JP5599357B2 - Non-aqueous secondary battery electrolyte and secondary battery using the same - Google Patents

Non-aqueous secondary battery electrolyte and secondary battery using the same Download PDF

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Description

本発明は、有機溶媒を含む非水二次電池用電解液、およびそれを用いた二次電池に関する。   The present invention relates to an electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery containing an organic solvent, and a secondary battery using the same.

昨今、注目を集めているリチウムイオン電池と呼ばれる二次電池は、充放電反応にリチウムの吸蔵および放出を利用する二次電池(いわゆるリチウムイオン二次電池)と、リチウムの析出および溶解を利用する二次電池(いわゆるリチウム金属二次電池)とに大別される。これらは、鉛電池やニッケルカドミウム電池と比較して大きなエネルギー密度が得られる。この特性を利用して、近年、カメラ一体型VTR(video tape recorder)、携帯電話あるいはノートパソコンなどのポータブル電子機器が広く普及している。その小型化、軽量化および長寿命化が強く求められている。これに伴い、ポータブル電子機器の電源として、電池、特に軽量で高エネルギー密度が得られる二次電池の開発が進められている。   Recently, secondary batteries called lithium ion batteries, which are attracting attention, use secondary batteries (so-called lithium ion secondary batteries) that use insertion and extraction of lithium in charge and discharge reactions, and precipitation and dissolution of lithium. They are roughly classified into secondary batteries (so-called lithium metal secondary batteries). These can obtain a large energy density as compared with lead batteries and nickel cadmium batteries. In recent years, portable electronic devices such as camera-integrated VTRs (video tape recorders), mobile phones, and notebook personal computers have been widely used by utilizing this characteristic. There is a strong demand for miniaturization, weight reduction and long life. Accordingly, as a power source for portable electronic devices, development of a battery, in particular, a secondary battery that is lightweight and obtains a high energy density is in progress.

リチウムイオン二次電池やリチウム金属二次電池(以下、これらを総称して単にリチウムイオン二次電池ということがある。)の電解液としては、炭酸プロピレンあるいは炭酸ジエチルなどの炭酸エステル系の溶媒と、六フッ化リン酸リチウムなどの電解質塩との組み合わせが広く用いられている。導電率が高く、電位的にも安定だからである。   Examples of electrolytes for lithium ion secondary batteries and lithium metal secondary batteries (hereinafter, these may be simply referred to as lithium ion secondary batteries) include carbonate solvents such as propylene carbonate and diethyl carbonate. A combination with an electrolyte salt such as lithium hexafluorophosphate is widely used. This is because the conductivity is high and the potential is stable.

電解液の組成に関して、サイクル特性などの改善を目的として、電解液中に各種添加剤を含有させる技術が提案されている。例えば、添加剤としては、テトラメトキシシランなどのシリコンアルオキシド(例えば、特許文献1)や、トリアルキルシリル基とエーテル結合とが連結された基(RSi−O−)を有する特定のシリルエステル化合物等(例えば、特許文献2等)や、トリアルキルシリル基(RSi−)を有するシラン化合物(例えば、特許文献3参照)、カーボネート基を有するケイ素化合物(例えば、特許文献4参照)が用いられている。 With respect to the composition of the electrolytic solution, a technique for incorporating various additives into the electrolytic solution has been proposed for the purpose of improving cycle characteristics and the like. For example, as an additive, silicon oxide such as tetramethoxysilane (for example, Patent Document 1) or a specific silyl group having a group (R 3 Si—O—) in which a trialkylsilyl group and an ether bond are linked is used. Ester compounds and the like (for example, Patent Document 2), silane compounds having a trialkylsilyl group (R 3 Si—) (for example, see Patent Document 3), silicon compounds having a carbonate group (for example, see Patent Document 4) Is used.

特開2001−266938号公報JP 2001-266938 A 特開2002−359001号公報JP 2002-359001 A 特開2006−216553号公報JP 2006-216553 A 特開2007−89735号公報JP 2007-89735 A

最近のポータブル電子機器は益々高性能化および多機能化しており、それに伴って二次電池の充放電が頻繁に繰り返される傾向にあるため、サイクル特性が低下しやすい傾向にある。また、使用環境の一層の多様化が予想され、これに対応した性能の向上が課題となる。これに対応するために、二次電池のサイクル特性に関して、より一層の向上が望まれている。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、高いサイクル特性と、低温特性を備え、自己放電が少なく保存安定性に優れた非水電解液およびそれを用いた二次電池を提供することにある。
Recent portable electronic devices are becoming more sophisticated and multifunctional, and accordingly, charging and discharging of secondary batteries tend to be repeated frequently, so that cycle characteristics tend to be deteriorated. In addition, further diversification of usage environments is expected, and improvement of performance corresponding to this is a problem. In order to cope with this, it is desired to further improve the cycle characteristics of the secondary battery.
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte solution having high cycle characteristics and low temperature characteristics, less self-discharge and excellent storage stability, and a secondary battery using the same. It is to provide.

発明者らは、上記課題に鑑み鋭意研究の結果、特定の構造のシロキサンオリゴマーを含有することでサイクル特性を向上させ、低温放電率が高く、自己放電を少なくすることが可能であることを見出し、本発明に至った。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the inventors have found that the inclusion of a siloxane oligomer having a specific structure improves cycle characteristics, has a high low-temperature discharge rate, and can reduce self-discharge. The present invention has been reached.

すなわち、本発明は、以下の手段を有する。
(1)周期律表第一族又は第二族に属する金属イオンもしくはその塩と、下記一般式(1)で表される部分構造を含むシロキサンオリゴマー0.005〜10質量%とを、有機溶媒中に含有することを特徴とする非水二次電池用電解液。

Figure 0005599357
(前記一般式(1)中、Rアルキル基、アルケニル基または−OR基を表す。Rはアルキル基またはアルケニル基を表す。R又は−ORの少なくとも一部は下記一般式(2)で表される置換基である。但し、前記シロキサンオリゴマーに含まれる一般式(1)で表される全部分構造におけるRと−ORの総モル量に対する、下記一般式(2)で表される置換基のモル分率は5モル%以上である。)
Figure 0005599357
(前記一般式(2)中、Qはアルキレン基を表し、Rはアルキル基を表す。)
(2)前記シロキサンオリゴマーが、下記一般式(1−a)、一般式(1−b)、一般式(1−c)、一般式(1−d)、及び一般式(1−e)からなる群より選択される部分構造を含み、且つ、下記一般式(1−a)、一般式(1−b)、一般式(1−c)、一般式(1−d)、及び一般式(1−e)で表される部分構造のモル分率を、それぞれxa、xb、xc、xd及びxeとした時に、xc+xd+xeで表される分岐モル分率が40モル%以下であるシロキサンオリゴマーである(1)に記載の非水二次電池用電解液。
Figure 0005599357
(前記一般式(1−a)〜一般式(1−e)中、*及び**は、他の部分構造との連結部位であり、一般式(1−a)〜一般式(1−e)で表される部分構造が連結する場合、**と*との部位で連結する。R及びRは、それぞれ前記一般式(1)におけるR及びRと同義である。)
(3)前記一般式(2)が下記一般式(3)で表されることを特徴とする(1)又は(2)に記載の非水二次電池用電解液。
Figure 0005599357
(前記一般式(3)中、Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、又はアリール基を表す。)
(4)前記置換基R及びRが炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数2〜4のアルケニル基である(1)から(3)のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。
(5)前記置換基Qが炭素数1〜5のアルキレン基である(1)から(4)のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。
(6)前記置換基R が炭素数1〜4のアルキル基である、あるいはが水素原子もしくは炭素数1〜4のアルキル基である(3)に記載の非水二次電池用電解液。
(7)前記置換基Rが無置換のアルキル基、シアノ基で置換されたアルキル基、又はハロゲン原子で置換されたアルキル基である(1)から(6)のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。
(8)前記シロキサンオリゴマーに含まれる一般式(1)で表される部分構造中、−ORが前記一般式(2)で表される置換基であり、前記シロキサンオリゴマーに含まれる一般式(1)で表される全部分構造におけるRと−ORの総モル量に対する前記一般式(2)で表される置換基のモル分率が25モル%以上75モル%以下である(1)から(7)のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。
(9)周期律表第一族又は第二族に属する金属イオンもしくはその塩がリチウムイオンもしくはその塩である(1)から(8)のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。
(10)(1)から(9)のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液と、周期律表第一族又は第二族に属する金属イオンの挿入放出が可能な正極と、当該イオンの挿入放出又は溶解析出が可能な負極とを備える二次電池。
That is, the present invention has the following means.
(1) A metal ion or a salt thereof belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and 0.005 to 10% by mass of a siloxane oligomer containing a partial structure represented by the following general formula (1), an organic solvent An electrolyte for a non-aqueous secondary battery, characterized in that it is contained therein.
Figure 0005599357
(In the general formula (1), R 1 represents an alkyl group, an alkenyl group or —OR 2 group. R 2 represents an alkyl group or an alkenyl group. At least a part of R 1 or —OR 2 represents the following general formula. The substituent represented by (2), provided that the following general formula (2) with respect to the total molar amount of R 1 and —OR 2 in the entire partial structure represented by the general formula (1) contained in the siloxane oligomer: The molar fraction of the substituent represented by) is 5 mol% or more.)
Figure 0005599357
(In the general formula (2), Q 1 represents an alkylene group, and R 3 represents an alkyl group.)
(2) The siloxane oligomer is represented by the following general formula (1-a), general formula (1-b), general formula (1-c), general formula (1-d), and general formula (1-e). A partial structure selected from the group consisting of the following general formulas (1-a), (1-b), (1-c), (1-d), and ( 1-e) is a siloxane oligomer having a branched mole fraction represented by xc + xd + xe of 40 mol% or less when the molar fraction of the partial structure represented by 1-e) is xa, xb, xc, xd and xe, respectively. The electrolyte solution for nonaqueous secondary batteries as described in (1).
Figure 0005599357
(In the general formula (1-a) to the general formula (1-e), * and ** are linking sites with other partial structures, and the general formula (1-a) to the general formula (1-e When the partial structures represented by) are linked, they are linked at the position of ** and * .R 1 and R 2 are respectively synonymous with R 1 and R 2 in the general formula (1).
(3) The electrolyte for a non-aqueous secondary battery according to (1) or (2), wherein the general formula (2) is represented by the following general formula (3).
Figure 0005599357
(In the general formula (3), each R 4 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group.)
(4) The non-aqueous secondary according to any one of (1) to (3), wherein the substituents R 1 and R 2 are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms. Battery electrolyte.
(5) The electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery according to any one of (1) to (4), wherein the substituent Q 1 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms.
(6) The electrolysis for non-aqueous secondary battery according to (3 ), wherein the substituent R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or R 4 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. liquid.
(7) The substituent R 2 according to any one of (1) to (6), wherein the substituent R 2 is an unsubstituted alkyl group, an alkyl group substituted with a cyano group, or an alkyl group substituted with a halogen atom. Electrolyte for non-aqueous secondary battery.
(8) In the partial structure represented by the general formula (1) contained in the siloxane oligomer, -OR 2 is a substituent represented by the general formula (2), and the general formula ( The molar fraction of the substituent represented by the general formula (2) with respect to the total molar amount of R 1 and —OR 2 in the entire partial structure represented by 1) is 25 mol% or more and 75 mol% or less (1 The electrolyte solution for nonaqueous secondary batteries of any one of (7) to (7).
(9) The electrolysis for a non-aqueous secondary battery according to any one of (1) to (8), wherein the metal ion or salt thereof belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table is lithium ion or a salt thereof. liquid.
(10) The electrolyte for a nonaqueous secondary battery according to any one of (1) to (9), and a positive electrode capable of inserting and releasing metal ions belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table A secondary battery comprising a negative electrode capable of inserting and releasing or dissolving and depositing the ions.

