロパルギルカーボネート、エチルプロパルギルカーボネート、ジプロパルギルカーボネート、シュウ酸ジプロパルギル、メタンスルホン酸プロパルギル、ジプロパルギルサルファイト、メチルプロパルギルサルファイト、及びエチルプロパルギルサルファイトから選ばれる一種以上を含有する請求項2〜6のいずれかに記載の非水電解液。   The triple bond-containing compound contains one or more selected from methyl propargyl carbonate, ethyl propargyl carbonate, dipropargyl carbonate, dipropargyl oxalate, propargyl methanesulfonate, dipropargyl sulfite, methyl propargyl sulfite, and ethyl propargyl sulfite. The nonaqueous electrolytic solution according to any one of claims 2 to 6. 正極、負極及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液からなるリチウム二次電池において、該非水電解液中に下記一般式(II)又は(III)で表されるペンタフルオロフェニルオキシ化合物が非水電解液の重量に対して0.01〜10重量%含有されていることを特徴とするリチウム二次電池。
Figure 0004961714
(式中、R3は、−COCO−基、C=O基、又はS=O基を示し、R4は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜7のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜7のアルキニル基、又は炭素数6〜18のアリール基を示す。ただし、R4が有する水素原子の1つ以上がハロゲン原子で置換されていてもよい。また、R3がC=O基の場合には、R4は炭素数2〜6のアルケニル基又は炭素数3〜7のアルキニル基であり、R 3 がS=O基の場合には、R 4 は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜7のアルキニル基、フェニル基、フルオロフェニル基、又はペンタフルオロフェニル基である。)
Figure 0004961714
(式中、Yは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を示し、nは1又は2を示す。)
In a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, pentafluorophenyl represented by the following general formula (II) or (III) in the non-aqueous electrolyte A lithium secondary battery, wherein the oxy compound is contained in an amount of 0.01 to 10% by weight based on the weight of the non-aqueous electrolyte.
Figure 0004961714
(In the formula, R 3 represents a —COCO— group, a C═O group, or an S═O group, and R 4 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 7 carbon atoms, and carbon. Represents an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 7 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, provided that one or more hydrogen atoms of R 4 may be substituted with a halogen atom. In addition, when R 3 is a C═O group, R 4 is an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms or an alkynyl group having 3 to 7 carbon atoms, and when R 3 is an S═O group, R 4 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 7 carbon atoms, a phenyl group, a fluorophenyl group, or a pentafluorophenyl group .
Figure 0004961714
(In the formula, Y represents an alkali metal or an alkaline earth metal, and n represents 1 or 2.)
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