本発明の非水電解液は、これを備えた二次電池において、電解液の分解が抑制されてサイクル特性を向上し、内部抵抗の減少により低温特性を向上し、正極を安定化することで自己放電を抑制するという優れた作用効果を奏する。 The non-aqueous electrolyte of the present invention is a secondary battery equipped with the non-aqueous electrolyte by suppressing the decomposition of the electrolyte and improving the cycle characteristics, reducing the internal resistance, improving the low temperature characteristics, and stabilizing the positive electrode. It has an excellent effect of suppressing self-discharge.

本発明の好ましい実施形態に係るリチウムイオン二次電池の構成を模式化して示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the lithium ion secondary battery which concerns on preferable embodiment of this invention. 本発明の好ましい実施形態に係るリチウムイオン二次電池の具体的な構成を示す展開斜視図である。It is an expansion | deployment perspective view which shows the specific structure of the lithium ion secondary battery which concerns on preferable embodiment of this invention.

本発明の非水二次電池用電解液は、下記各一般式で表される特定の置換基を有するシロキサンオリゴマーを含有することを特徴とする。これにより、電解質をなす炭酸エチレン等の有機溶媒などの化学的安定性を高め、二次電池における諸特性を向上させる作用効果につながっていると考えられる。その理由について推定を含めていえば、以下のとおりである。
すなわち、この種の二次電池においては、放電及び充電を繰り返し正極及び負極で酸化還元反応が進行する際に、電解質をなす炭酸エチレン等の分解が不可避的に進行する。これに対し、特定の添加剤等の作用により電極材料の表面にSEI(Solid electrolyte Interface)と呼ばれる特有の被膜が形成され、上記分解を抑制する効果を発揮することがある。本発明においては、上記特定の置換基を有するケイ素化合物が上記SEIの形成に関与し、電解質等の分解抑制効果を奏したと考えられる。特に、本発明においては、二次電池について、上記の効果が負極のみならず正極で発揮されたと解される挙動を呈し、大きな特性の改善につながったと考えられる。
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、これらの内容に特定はされない。その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
The electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery of the present invention contains a siloxane oligomer having a specific substituent represented by each of the following general formulas. Thereby, it is considered that the chemical stability of the organic solvent such as ethylene carbonate forming the electrolyte is enhanced, and this leads to the operational effect of improving various characteristics in the secondary battery. The reason for this is as follows.
That is, in this type of secondary battery, when an oxidation-reduction reaction proceeds at the positive electrode and the negative electrode after repeated discharge and charge, decomposition of ethylene carbonate or the like constituting the electrolyte inevitably proceeds. On the other hand, a specific coating called SEI (Solid electrolyte Interface) is formed on the surface of the electrode material by the action of a specific additive or the like, and the effect of suppressing the decomposition may be exhibited. In the present invention, it is considered that the silicon compound having the specific substituent was involved in the formation of the SEI and exhibited an effect of suppressing decomposition of the electrolyte or the like. In particular, in the present invention, it is considered that the secondary battery exhibited a behavior that the above effect was exhibited not only in the negative electrode but also in the positive electrode, which led to a significant improvement in characteristics.
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the description of constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and is not specified by these contents. Various modifications can be made within the scope of the gist.

[非水二次電池用電解液]
(特定シロキサンオリゴマー化合物)
本発明の電解液は、下記一般式(1)で表される部分構造を含むシロキサンオリゴマー化合物を含有する。
[Electrolyte for non-aqueous secondary battery]
(Specific siloxane oligomer compound)
The electrolytic solution of the present invention contains a siloxane oligomer compound having a partial structure represented by the following general formula (1).

Figure 0005599357
Figure 0005599357

前記一般式(1)中、Rは炭化水素基または−OR基を表す。Rはアルキル基またはアルケニル基を表す。R又は−ORの少なくとも一部は下記一般式(2)で表される置換基である。但し、前記シロキサンオリゴマーに含まれる一般式(1)で表される全部分構造におけるRと−ORの総モル量に対する、下記一般式(2)で表される置換基のモル分率は5モル%以上である。
In the general formula (1), R 1 represents a hydrocarbon group or an —OR 2 group. R 2 represents an alkyl group or an alkenyl group . At least a part of R 1 or —OR 2 is a substituent represented by the following general formula (2). However, the molar fraction of the substituent represented by the following general formula (2) with respect to the total molar amount of R 1 and —OR 2 in the entire partial structure represented by the general formula (1) contained in the siloxane oligomer is 5 mol% or more.

Figure 0005599357
Figure 0005599357

前記一般式(2)中、Qはアルキレン基を表し、Rはアルキル基を表す。 In the general formula (2), Q 1 represents an alkylene group, and R 3 represents an alkyl group.

・置換基 R、R
前記一般式(1)におけるRが炭化水素基を表す場合の炭化水素基は、アルキル基またはアルケニル基である。
ここで、Rがアルキル基を表す場合の好ましいアルキル基としては、炭素数1から10のアルキル基(メチル、エチル、ヘキシル、シクロヘキシルなど)であり、炭素数1から5のアルキル基がより好ましく、炭素数1から3のアルキル基が更に好ましい。アルケニル基を表す場合の好ましいアルケニル基としては、炭素数2から10のアルケニル基(ビニル、アリル、2−シクロヘキセニルなど)であり、炭素数2から5のアルケニル基がより好ましく、炭素数2から3のアルケニル基が更に好ましい。なお、本明細書において「から」は「〜」と同じ意味で用い、その前後で規定される数値ないし番号を含む意味である。
Substituents R 1 and R 2
Hydrocarbon groups which may R 1 in the general formula (1) represents a hydrocarbon group, Ru alkyl or alkenyl Motodea.
Here, a preferable alkyl group when R 1 represents an alkyl group is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (methyl, ethyl, hexyl, cyclohexyl, etc.), and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable. Further, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is more preferable. A preferable alkenyl group in the case of representing an alkenyl group is an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms (vinyl, allyl, 2-cyclohexenyl, etc.), more preferably an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, and 2 to 2 carbon atoms. More preferred is an alkenyl group of 3 . Na us, "from" herein used interchangeably with "~", is meant to include numerical values or numbers defined by the front and rear.

一般式(1)におけるRが−ORを表し、−ORがアルコキシ基である場合、Rで表されるアルキル基としては、炭素数1から10のアルキル基(メチル、エチル、ブチルなど)が挙げられ、メチル基又はエチル基がさらに好ましい。即ち、−ORがアルコキシ基である場合、メトキシ基及びエトキシ基であることが好ましい。 Formula (1) R 1 represents -OR 2 in the case -OR 2 is an alkoxy group, the alkyl group represented by R 2, an alkyl group having from carbon number 1 10 (methyl, ethyl, butyl And a methyl group or an ethyl group is more preferable. That is, when —OR 2 is an alkoxy group, it is preferably a methoxy group or an ethoxy group.

これらアルキル基に代表される炭化水素基は、さらに置換基を有するものであってもよく、導入可能な好ましい置換基(以下、置換基Tという。)としては、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、シリルオキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、カルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキルスルホニルアミノ基、アリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、シリル基などが挙げられる。
置換基としてより好ましくは、アルキル基、アリール基、シアノ基、アルコキシ基、シリルオキシ基、カルボニルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、フッ素原子であり、更に好ましくはアリール基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、カルボニルオキシ基、フッ素原子である。
なかでも、Rは無置換のアルキル基、シアノ基で置換されたアルキル基、又はハロゲン原子で置換されたアルキル基であることが好ましく、無置換アルキル基であることがより好ましい。
The hydrocarbon group typified by these alkyl groups may further have a substituent, and preferred substituents that can be introduced (hereinafter referred to as substituent T) include halogen atoms, alkyl groups, and aryl groups. , Heterocyclic group, cyano group, nitro group, alkoxy group, silyloxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, carbonyloxy group, alkoxycarbonyloxy group, aryloxycarbonyloxy group, amino group, acylamino group, aminocarbonylamino group, Alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, sulfamoylamino group, alkylsulfonylamino group, arylsulfonylamino group, mercapto group, alkylthio group, arylthio group, heterocyclic thio group, sulfamoyl group, alkylsulfinyl group, a Rusurufiniru group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, an acyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, a carbamoyl group, and a silyl group.
More preferably, the substituent is an alkyl group, an aryl group, a cyano group, an alkoxy group, a silyloxy group, a carbonyloxy group, an alkoxycarbonyl group, an alkoxycarbonyloxy group, or a fluorine atom, and more preferably an aryl group, a cyano group, or an alkoxy group. A carbonyl group, a carbonyloxy group, and a fluorine atom.
Among these, R 2 is preferably an unsubstituted alkyl group, an alkyl group substituted with a cyano group, or an alkyl group substituted with a halogen atom, and more preferably an unsubstituted alkyl group.

前記一般式(1)における−ORの少なくとも一部は前記一般式(2)で表される置換基である。本発明に係る特定シロキサンオリゴマーに含まれる一般式(1)で表される全部分構造におけるRと−ORの総モル量に対する、前記一般式(2)で表される置換基のモル分率は5モル%以上であることを要する。 At least a part of —OR 2 in the general formula (1) is a substituent represented by the general formula (2). The mole fraction of the substituent represented by the general formula (2) with respect to the total molar amount of R 1 and —OR 2 in the entire partial structure represented by the general formula (1) contained in the specific siloxane oligomer according to the present invention. The rate needs to be 5 mol% or more.

前記一般式(2)中、Qで表されるアルキレン基の例としては、置換又は無置換のメチレン基、エチレン基、又はプロピレン基などが挙げられる。
なお、本明細書において「化合物」という語を末尾に付して呼ぶときには、当該化合物そのものに加え、その塩、錯体、そのイオンを含む意味に用いる。また、所望の効果を奏する範囲で、所定の置換基等を伴った誘導体を含む意味である。有機酸等にあっては、その酸エステル等も含む意味である。また、本明細書において置換基に関して「基」という語を末尾に付して呼ぶときには、その基に任意の置換基を有していてもよい意味である。任意の置換基としては前記置換基Tが挙げられる。
In the general formula (2), examples of the alkylene group represented by Q 1 include a substituted or unsubstituted methylene group, ethylene group, or propylene group.
In the present specification, when the term “compound” is added at the end, it is used to mean a salt, a complex, or an ion thereof in addition to the compound itself. Moreover, it is the meaning including the derivative | guide_body accompanying a predetermined substituent etc. in the range with the desired effect. In the case of an organic acid or the like, the meaning includes an acid ester thereof. Further, in the present specification, when the term “group” is added to the end of a substituent, it means that the group may have an arbitrary substituent. Examples of the optional substituent include the substituent T.

・置換基 R
はアルキル基を表すが、アルキル基としては、前記一般式(1)におけるRで示されるアルキル基と同様のものが例示され、好ましい例も同じである。
Substituent R 3
R 3 represents an alkyl group, and examples of the alkyl group include the same alkyl groups represented by R 2 in the general formula (1), and preferred examples are also the same.

一般式(2)で示される置換基は、さらに下記一般式(3)で表される置換基であることが好ましい。   The substituent represented by the general formula (2) is preferably a substituent represented by the following general formula (3).

Figure 0005599357
Figure 0005599357

前記一般式(3)中、Rで示されるアルキル基としては、前記一般式(1)におけるRで示されるアルキル基と同様のものが例示され、好ましい例も同じである。 In the general formula (3), the alkyl group represented by R 3, the general formula in (1) the same as the alkyl group represented by R 2 are exemplified, and preferred examples are also the same.

・置換基 R
はそれぞれ独立にアルキル基、アルケニル基、アリール基又は水素原子を表し、アルキル基又は水素原子であることが好ましく、双方が水素原子であることがさらに好ましい。
Substituent R 4
R 4 each independently represents an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group or a hydrogen atom, preferably an alkyl group or a hydrogen atom, and more preferably both are hydrogen atoms.

本発明に係る特定シロキサンオリゴマーは、下記一般式(1−a)、一般式(1−b)、一般式(1−c)、一般式(1−d)、及び一般式(1−e)からなる群より選択される部分構造を含んで構成される。   The specific siloxane oligomer according to the present invention includes the following general formula (1-a), general formula (1-b), general formula (1-c), general formula (1-d), and general formula (1-e). A partial structure selected from the group consisting of:

Figure 0005599357
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前記式(1−a)は、前記一般式(1)で表される部分構造のうち、特定シロキサンオリゴマーの末端に存在する態様の例を示し、式(1−b)は、前記一般式(1)で表される部分構造における鎖状構造を構成する態様を示すものである。特定シロキサンオリゴマーは、さらに、前記一般式(1−c)、一般式(1−d)、及び一般式(1−e)で表される部分構造から選択される1種以上を含む分岐構造を有するオリゴマーであってもよいが、前記一般式(1−a)、一般式(1−b)、一般式(1−c)、一般式(1−d)、及び一般式(1−e)で表される部分構造のモル分率を、それぞれxa、xb、xc、xd及びxeとしたとき、xc+xd+xeで表される分岐モル分率が40モル%以下であることが、特定シロキサンオリゴマーの粘度が適切に維持されるという観点から好ましく、30モル%以下であることがより好ましく、25モル%以下であることが更に好ましい。なお、上記のモル分率は、xa+xb+xc+xd+xe=1(100モル%)としたときの比率である。このとき、上記一般式(1−a)、一般式(1−b)、一般式(1−c)、一般式(1−d)、及び一般式(1−e)で表される部分構造以外の部分構造の存在を妨げるものではないが、特定シロキサンオリゴマーは通常は上記部分構造の選択により表示しうる構造を採る。
特定シロキサンオリゴマーの分岐構造や架橋構造の有無は、Si−NMRにより確認される。
The formula (1-a) represents an example of an embodiment that exists at the terminal of the specific siloxane oligomer among the partial structures represented by the general formula (1), and the formula (1-b) represents the formula (1-b). The aspect which comprises the chain structure in the partial structure represented by 1) is shown. The specific siloxane oligomer further has a branched structure containing at least one selected from the partial structures represented by the general formula (1-c), the general formula (1-d), and the general formula (1-e). The general formula (1-a), the general formula (1-b), the general formula (1-c), the general formula (1-d), and the general formula (1-e) may be used. When the mole fraction of the partial structure represented by x is xa, xb, xc, xd and xe, the branched mole fraction represented by xc + xd + xe is 40 mol% or less, indicating that the viscosity of the specific siloxane oligomer Is preferably from the viewpoint of being properly maintained, more preferably 30 mol% or less, and even more preferably 25 mol% or less. The mole fraction is a ratio when xa + xb + xc + xd + xe = 1 (100 mol%). At this time, the partial structure represented by the general formula (1-a), the general formula (1-b), the general formula (1-c), the general formula (1-d), and the general formula (1-e). However, the specific siloxane oligomer usually has a structure that can be displayed by selecting the partial structure.
The presence or absence of a branched structure or a crosslinked structure of the specific siloxane oligomer is confirmed by Si-NMR.

前記シロキサンオリゴマーに含まれる一般式(1)で表される部分構造中、−ORが前記一般式(2)で表される置換基であり、前記シロキサンオリゴマーに含まれる一般式(1)で表される全部分構造におけるRと−ORの総モル量に対する前記一般式(2)で表される置換基のモル分率が25モル%以上75モル%以下であることが好ましく、25モル%以上70モル%以下であることがより好ましく、25モル%以上65モル%以下であることが更に好ましい。 In the partial structure represented by the general formula (1) contained in the siloxane oligomer, —OR 2 is a substituent represented by the general formula (2), and the general formula (1) contained in the siloxane oligomer. The molar fraction of the substituent represented by the general formula (2) with respect to the total molar amount of R 1 and —OR 2 in the entire partial structure represented is preferably 25 mol% or more and 75 mol% or less, More preferably, it is more than mol% and 70 mol% or less, More preferably, it is 25 mol% or more and 65 mol% or less.

本発明に係る特定シロキサンオリゴマーの具体例〔(Si−1)〜(Si−13)〕を、前記一般式(1)で示される部分構造における各置換基の含有比率、Si−NMR測定による分岐モル分率、及び、GPC測定によるスチレン換算により得た数平均分子量を挙げて以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。   Specific examples of the specific siloxane oligomer according to the present invention [(Si-1) to (Si-13)] are branched by the content ratio of each substituent in the partial structure represented by the general formula (1) and Si-NMR measurement. Although the number average molecular weight obtained by the molar fraction and the styrene conversion by GPC measurement is listed below, the present invention is not limited to these.

Figure 0005599357
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Figure 0005599357
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非水溶媒中における特定ケイ素化合物の含有量は、0.005質量%以上10質量%以下であるのが好ましく、0.01質量%以上7質量%以下がより好ましく、0.01質量%以上5質量%以下が更に好ましく、0.05質量%以上5質量%以下が最も好ましい。電解液において高い化学的安定性が得られるからである。詳細には、0.005質量%よりも少ないと、電解液の化学的安定性が十分かつ安定に得られない可能性があり、10質量%よりも多いと、電気化学デバイスの主要な電気的性能(例えば電池における容量特性など)が十分に得られない可能性があるからである。   The content of the specific silicon compound in the non-aqueous solvent is preferably 0.005% by mass to 10% by mass, more preferably 0.01% by mass to 7% by mass, and more preferably 0.01% by mass to 5%. More preferably, it is 0.05% by mass or less and most preferably 5% by mass or less. This is because high chemical stability can be obtained in the electrolytic solution. Specifically, if the amount is less than 0.005% by mass, the chemical stability of the electrolytic solution may not be sufficiently and stably obtained. If the amount is more than 10% by mass, the main electrical properties of the electrochemical device may be reduced. This is because performance (for example, capacity characteristics in a battery) may not be sufficiently obtained.

(特定シロキサンオリゴマー化合物の合成)
アルコシキシラン化合物とヒドロキシカルボン酸との縮合反応では、酸触媒として用いたヒドロキシカルボン酸が、アルコキシシランとのエステル交換によりエステル化されHOQCOORとなり、さらにオリゴマー上のアルコキシ基と交換され、オリゴマー上に導入される。この時、他のアルコール〔HO−Q−X〕を共存させると他のアルコールは、アルコキシシラン化合物における−OR基と交換され、オリゴマー中に導入される(スキーム1)。
他のアルコール〔HO−Q−X〕は、最初から反応液に共存させておいても、縮合が進んだ後に添加してもよい。
(Synthesis of specific siloxane oligomer compounds)
In the condensation reaction between the alkoxysilane compound and the hydroxycarboxylic acid, the hydroxycarboxylic acid used as the acid catalyst is esterified by transesterification with the alkoxysilane to become HOQ 1 COOR 2 and further exchanged with the alkoxy group on the oligomer. Introduced onto the oligomer. At this time, when other alcohol [HO-Q 2 -X] coexists, the other alcohol is exchanged with —OR 2 group in the alkoxysilane compound and introduced into the oligomer (Scheme 1).
The other alcohol [HO-Q 2 -X] may be present in the reaction solution from the beginning or may be added after the condensation has progressed.

Figure 0005599357
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前記スキーム1中のR、R及びQは前記一般式(1)及び一般式(2)におけるR、R及びQとそれぞれ同義であり、QはQと同義である。 R 1, R 2 and Q 1 in Scheme 1 are respectively R 1, R 2 and Q 1 synonymous in Formula (1) and the general formula (2), Q 2 has the same meaning as Q 1 .

XはRにおいて述べた置換基Tと同じものであり、より好ましくは、アルキル基、アリール基、シアノ基、アルコキシ基、シリルオキシ基、カルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニル基、フッ素原子であり、更に好ましくはアリール基、シアノ基、シリルオキシ基、カルボニルオキシ基、アルコキシカルボニル基、フッ素原子である。 X is the same as the substituent T described in R 2 , and more preferably, an alkyl group, an aryl group, a cyano group, an alkoxy group, a silyloxy group, a carbonyloxy group, an alkoxycarbonyloxy group, an alkoxycarbonyl group, a fluorine atom And more preferably an aryl group, a cyano group, a silyloxy group, a carbonyloxy group, an alkoxycarbonyl group, or a fluorine atom.

・縮合条件−組成比、温度、留去条件
原料の仕込み比:
本発明における電解液調製において、アルコシキシラン化合物の仕込みモル量をa、ヒドロキシカルボン酸の仕込みモル量をbとしたとき、仕込みモル比b/aの好ましい範囲は0.1から2であり、さらに好ましくは0.2から1の範囲である。アルコキシシラン化合物及びヒドロキシカルボン酸は、それぞれ、構造の異なるものを複数種混合して用いてもよい。
-Condensation conditions-composition ratio, temperature, distillation conditions Raw material charge ratio:
In the electrolytic solution preparation in the present invention, when the molar amount of the alkoxysilane compound charged is a and the molar amount of the hydroxycarboxylic acid charged is b, a preferable range of the charged molar ratio b / a is 0.1 to 2, More preferably, it is in the range of 0.2 to 1. A plurality of alkoxysilane compounds and hydroxycarboxylic acids having different structures may be mixed and used.

反応温度、反応時間等:
本発明においては、アルコキシシラン化合物を、ヒドロキシカルボン酸を酸触媒として用いて縮合させ、その後、未反応の原料に由来する揮発成分と生成する揮発成分を留去して得られる。その時の反応温度は、縮合に伴い生成するアルコールの沸点に依存するが、室温から200℃までの範囲が好ましく、50℃から170℃の範囲がより好ましく、80℃から160℃の範囲が更に好ましい。揮発分の留去は、通常、常圧加熱で行った後、留去分が少なくなった後に減圧加熱で行うことが好ましく、この時の好ましい温度範囲は60℃から200℃であり、100℃から160℃がより好ましい。減圧度は、600mmHgから5mmHgの範囲で徐々に上げていくことが好ましく、最終的には減圧度100mmHgから5mmHg、温度100℃から160℃の範囲で揮発分を留去することが好ましい。なお、ここでの温度は反応器を加熱する熱媒体の温度である。
Reaction temperature, reaction time, etc .:
In the present invention, an alkoxysilane compound is obtained by condensing using hydroxycarboxylic acid as an acid catalyst, and then distilling off a volatile component derived from an unreacted raw material and a generated volatile component. The reaction temperature at that time depends on the boiling point of the alcohol produced during the condensation, but is preferably in the range of room temperature to 200 ° C, more preferably in the range of 50 ° C to 170 ° C, and still more preferably in the range of 80 ° C to 160 ° C. . Usually, the volatile component is distilled off at normal pressure, and then the reduced component is preferably heated at reduced pressure. The preferred temperature range at this time is 60 ° C. to 200 ° C., 100 ° C. To 160 ° C. is more preferable. The degree of vacuum is preferably gradually increased in the range of 600 mmHg to 5 mmHg, and finally the volatile matter is preferably distilled off in the range of vacuum of 100 mmHg to 5 mmHg and temperature of 100 ° C to 160 ° C. The temperature here is the temperature of the heat medium for heating the reactor.

・特定シロキサンオリゴマーの調製に用いる具体的な化合物例
上記合成方法において、本発明に係る特定シロキサンオリゴマーの合成に用いる、原料の具体的な化合物例を以下に挙げるが、これらに限定されない。
(A)アルコキシシラン化合物
(A−1)Si(OMe)、(A−2) Si(OEt)
(A−3) Si(OPr)、(A−4) Si(OBu)
(A−5) MeSi(OMe)、(A−6) MeSi(OEt)
(A−7) MeSi(OMe)
(A−8)Me(EtO)Si−O−Si(OEt)Me
(A−9)CH=CHSi(OMe)
(A−10)CH=CHCHSi(OMe)など
Specific compound examples used for preparation of specific siloxane oligomer In the above synthesis method, specific compound examples of raw materials used for the synthesis of the specific siloxane oligomer according to the present invention are listed below, but the present invention is not limited thereto.
(A) Alkoxysilane compound (A-1) Si (OMe) 4 , (A-2) Si (OEt) 4 ,
(A-3) Si (OPr) 4 , (A-4) Si (OBu) 4 ,
(A-5) MeSi (OMe) 3 , (A-6) MeSi (OEt) 3 ,
(A-7) Me 2 Si (OMe) 2
(A-8) Me (EtO) 2 Si—O—Si (OEt) 2 Me
(A-9) CH 2 = CHSi (OMe) 3
(A-10) CH 2 = CHCH 2 Si (OMe) 3 , etc.

(B)ヒドロキシカルボン酸
(B−1) HOCHCOOH、(B−2) HOCHCHCOOH、
(B−3) HOCH(Me)COOH、(B−4)HOC(Me)COOH、
(B−5) HOCHCH(Me)COOH、
(B−6)HOCHC(Me)COOH など
(B) a hydroxycarboxylic acid (B-1) HOCH 2 COOH , (B-2) HOCH 2 CH 2 COOH,
(B-3) HOCH (Me) COOH, (B-4) HOC (Me) 2 COOH,
(B-5) HOCH 2 CH (Me) COOH,
(B-6) HOCH 2 C (Me) 2 COOH, etc.

(C)置換基含有アルコール
(C−1) HOCHCOOC、(C−1)HOCHCHCN、
(C−2) HOCHCFCFH、(C−3)HOCHCF
(C−4) HOCHCHF、(C−5) HOCHCHSi(CH
(C−6) HOCHOCOCHCH=CH など
なお、ここで、Meはメチル基を、OMeはメトキシ基を、OEtはエトキシ基を、OPrはプロポキシ基を、OBuはブトキシ基を、それぞれ表す。
(C) Substituent-containing alcohol (C-1) HOCH 2 COOC 2 H 5 , (C-1) HOCH 2 CH 2 CN,
(C-2) HOCH 2 CF 2 CF 2 H, (C-3) HOCH 2 CF 3 ,
(C-4) HOCH 2 CH 2 F, (C-5) HOCH 2 CH 2 Si (CH 3) 3
(C-6) HOCH 2 OCOCH 2 CH═CH 2 etc. Here, Me represents a methyl group, OMe represents a methoxy group, OEt represents an ethoxy group, OPr represents a propoxy group, OBu represents a butoxy group, respectively. Represent.

上述のようにして特定シロキサンオリゴマーを含有する本発明の電解液が調製される。このようにして得られた本発明の非水二次電池用電解液は、サイクル特性を向上させることが可能である。   As described above, the electrolytic solution of the present invention containing the specific siloxane oligomer is prepared. The thus obtained electrolyte for a non-aqueous secondary battery of the present invention can improve cycle characteristics.

(有機溶媒)
本発明に用いられる有機溶媒としては、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸メチルプロピル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル、トリメチル酢酸エチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピオニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、燐酸トリメチル、ジメチルスルホキシドあるいはジメチルスルホキシド燐酸などが挙げられる。これらは、一種単独で用いても2種以上を併用してもよい。中でも、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルからなる群のうちの少なくとも1種が好ましく、特に、炭酸エチレンあるいは炭酸プロピレンなどの高粘度(高誘電率)溶媒(例えば、比誘電率ε≧30)と炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸ジエチルなどの低粘度溶媒(例えば、粘度≦1mPa・s)との組み合わせがより好ましい。電解質塩の解離性およびイオンの移動度が向上するからである。
しかしながら、本発明に用いられる有機溶媒(非水溶媒)は、上記例示によって限定されるものではない。
(Organic solvent)
Examples of the organic solvent used in the present invention include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane. , Tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, propion Ethyl acetate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethyl acetate, ethyl trimethyl acetate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, N, N-dimethylformamide, N-methylpi Examples include loridinone, N-methyloxazolidinone, N, N′-dimethylimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, trimethyl phosphate, dimethyl sulfoxide, and dimethyl sulfoxide phosphoric acid. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, at least one member selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate is preferable. Particularly, a high viscosity (high dielectric constant) solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate (for example, ratio A combination of a dielectric constant ε ≧ 30) and a low viscosity solvent such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, or diethyl carbonate (for example, viscosity ≦ 1 mPa · s) is more preferable. This is because the dissociation property of the electrolyte salt and the ion mobility are improved.
However, the organic solvent (nonaqueous solvent) used in the present invention is not limited to the above examples.

また、溶媒は、不飽和結合を有する環状炭酸エステルを含有していてもよい。電解液の化学的安定性がより向上するからである。この不飽和結合を有する環状炭酸エステルとしては、例えば、炭酸ビニレン系化合物、炭酸ビニルエチレン系化合物および炭酸メチレンエチレン系化合物からなる群のうちの少なくとも1種などが挙げられる。   Moreover, the solvent may contain the cyclic carbonate which has an unsaturated bond. This is because the chemical stability of the electrolytic solution is further improved. Examples of the cyclic carbonate having an unsaturated bond include at least one selected from the group consisting of vinylene carbonate compounds, vinyl ethylene carbonate compounds and methylene ethylene carbonate compounds.

炭酸ビニレン系化合物としては、例えば、炭酸ビニレン(1,3−ジオキソール−2−オン)、炭酸メチルビニレン(4−メチル−1,3−ジオキソール−2−オン)、炭酸エチルビニレン(4−エチル−1,3−ジオキソール−2−オン)、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オン、4,5−ジエチル−1,3−ジオキソール−2−オン、4−フルオロ−1,3−ジオキソール−2−オンあるいは4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソール−2−オンなどが挙げられる。   Examples of the vinylene carbonate compound include vinylene carbonate (1,3-dioxol-2-one), methyl vinylene carbonate (4-methyl-1,3-dioxol-2-one), and ethyl vinylene carbonate (4-ethyl- 1,3-dioxol-2-one), 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one, 4,5-diethyl-1,3-dioxol-2-one, 4-fluoro-1,3 -Dioxol-2-one or 4-trifluoromethyl-1,3-dioxol-2-one and the like.

炭酸ビニルエチレン系化合物としては、例えば、炭酸ビニルエチレン(4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オン)、4−メチル−4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−エチル−4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−n−プロピル−4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オン、5−メチル−4−ビニル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4−ジビニル−1,3−ジオキソラン−2−オンあるいは4,5−ジビニル−1,3−ジオキソラン−2−オンなどが挙げられる。   Examples of the vinyl carbonate-based compound include vinyl ethylene carbonate (4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one), 4-methyl-4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one, and 4-ethyl. -4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one, 4-n-propyl-4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one, 5-methyl-4-vinyl-1,3-dioxolane-2 -One, 4,4-divinyl-1,3-dioxolan-2-one, 4,5-divinyl-1,3-dioxolan-2-one and the like.

炭酸メチレンエチレン系化合物としては、4−メチレン−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4−ジメチル−5−メチレン−1,3−ジオキソラン−2−オンあるいは4,4−ジエチル−5−メチレン−1,3−ジオキソラン−2−オンなどが挙げられる。   Examples of the methylene ethylene carbonate compound include 4-methylene-1,3-dioxolan-2-one, 4,4-dimethyl-5-methylene-1,3-dioxolan-2-one, and 4,4-diethyl-5-one. And methylene-1,3-dioxolan-2-one.

これらは単独で用いられてもよいし、複数種が混合されて用いられてもよい。中でも、炭酸ビニレンが好ましい。高い効果が得られるからである。   These may be used alone or in combination of two or more. Among these, vinylene carbonate is preferable. This is because a high effect can be obtained.

(第一族又は第二族イオン等)
本発明の電解液に含まれる周期律表第一族又は第二族に属する金属イオンもしくはその塩としては、電解液の使用目的により適宜選択される、例えば、リチウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などが挙げられ、二次電池などに使用される場合には、出力の観点からリチウム塩が好ましい。本発明の電解液をリチウム二次電池用非水系電解液の電解質として用いる場合には、金属イオンの塩としてリチウム塩を選択すればよい。リチウム塩としては、リチウム二次電池用非水系電解液の電解質に通常用いられるリチウム塩であれば特に制限はないが、例えば、以下に述べるものが好ましい。
(Group 1 or Group 2 ions, etc.)
The metal ions belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table contained in the electrolytic solution of the present invention or salts thereof are appropriately selected depending on the intended use of the electrolytic solution, for example, lithium salts, potassium salts, sodium salts, A calcium salt, a magnesium salt, etc. are mentioned, When using for a secondary battery etc., lithium salt is preferable from an output viewpoint. When the electrolytic solution of the present invention is used as an electrolyte of a non-aqueous electrolytic solution for a lithium secondary battery, a lithium salt may be selected as a metal ion salt. The lithium salt is not particularly limited as long as it is a lithium salt usually used for an electrolyte of a non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery. For example, those described below are preferable.

(L−1)無機リチウム塩:LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF等の無機フッ化物塩;LiClO、LiBRO、LiIO等の過ハロゲン酸塩;LiAlCl等の無機塩化物塩等。 (L-1) Inorganic lithium salt: inorganic fluoride salt such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 ; perhalogenate such as LiClO 4 , LiBRO 4 , LiIO 4 ; inorganic chloride salt such as LiAlCl 4 etc.

(L−2)含フッ素有機リチウム塩:LiCFSO等のパーフルオロアルカンスルホン酸塩;LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(FSO、LiN(CFSO)(CSO)等のパーフルオロアルカンスルホニルイミド塩;LiC(CFSO等のパーフルオロアルカンスルホニルメチド塩;Li[PF(CFCFCF)]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF(CFCFCFCF)]、Li[PF(CFCFCFCF]、Li[PF(CFCFCFCF]等のフルオロアルキルフッ化リン酸塩等。 (L-2) Fluorine-containing organic lithium salt: Perfluoroalkane sulfonate such as LiCF 3 SO 3 ; LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 , Perfluoroalkanesulfonylimide salts such as LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ); perfluoroalkanesulfonylmethide salts such as LiC (CF 3 SO 2 ) 3 ; Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 3 )], Li [PF 4 (CF 2 CF 2 CF 3 ) 2 ], Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 3 ) 3 ], Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3 )], Li [PF 4 ( CF 2 CF 2 CF 2 CF 3) 2], Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3) 3] fluoroalkyl fluoride such as potash Acid salts, and the like.

(L−3)オキサラトボレート塩:リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート等。   (L-3) Oxalatoborate salt: lithium bis (oxalato) borate, lithium difluorooxalatoborate and the like.

これらのなかで、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF、LiClO、Li(RfSO)、LiN(RfSO、LiN(FSO、及びLiN(RfSO)(RfSOが好ましく、LiPF、LiBF、LiN(RfSO、LiN(FSO、及びLiN(RfSO)(RfSOなどのリチウムイミド塩がさらに好ましい。ここで、Rf1、Rfはそれぞれパーフルオロアルキル基を示す。
なお、電解液に用いるリチウム塩は、1種を単独で使用しても、2種以上を任意に組み合わせてもよい。
電解液における周期律表第一族又は第二族に属する金属のイオンもしくはそれを含む金属塩の含有量は、以下に電解液の調製法で述べる好ましい塩濃度となるよう量で添加される。塩濃度は電解液の使用目的により適宜選択されるが、一般的には電解液全質量中10質量%から50質量%であり、さらに好ましくは15質量%から30質量%である。なお、イオンの濃度として評価するときには、その好適に適用される金属との塩換算で算定されればよい。
Among these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiClO 4 , Li (Rf 1 SO 3 ), LiN (Rf 1 SO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 , and LiN (Rf 1 SO 2 ) (Rf 2 SO 2 ) 2 is preferred, such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (Rf 1 SO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 , and LiN (Rf 1 SO 2 ) (Rf 2 SO 2 ) 2 The lithium imide salt is more preferable. Here, Rf 1 and Rf 2 each represent a perfluoroalkyl group.
In addition, the lithium salt used for electrolyte solution may be used individually by 1 type, or may combine 2 or more types arbitrarily.
The content of metal ions belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table in the electrolytic solution or a metal salt containing the metal ion is added in an amount so as to obtain a preferable salt concentration described in the method for preparing the electrolytic solution below. The salt concentration is appropriately selected depending on the intended use of the electrolytic solution, but is generally 10% to 50% by mass, more preferably 15% to 30% by mass, based on the total mass of the electrolytic solution. In addition, when evaluating as an ion density | concentration, what is necessary is just to calculate by salt conversion with the metal applied suitably.

[電解液の調製方法]
次に、本発明の電解液の代表的な調整方法を、金属イオンの塩としてリチウム塩を用いた場合を例に挙げて説明する。本発明の電解液は、前記非水電解液溶媒に、特定シロキサンオリゴマー化合物、リチウム塩、及び、所望により添加される種々の添加剤を溶解して、調製することができる。
[Method for preparing electrolytic solution]
Next, a typical method for adjusting the electrolytic solution of the present invention will be described by taking as an example a case where a lithium salt is used as a metal ion salt. The electrolytic solution of the present invention can be prepared by dissolving a specific siloxane oligomer compound, a lithium salt, and various additives that are optionally added in the non-aqueous electrolytic solution solvent.

本発明において、「非水」とは水を実質的に含まないことをいい、発明の効果を妨げない範囲で微量の水を含んでいてもよい。良好な特性を得ることを考慮して言うと、水の含有量が200以下であることが好ましく、100以下であることがより好ましい。下限値は特にないが、不可避的な混入を考慮すると、10ppm以上であることが実際的である。   In the present invention, “non-water” means that water is not substantially contained, and a trace amount of water may be contained as long as the effects of the invention are not hindered. In view of obtaining good characteristics, the water content is preferably 200 or less, and more preferably 100 or less. Although there is no particular lower limit, it is practical that it is 10 ppm or more considering inevitable mixing.

調製された電解液中のリチウム塩濃度は、濃度が高くなるにつれて電解液の粘度が高くなるため、高いイオン伝導度を示すための適正な濃度範囲が存在する。好ましい濃度範囲は、電解液全質量中10質量%から50質量%であり、さらに好ましくは15質量%から30質量%である。本発明の電解液の粘度は特に限定されないが、10〜0.1mPa・sであることが好ましく、5〜0.5mPa・sであることがより好ましい。   The lithium salt concentration in the prepared electrolyte solution has an appropriate concentration range for showing high ionic conductivity because the viscosity of the electrolyte solution increases as the concentration increases. A preferable concentration range is 10% by mass to 50% by mass, and more preferably 15% by mass to 30% by mass, based on the total mass of the electrolytic solution. The viscosity of the electrolytic solution of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10 to 0.1 mPa · s, and more preferably 5 to 0.5 mPa · s.

[リチウム二次電池]
本発明のリチウムイオン二次電池好ましい実施形態についてその断面図を大幅に模式化して示した図1を参照して説明する。本実施形態のリチウムイオン二次電池10は、上記本発明の非水二次電池用電解液5と、リチウムイオンの挿入放出が可能な正極C(正極集電体1,正極活物質層2)と、リチウムイオンの挿入放出又は溶解析出が可能な負極A(負極集電体3,負極活物質層4)とを備える。これら必須の部材に加え、電池が使用される目的、電位の形状などを考慮し、正極と負極の間に配設されるセパレータ9、集電端子(図示せず)、及び外装ケース等(図示せず)を含んで構成されてもよい。必要に応じて、電池の内部及び電池の外部の少なくともいずれかに保護素子を装着してもよい。このような構造とすることにより、電解液5内でリチウムイオンの授受a,bが生じ、充電α、放電βを行うことができ、回路配線7を介して動作機構6を介して運転あるいは蓄電を行うことができる。以下、本発明のリチウム二次電池の構成について詳細に説明する。
[Lithium secondary battery]
A preferred embodiment of the lithium ion secondary battery of the present invention will be described with reference to FIG. The lithium ion secondary battery 10 of this embodiment includes the electrolyte solution 5 for a non-aqueous secondary battery of the present invention and a positive electrode C capable of inserting and releasing lithium ions (a positive electrode current collector 1 and a positive electrode active material layer 2). And a negative electrode A (negative electrode current collector 3, negative electrode active material layer 4) capable of inserting and releasing lithium ions or dissolving and depositing lithium ions. In addition to these essential members, considering the purpose of use of the battery, the shape of the potential, etc., a separator 9 disposed between the positive electrode and the negative electrode, a current collecting terminal (not shown), an outer case, etc. (Not shown). If necessary, a protective element may be attached to at least one of the inside of the battery and the outside of the battery. By adopting such a structure, lithium ion transfer a and b occurs in the electrolytic solution 5, charging α and discharging β can be performed, and operation or power storage is performed via the operation mechanism 6 via the circuit wiring 7. It can be performed. Hereinafter, the configuration of the lithium secondary battery of the present invention will be described in detail.

(電池形状)
本実施形態のリチウム二次電池が適用される電池形状には、特に制限はなく、例えば、有底筒型形状、有底角型形状、薄型形状、シート形状、及び、ペーパー形状などが挙げられ、これらのいずれであってもよい。また、組み込まれるシステムや機器の形を考慮した馬蹄形や櫛型形状等の異型のものであってもよい。なかもで、電池内部の熱を効率よく外部に放出する観点から、比較的平らで大面積の面を少なくとも一つを有する有底角型形状や薄型形状などの角型形状が好ましい。
(Battery shape)
The battery shape to which the lithium secondary battery of the present embodiment is applied is not particularly limited, and examples thereof include a bottomed cylindrical shape, a bottomed square shape, a thin shape, a sheet shape, and a paper shape. Any of these may be used. Further, it may be of a different shape such as a horseshoe shape or a comb shape considering the shape of the system or device to be incorporated. Among them, from the viewpoint of efficiently releasing the heat inside the battery to the outside, a square shape such as a bottomed square shape or a thin shape having at least one surface that is relatively flat and has a large area is preferable.

有底筒型形状の電池では、充填される発電素子に対する外表面積が小さくなるので、充電や放電時に内部抵抗による発生するジュール発熱を効率よく外部に逃げる設計にすることが好ましい。また、熱伝導性の高い物質の充填比率を高め、内部での温度分布が小さくなるように設計することが好ましい。   In a battery having a bottomed cylindrical shape, since the outer surface area with respect to the power generating element to be filled becomes small, it is preferable to design so that Joule heat generated by the internal resistance at the time of charging and discharging efficiently escapes to the outside. Moreover, it is preferable to design so that the filling ratio of the substance having high thermal conductivity is increased and the temperature distribution inside is reduced.

有底角型形状では、一番大きい面の面積S(端子部を除く外形寸法の幅と高さとの積、単位cm)の2倍と電池外形の厚さT(単位cm)との比率2S/Tの値が100以上であることが好ましく、200以上であることが更に好適である。最大面を大きくすることにより高出力かつ大容量の電池であってもサイクル性や高温保存等の特性を向上させるとともに、異常発熱時の放熱効率を上げることができ、後述する「弁作動」や「破裂」という危険な状態になることを抑制することができる。 In the bottomed square shape, the ratio of the area S of the largest surface (the product of the width and height of the outer dimensions excluding the terminal portion, unit cm 2 ) to the thickness T (unit cm) of the battery outer shape The 2S / T value is preferably 100 or more, and more preferably 200 or more. By increasing the maximum surface, it is possible to improve characteristics such as cycle performance and high-temperature storage even for high-power and large-capacity batteries, and increase the heat dissipation efficiency during abnormal heat generation. It is possible to suppress a dangerous state of “rupture”.

(電池を構成する部材)
本実施形態のリチウム二次電池は、電解液5、正極及び負極の電極合剤C,A、セパレータの基本部材9から構成される。以下、これらの各部材について述べる。本発明のリチウム二次電池は、電解液として、少なくとも前記本発明の非水電池用電解液を含む。
(Members constituting the battery)
The lithium secondary battery according to this embodiment includes an electrolytic solution 5, positive electrode and negative electrode electrode mixtures C and A, and a separator basic member 9. Hereinafter, each of these members will be described. The lithium secondary battery of the present invention includes at least the electrolyte solution for a non-aqueous battery of the present invention as an electrolytic solution.

(電解液)
本実施形態のリチウム二次電池に用いられる電解液は、非水電解液溶媒と、前述した方法により調製された、少なくとも特定ケイ素化合物と、電解質塩としてのリチウム塩とを含有する本発明の非水二次電池用電解液を主成分として含有することが好ましい。即ち、電解液5は、前記特定ケイ素化合物を、非水電解液と、電解質塩としてのリチウム塩とを含有する非水二次電池用電解液であることが好ましい。非水二次電池用電解液に用いられる電解質塩としては、前述の周期律表第一族又は第二族に属する金属イオンの塩であり、前記本発明の非水二次電池用電解液の実施の態様で詳細に記載したものを用いることができる。また、本発明のリチウム二次電池に用いられる非水電解液溶媒も同様に、前記本発明の非水二次電池用電解液の実施の態様で詳細に記載したものを用いることができる。さらには他の添加剤を加えて、より一層性能を向上させることができる。
(Electrolyte)
The electrolyte used for the lithium secondary battery of this embodiment is a non-aqueous electrolyte solvent, a non-aqueous electrolyte solvent containing at least a specific silicon compound and a lithium salt as an electrolyte salt, prepared by the method described above. It is preferable to contain the electrolyte solution for water secondary batteries as a main component. That is, the electrolytic solution 5 is preferably a nonaqueous secondary battery electrolytic solution containing the specific silicon compound as a nonaqueous electrolytic solution and a lithium salt as an electrolyte salt. The electrolyte salt used in the electrolyte for a non-aqueous secondary battery is a salt of a metal ion belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and the electrolyte for a non-aqueous secondary battery of the present invention. Those described in detail in the embodiment can be used. Similarly, as the non-aqueous electrolyte solvent used in the lithium secondary battery of the present invention, those described in detail in the embodiment of the electrolyte for non-aqueous secondary battery of the present invention can be used. Furthermore, other additives can be added to further improve the performance.

本発明による電解液には、電池の性能を向上させるため、本発明の効果を損なわない限りにおいて、目的に応じて各種の添加剤を用いることができる。このような添加剤として、過充電防止剤、負極被膜形成剤、正極保護剤;等のこのような機能性添加剤を用いてもよい。   In the electrolytic solution according to the present invention, various additives can be used depending on the purpose as long as the effects of the present invention are not impaired in order to improve battery performance. As such an additive, such a functional additive such as an overcharge inhibitor, a negative electrode film forming agent, a positive electrode protective agent; and the like may be used.

また、負極皮膜形成剤と正極保護剤との併用や、過充電防止剤と負極皮膜形成剤と正極保護剤との併用が特に好ましい。   Moreover, the combined use of a negative electrode film forming agent and a positive electrode protective agent, or the combined use of an overcharge inhibitor, a negative electrode film forming agent, and a positive electrode protective agent is particularly preferable.

非水系電解液中におけるこれら機能性添加剤の含有割合は特に限定はないが、非水系電解液全体に対し、それぞれ、0.01質量%以上が好ましく、特に好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.2質量%以上であり、上限は、5質量%以下が好ましく、特に好ましくは3質量%以下、更に好ましくは2質量%以下である。これらの化合物を添加することにより、過充電による異常時に電池の破裂・発火を抑制したり、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させたりすることができる。   The content ratio of these functional additives in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited, but is preferably 0.01% by mass or more, particularly preferably 0.1% by mass or more, respectively, with respect to the entire non-aqueous electrolyte solution. More preferably, it is 0.2% by mass or more, and the upper limit is preferably 5% by mass or less, particularly preferably 3% by mass or less, and further preferably 2% by mass or less. By adding these compounds, it is possible to suppress rupture / ignition of the battery at the time of abnormality due to overcharge, and to improve the capacity maintenance characteristic and cycle characteristic after high-temperature storage.

(電極合剤)
電極合剤は、集電体(電極基材)上に活物質と導電剤、結着剤、フィラーなどの分散物を塗布したものであり、リチウム電池においては、活物質が正極活物質である正極合剤と活物質が負極活物質である負極合剤が使用される。次に、電極合剤を構成する、正極活物質、負極活物質、導電剤、結着剤、フィラー及び集電体について説明する。
・正極活物質
本発明の非水二次電池用電解液には、粒子状の正極活性物質を用いてもよい。本発明に用いられる正極活物質としては、可逆的にリチウムイオンを挿入・放出できる遷移金属酸化物を用いることができるが、リチウム含有遷移金属酸化物を用いるのが好ましい。本発明において、正極活物質として好ましく用いられるリチウム含有遷移金属酸化物としては、リチウム含有Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Wを含む酸化物等が好適に挙げられる。またリチウム以外のアルカリ金属(周期律表の第1(Ia)族、第2(IIa)族の元素)、及び/又はAl、Ga、In、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P、Bなどを混合してもよい。混合量としては、遷移金属に対して0〜30mol%が好ましい。
(Electrode mixture)
The electrode mixture is obtained by applying a dispersion of an active material and a conductive agent, a binder, a filler, etc. on a current collector (electrode base material). In a lithium battery, the active material is a positive electrode active material. A negative electrode mixture in which the positive electrode mixture and the active material are negative electrode active materials is used. Next, the positive electrode active material, the negative electrode active material, the conductive agent, the binder, the filler, and the current collector that constitute the electrode mixture will be described.
-Positive electrode active material You may use a particulate-form positive electrode active material for the electrolyte solution for non-aqueous secondary batteries of this invention. As the positive electrode active material used in the present invention, a transition metal oxide capable of reversibly inserting and releasing lithium ions can be used, but a lithium-containing transition metal oxide is preferably used. In the present invention, preferred examples of the lithium-containing transition metal oxide preferably used as the positive electrode active material include oxides containing lithium, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, and W. It is done. Alkali metals other than lithium (elements of Group 1 (Ia) and Group 2 (IIa) of the periodic table) and / or Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Si, P , B, etc. may be mixed. The mixing amount is preferably 0 to 30 mol% with respect to the transition metal.

前記正極活物質として好ましく用いられるリチウム含有遷移金属酸化物の中でも、リチウム化合物/遷移金属化合物(ここで遷移金属とは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、Wから選ばれる少なくとも1種のことをいう。)の合計のモル比が0.3〜2.2になるように混合して合成されたものが、より好ましい。   Among the lithium-containing transition metal oxides preferably used as the positive electrode active material, a lithium compound / transition metal compound (wherein the transition metal is selected from Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Mo, W) It is more preferable that the mixture is synthesized so that the total molar ratio of the compound is 0.3 to 2.2.

さらに、前記リチウム化合物/遷移金属化合物の中でも、LiM3O(M3はCo、Ni、Fe、及びMnから選択される1種以上の元素を表す。gは、0〜1.2を表す。)を含む材料、又はLiM4O(M4はMnを表す。hは、0〜2を表す。)で表されるスピネル構造を有する材料が特に好ましい。前記M3、M4としては、遷移金属以外にAl、Ga、In、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P、Bなどを混合してもよい。混合量は遷移金属に対して0〜30mol%が好ましい。 Further, among the lithium compounds / transition metal compounds, Li g M3O 2 (M3 represents one or more elements selected from Co, Ni, Fe, and Mn. G represents 0 to 1.2. ) Or a material having a spinel structure represented by Li h M4 2 O (M4 represents Mn. H represents 0 to 2). As M3 and M4, Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Si, P, and B may be mixed in addition to the transition metal. The mixing amount is preferably 0 to 30 mol% with respect to the transition metal.

前記LiM3Oを含む材料、LiM4Oで表されるスピネル構造を有する材料の中でも、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiCoNi1−j、LiMn、 LiNiMn1−j、LiCoNiAl1−j−h、LiCoNiMn1−j−h、LiMnAl2−h、LiMnNi2−h(ここでgは0.02〜1.2を表す。jは0.1〜0.9を表す。hは0〜2を表す。)が特に好ましい。ここで、前記g値及びh値は、充放電開始前の値であり、充放電により増減する値である。具体的には、
LiNi0.5Mn0.5、LiNi0.85Co0.01Al0.05
LiNi0.33Co0.33Mn0.33、LiMn1.8Al0.2
LiMn1.5Ni0.5等が挙げられる。
The Li g M3O material containing 2, among the materials having the spinel structure represented by Li h M4 2 O, Li g CoO 2, Li g NiO 2, Li g MnO 2, Li g Co j Ni 1-j O 2, Li h Mn 2 O 4 , LiNi j Mn 1-j O 2, LiCo j Ni h Al 1-j-h O 2, LiCo j Ni h Mn 1-j-h O 2, LiMn h Al 2-h O 4 , LiMn h Ni 2 -h O 4 (where g represents 0.02 to 1.2, j represents 0.1 to 0.9, and h represents 0 to 2) is particularly preferable. . Here, the g value and the h value are values before the start of charge / discharge, and are values that increase / decrease due to charge / discharge. In particular,
LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.85 Co 0.01 Al 0.05 O 2 ,
LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 ,
LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 and the like.

リチウム含有遷移金属リン酸化合物の遷移金属としては、V、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、例えば、LiFePO、LiFe(PO、LiFeP等のリン酸鉄類、LiCoPO等のリン酸コバルト類、これらのリチウム遷移金属リン酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Nb、Si等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。 As the transition metal of the lithium-containing transition metal phosphate compound, V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and the like are preferable, and specific examples include, for example, LiFePO 4 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ). 3 , iron phosphates such as LiFeP 2 O 7 , cobalt phosphates such as LiCoPO 4 , and some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal phosphate compounds are Al, Ti, V, Cr, Mn , Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb, Si and the like substituted with other metals.

本発明の非水電解質二次電池において、用いられる前記正極活物質の平均粒子サイズは特に限定されないが、0.1μm〜50μmが好ましい。比表面積としては特に限定されないが、BET法で0.01m/g〜50m/gであるのが好ましい。また、正極活物質5gを蒸留水100mlに溶かした時の上澄み液のpHとしては、7以上12以下が好ましい。 In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the average particle size of the positive electrode active material used is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm to 50 μm. No particular limitation is imposed on the specific surface area, preferably from 0.01m 2 / g~50m 2 / g by the BET method. Further, the pH of the supernatant when 5 g of the positive electrode active material is dissolved in 100 ml of distilled water is preferably 7 or more and 12 or less.

前記正極活性物質を所定の粒子サイズにするには、良く知られた粉砕機や分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、振動ボールミル、振動ミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミルや篩などが用いられる。前記焼成法によって得られた正極活物質は、水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、有機溶剤にて洗浄した後使用してもよい。   In order to make the positive electrode active substance have a predetermined particle size, a well-known pulverizer or classifier is used. For example, a mortar, a ball mill, a vibration ball mill, a vibration mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling air flow type jet mill, a sieve, or the like is used. The positive electrode active material obtained by the firing method may be used after being washed with water, an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, or an organic solvent.

(負極活物質)
本発明の非水二次電池用電解液に用いられる負極活物質としては、可逆的にリチウムイオンを挿入・放出できるものであれば、特に制限はなく、炭素質材料、酸化錫や酸化ケイ素等の金属酸化物、金属複合酸化物、リチウム単体やリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金、及び、SnやSi等のリチウムと合金形成可能な金属等が挙げられる。
これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。なかでも炭素質材料又はリチウム複合酸化物が安全性の点から好ましく用いられる。
また、金属複合酸化物としては、リチウムを吸蔵、放出可能であれば特には制限されないが、構成成分としてチタン及び/又はリチウムを含有していることが、高電流密度充放電特性の観点で好ましい。
(Negative electrode active material)
The negative electrode active material used in the electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it can reversibly insert and release lithium ions. Carbonaceous materials, tin oxide, silicon oxide, etc. Metal oxides, metal composite oxides, lithium alloys such as lithium alone and lithium aluminum alloys, and metals that can form alloys with lithium such as Sn and Si.
These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. Of these, carbonaceous materials or lithium composite oxides are preferably used from the viewpoint of safety.
Further, the metal composite oxide is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium, but it preferably contains titanium and / or lithium as a constituent component from the viewpoint of high current density charge / discharge characteristics. .

負極活物質として用いられる炭素質材料とは、実質的に炭素からなる材料である。例えば、石油ピッチ、天然黒鉛、気相成長黒鉛等の人造黒鉛、及びPAN系の樹脂やフルフリルアルコール樹脂等の各種の合成樹脂を焼成した炭素質材料を挙げることができる。さらに、PAN系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、脱水PVA系炭素繊維、リグニン炭素繊維、ガラス状炭素繊維、活性炭素繊維等の各種炭素繊維類、メソフェーズ微小球体、グラファイトウィスカー、平板状の黒鉛等を挙げることもできる。   The carbonaceous material used as the negative electrode active material is a material substantially made of carbon. Examples thereof include carbonaceous materials obtained by baking various synthetic resins such as artificial pitches such as petroleum pitch, natural graphite, and vapor-grown graphite, and PAN-based resins and furfuryl alcohol resins. Furthermore, various carbon fibers such as PAN-based carbon fiber, cellulose-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, dehydrated PVA-based carbon fiber, lignin carbon fiber, glassy carbon fiber, activated carbon fiber, mesophase micro Examples thereof include spheres, graphite whiskers, and flat graphite.

これらの炭素質材料は、黒鉛化の程度により難黒鉛化炭素材料と黒鉛系炭素材料に分けることもできる。また炭素質材料は、特開昭62−22066号公報、特開平2−6856号公報、同3−45473号公報に記載される面間隔や密度、結晶子の大きさを有することが好ましい。炭素質材料は、単一の材料である必要はなく、特開平5−90844号公報記載の天然黒鉛と人造黒鉛の混合物、特開平6−4516号公報記載の被覆層を有する黒鉛等を用いることもできる。   These carbonaceous materials can be divided into non-graphitizable carbon materials and graphite-based carbon materials depending on the degree of graphitization. Further, the carbonaceous material preferably has the surface spacing, density, and crystallite size described in JP-A-62-222066, JP-A-2-6856, and 3-45473. The carbonaceous material does not need to be a single material, and a mixture of natural graphite and artificial graphite described in JP-A-5-90844, graphite having a coating layer described in JP-A-6-4516, or the like is used. You can also.

本発明のリチウム二次電池において用いられる負極活物質である金属酸化物及び金属複合酸化物は、これらの少なくとも1種を含んでいればよい。金属酸化物及び金属複合酸化物としては、特に非晶質酸化物が好ましく、さらに金属元素と周期律表第16族の元素との反応生成物であるカルコゲナイトも好ましく用いられる。ここでいう非晶質とは、CuKα線を用いたX線回折法で、2θ値で20°〜40°の領域に頂点を有するブロードな散乱帯を有するものを意味し、結晶性の回折線を有してもよい。2θ値で40°以上70°以下に見られる結晶性の回折線の内最も強い強度が、2θ値で20°以上40°以下に見られるブロードな散乱帯の頂点の回折線強度の100倍以下であるのが好ましく、5倍以下であるのがより好ましく、結晶性の回折線を有さないことが特に好ましい。   The metal oxide and metal composite oxide, which are negative electrode active materials used in the lithium secondary battery of the present invention, need only contain at least one of them. As the metal oxide and metal complex oxide, amorphous oxide is particularly preferable, and chalcogenite, which is a reaction product of a metal element and an element of Group 16 of the periodic table, is also preferably used. The term “amorphous” as used herein means an X-ray diffraction method using CuKα rays, which has a broad scattering band having an apex in the region of 20 ° to 40 ° in terms of 2θ values, and is a crystalline diffraction line. You may have. The strongest intensity of crystalline diffraction lines seen from 2 ° to 40 ° to 70 ° is 100 times the diffraction line intensity at the peak of the broad scattering band seen from 2 ° to 20 °. It is preferable that it is 5 times or less, and it is particularly preferable not to have a crystalline diffraction line.

前記非晶質酸化物及びカルコゲナイドからなる化合物群のなかでも、半金属元素の非晶質酸化物、及びカルコゲナイドがより好ましく、周期律表第13(IIIB)族〜15(VB)族の元素、Al、Ga、Si、Sn、Ge、Pb、Sb、Biの一種単独あるいはそれらの2種以上の組み合わせからなる酸化物、及びカルコゲナイドが特に好ましい。好ましい非晶質酸化物及びカルコゲナイドの具体例としては、例えば、Ga、SiO、GeO、SnO、SnO、PbO、PbO、Pb、Pb、Pb、Sb、Sb、Sb、Bi、Bi、SnSiO、GeS、SnS、SnS、PbS、PbS、Sb、Sb、SnSiSなどが好ましく挙げられる。また、これらは、酸化リチウムとの複合酸化物、例えば、LiSnOであってもよい。 Among the compound group consisting of the amorphous oxide and the chalcogenide, an amorphous oxide of a metalloid element and a chalcogenide are more preferable, and elements of Groups 13 (IIIB) to 15 (VB) of the periodic table, Particularly preferred are oxides and chalcogenides composed of one kind of Al, Ga, Si, Sn, Ge, Pb, Sb, Bi or a combination of two or more kinds thereof. Specific examples of preferable amorphous oxides and chalcogenides include, for example, Ga 2 O 3 , SiO, GeO, SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 2 O 4 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , SnSiO 3 , GeS, SnS, SnS 2 , PbS, PbS 2 , Sb 2 S 3 , Sb 2 S 5 , such as SnSiS 3 may preferably be mentioned. Moreover, these may be a complex oxide with lithium oxide, for example, Li 2 SnO 2 .

本発明の非水電解質二次電池において、用いられる前記負極活物質の平均粒子サイズは、0.1μm〜60μmが好ましい。所定の粒子サイズにするには、よく知られた粉砕機や分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミルや篩などが好適に用いられる。粉砕時には水、あるいはメタノール等の有機溶媒を共存させた湿式粉砕も必要に応じて行うことができる。所望の粒径とするためには分級を行うことが好ましい。分級方法としては特に限定はなく、篩、風力分級機などを必要に応じて用いることができる。分級は乾式、湿式ともに用いることができる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the average particle size of the negative electrode active material used is preferably 0.1 μm to 60 μm. To obtain a predetermined particle size, a well-known pulverizer or classifier is used. For example, a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibrating ball mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling air flow type jet mill or a sieve is preferably used. When pulverizing, wet pulverization in the presence of water or an organic solvent such as methanol can be performed as necessary. In order to obtain a desired particle size, classification is preferably performed. The classification method is not particularly limited, and a sieve, an air classifier, or the like can be used as necessary. Classification can be used both dry and wet.

前記焼成法により得られた化合物の化学式は、測定方法として誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の質量差から算出できる。   The chemical formula of the compound obtained by the firing method can be calculated from an inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopic analysis method as a measurement method and a mass difference between powders before and after firing as a simple method.

本発明において、Sn、Si、Geを中心とする非晶質酸化物負極活物質に併せて用いることができる負極活物質としては、リチウムイオン又はリチウム金属を吸蔵・放出できる炭素材料や、リチウム、リチウム合金、リチウムと合金可能な金属が好適に挙げられる。   In the present invention, as the negative electrode active material that can be used in combination with the amorphous oxide negative electrode active material centering on Sn, Si, Ge, a carbon material capable of inserting and extracting lithium ions or lithium metal, lithium, Preferred examples include lithium alloys and metals that can be alloyed with lithium.

(導電材)
導電材は、構成された二次電池において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であれば何を用いてもよく、公知の導電材を任意に用いることができる。通常、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛など)、人工黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維や金属粉(銅、ニッケル、アルミニウム、銀(特開昭63−10148,554号に記載)等)、金属繊維あるいはポリフェニレン誘導体(特開昭59−20,971号に記載)などの導電性材料を1種又はこれらの混合物として含ませることができる。その中でも、黒鉛とアセチレンブラックの併用がとくに好ましい。前記導電剤の添加量としては、1〜50質量%が好ましく、2〜30質量%がより好ましい。カーボンや黒鉛の場合は、2〜15質量%が特に好ましい。
(Conductive material)
Any conductive material may be used as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change in the constructed secondary battery, and any known conductive material can be used. Usually, natural graphite (scale-like graphite, scale-like graphite, earth-like graphite, etc.), artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber and metal powder (copper, nickel, aluminum, silver (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 63- 10148,554)), metal fibers or polyphenylene derivatives (described in JP-A-59-20971) can be contained as a single type or a mixture thereof. Among these, the combined use of graphite and acetylene black is particularly preferable. As addition amount of the said electrically conductive agent, 1-50 mass% is preferable and 2-30 mass% is more preferable. In the case of carbon or graphite, 2 to 15% by mass is particularly preferable.

(結着剤)
本発明では、前記電極合剤を保持するための結着剤を用いる。
結着剤としては、多糖類、熱可塑性樹20脂及びゴム弾性を有するポリマーなどが挙げられ、その中でも、例えば、でんぷん、カルボキシメチルセルロース、セルロース、ジアセチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルフェノール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシ(メタ)アクリレート、スチレン−マレイン酸共重合体等の水溶性ポリマー、ポリビニルクロリド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、ポリビニルアセタール樹脂、メチルメタアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルを含有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、ビニルアセテート等のビニルエステルを含有するポリビニルエステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、ネオプレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等のエマルジョン(ラテックス)あるいはサスペンジョンが好ましく、ポリアクリル酸エステル系のラテックス、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフロロエチレン、ポリフッ化ビニリデンが、より好ましい。
(Binder)
In this invention, the binder for hold | maintaining the said electrode mixture is used.
Examples of the binder include polysaccharides, thermoplastic resin 20 and polymers having rubber elasticity. Among them, for example, starch, carboxymethylcellulose, cellulose, diacetylcellulose, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, alginic acid. Water-soluble polymers such as sodium, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, polyvinyl phenol, polyvinyl methyl ether, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polyhydroxy (meth) acrylate, styrene-maleic acid copolymer, Polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylide (Meth) acrylic such as fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, polyvinyl acetal resin, methyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate (Meth) acrylic acid ester copolymer containing acid ester, (meth) acrylic acid ester-acrylonitrile copolymer, polyvinyl ester copolymer containing vinyl ester such as vinyl acetate, styrene-butadiene copolymer, acrylonitrile -Butadiene copolymer, polybutadiene, neoprene rubber, fluoro rubber, polyethylene oxide, polyester polyurethane resin, polyether polyurethane resin, polycarbonate polymer Urethane resins, polyester resins, phenolic resins, emulsion (latex) or a suspension such as an epoxy resin is preferable, a latex of polyacrylate, carboxymethyl cellulose, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride is more preferable.

結着剤は、一種単独又は二種以上を混合して用いることができる。結着剤の添加量が少ないと、電極合剤の保持力・凝集力が弱くなる。多すぎると電極体積が増加し電極単位体積あるいは単位質量あたりの容量が減少する。このような理由で結着剤の添加量は1〜30質量%が好ましく、2〜10質量%がより好ましい。   A binder can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. When the amount of the binder added is small, the holding power and cohesive force of the electrode mixture are weakened. If the amount is too large, the electrode volume increases and the capacity per electrode unit volume or unit mass decreases. For this reason, the addition amount of the binder is preferably 1 to 30% by mass, and more preferably 2 to 10% by mass.

(フィラー)
本発明の電解液は、フィラーを含んでいてもよい。フィラーを形成する材料は、本発明の二次電池において、化学変化を起こさない繊維状材料であれば何でも用いることができる。通常、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのオレフィン系ポリマー、ガラス、炭素などの材料からなる繊維状のフィラーが用いられる。フィラーの添加量は特に限定されないが、0〜30質量%が好ましい。
(Filler)
The electrolytic solution of the present invention may contain a filler. As the material for forming the filler, any fibrous material that does not cause a chemical change in the secondary battery of the present invention can be used. Usually, fibrous fillers made of materials such as olefin polymers such as polypropylene and polyethylene, glass, and carbon are used. Although the addition amount of a filler is not specifically limited, 0-30 mass% is preferable.

(集電体)
正・負極の集電体としては、本発明の非水電解質二次電池において化学変化を起こさない電子伝導体が用いられる。正極の集電体としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタンなどの他にアルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたものが好ましく、その中でも、アルミニウム、アルミニウム合金がより好ましい。
(Current collector)
As the positive / negative current collector, an electronic conductor that does not cause a chemical change in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is used. As the current collector of the positive electrode, in addition to aluminum, stainless steel, nickel, titanium, etc., the surface of aluminum or stainless steel is preferably treated with carbon, nickel, titanium, or silver. Among them, aluminum and aluminum alloys are preferable. More preferred.

負極の集電体としては、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンが好ましく、銅あるいは銅合金がより好ましい。   As the negative electrode current collector, copper, stainless steel, nickel, and titanium are preferable, and copper or a copper alloy is more preferable.

前記集電体の形状としては、通常フィルムシート状のものが使用されるが、ネット、パンチされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体なども用いることができる。前記集電体の厚みとしては、特に限定されないが、1μm〜500μmが好ましい。また、集電体表面は、表面処理により凹凸を付けることも好ましい。
これらの材料から適宜選択した部材によりリチウム二次電池の電極合剤が形成される。
As the shape of the current collector, a film sheet shape is usually used, but a net, a punched material, a lath body, a porous body, a foamed body, a molded body of a fiber group, and the like can also be used. The thickness of the current collector is not particularly limited, but is preferably 1 μm to 500 μm. Moreover, it is also preferable that the current collector surface is roughened by surface treatment.
An electrode mixture for a lithium secondary battery is formed by a member appropriately selected from these materials.

(セパレータ)
本発明のリチウム二次電池に用いられるセパレータは、正極と負極を電子的に絶縁する機械的強度、イオン透過性、及び正極と負極の接触面で酸化・還元耐性のある材料であれば特に限定されることはない。このような材料として多孔質のポリマー材料や無機材料、有機無機ハイブリッド材料、あるいはガラス繊維などが用いられる。これらセパレータは安全性確保のためのシャットダウン機能、すなわち、80℃以上で隙間を閉塞して抵抗を上げ、電流を遮断する機能、を持つことが好ましく、閉塞温度は90℃以上、180℃以下であることが好ましい。
(Separator)
The separator used in the lithium secondary battery of the present invention is particularly limited as long as it is a material that mechanically insulates the positive electrode and the negative electrode, has ion permeability, and has oxidation / reduction resistance at the contact surface between the positive electrode and the negative electrode. It will never be done. As such a material, a porous polymer material, an inorganic material, an organic-inorganic hybrid material, glass fiber, or the like is used. These separators preferably have a shutdown function for ensuring safety, that is, a function of closing the gap at 80 ° C. or higher to increase resistance and interrupting current, and the closing temperature is 90 ° C. or higher and 180 ° C. or lower. Preferably there is.

前記セパレータの孔の形状は、通常は円形や楕円形で、大きさは0.05μm〜30μmであり、0.1μm〜20μmが好ましい。さらに延伸法、相分離法で作った場合のように、棒状や不定形の孔であってもよい。これらの隙間の占める比率すなわち気孔率は、20%〜90%であり、35%〜80%が好ましい。   The shape of the hole of the separator is usually circular or elliptical, and the size is 0.05 μm to 30 μm, preferably 0.1 μm to 20 μm. Furthermore, it may be a rod-like or irregular-shaped hole as in the case of making by a stretching method or a phase separation method. The ratio of these gaps, that is, the porosity, is 20% to 90%, preferably 35% to 80%.

前記ポリマー材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの単一の材料を用いたものでも、2種以上の複合化材料を用いたものであってもよい。孔径、気孔率や孔の閉塞温度などを変えた2種以上の微多孔フィルムを積層したものが、好ましい。   The polymer material may be a single material such as polyethylene or polypropylene, or may be a material using two or more composite materials. What laminated | stacked the 2 or more types of microporous film which changed the hole diameter, the porosity, the obstruction | occlusion temperature of a hole, etc. is preferable.

前記無機物としては、アルミナや二酸化珪素等の酸化物類、窒化アルミや窒化珪素等の窒化物類、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩類が用いられ、粒子形状もしくは繊維形状のものが用いられる。形態としては、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状のものが用いられる。薄膜形状では、孔径が0.01μm〜1μm、厚さが5μm〜50μmのものが好適に用いられる。前記の独立した薄膜形状以外に、前記無機物の粒子を含有する複合多孔層を樹脂製の結着剤を用いて正極及び/又は負極の表層に形成させてなるセパレータを用いることができる。例えば、正極の両面に90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子をフッ素樹脂の結着剤を用いて多孔層として形成させることが挙げられる。   As the inorganic substance, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used, and those having a particle shape or fiber shape are used. As the form, a thin film shape such as a non-woven fabric, a woven fabric, or a microporous film is used. In the thin film shape, those having a pore diameter of 0.01 μm to 1 μm and a thickness of 5 μm to 50 μm are preferably used. In addition to the independent thin film shape, a separator formed by forming a composite porous layer containing the inorganic particles on the surface layer of the positive electrode and / or the negative electrode using a resin binder can be used. For example, alumina particles having a 90% particle diameter of less than 1 μm are formed on both surfaces of the positive electrode as a porous layer using a fluororesin binder.

(非水電解質二次電池の作製)
本発明のリチウム二次電池の形状としては、既述のように、シート状、角型、シリンダー状などいずれの形にも適用できる。正極活物質や負極活物質の合剤は、集電体の上に、塗布(コート)、乾燥、圧縮されて、主に用いられる。
(Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery)
As described above, the lithium secondary battery of the present invention can be applied to any shape such as a sheet shape, a square shape, and a cylinder shape. A positive electrode active material or a mixture of negative electrode active materials is mainly used after being applied (coated), dried and compressed on a current collector.

以下、図2により、有底筒型形状リチウム二次電池100を例に挙げて、その構成及び作製方法について説明する。図2は、セパレータ12を介して重ね合わせた正極シート14、負極シート16を卷回して外装缶18内に収納した有底筒型リチウム二次電池100の一例を示す概略断面図である。   Hereinafter, with reference to FIG. 2, a configuration and a manufacturing method thereof will be described using the bottomed cylindrical lithium secondary battery 100 as an example. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the bottomed cylindrical lithium secondary battery 100 in which the positive electrode sheet 14 and the negative electrode sheet 16 that are stacked with the separator 12 interposed therebetween are wound and stored in the outer can 18.

まず、負極活物質と、所望により用いられる結着剤やフィラーなどを有機溶剤に溶解したものを混合して、スラリー状あるいはペースト状の負極合剤を調製する。得られた負極合剤を集電体としての金属芯体の両面の全面にわたって均一に塗布し、その後、有機溶剤を除去して負極合剤層を形成する。さらに、集電体と負極合剤層との積層体をロールプレス機等により圧延して、所定の厚みに調製して負極シート(電極シート)16を得る。このとき、核剤の塗布方法や塗布物の乾燥、正・負極の電極の形成方法は定法によればよい。   First, a negative electrode active material is mixed with a binder or filler used as desired in an organic solvent to prepare a slurry-like or paste-like negative electrode mixture. The obtained negative electrode mixture is uniformly applied over the entire surface of both surfaces of the metal core as a current collector, and then the organic solvent is removed to form a negative electrode mixture layer. Further, the laminate of the current collector and the negative electrode mixture layer is rolled with a roll press or the like to prepare a predetermined thickness to obtain a negative electrode sheet (electrode sheet) 16. At this time, the coating method of the nucleating agent, the drying of the coated material, and the method of forming the positive and negative electrodes may be according to conventional methods.

本実施形態では、円筒形の電池を例に挙げたが、本発明はこれに制限されず、例えば、前記方法で作製された正・負の電極シートを、セパレータを介して重ね合わせた後、そのままシート状電池に加工するか、或いは、折りまげた後角形缶に挿入して、缶とシートを電気的に接続した後、電解質を注入し、封口板を用いて開口部を封止して角形電池を形成してもよい。   In the present embodiment, a cylindrical battery is taken as an example, but the present invention is not limited to this, for example, after the positive and negative electrode sheets produced by the above method are overlapped via a separator, After processing into a sheet battery as it is, or inserting it into a rectangular can after being folded and electrically connecting the can and the sheet, injecting an electrolyte and sealing the opening using a sealing plate A square battery may be formed.

いずれの実施形態においても、安全弁を開口部を封止するための封口板として用いることができる。また、封口部材には、安全弁の他、従来から知られている種々の安全素子を備えつけてもよい。例えば、過電流防止素子として、ヒューズ、バイメタル、PTC素子などが好適に用いられる。   In any embodiment, the safety valve can be used as a sealing plate for sealing the opening. In addition to the safety valve, the sealing member may be provided with various conventionally known safety elements. For example, a fuse, bimetal, PTC element, or the like is preferably used as the overcurrent prevention element.

また、前記安全弁のほかに電池缶の内圧上昇の対策として、電池缶に切込を入れる方法、ガスケット亀裂方法あるいは封口板亀裂方法あるいはリード板との切断方法を利用することができる。また、充電器に過充電や過放電対策を組み込んだ保護回路を具備させるか、あるいは独立に接続させてもよい。   In addition to the safety valve, as a countermeasure against the increase in the internal pressure of the battery can, a method of cutting the battery can, a method of cracking the gasket, a method of cracking the sealing plate, or a method of cutting the lead plate can be used. Further, the charger may be provided with a protection circuit incorporating measures against overcharge and overdischarge, or may be connected independently.

缶やリード板は、電気伝導性をもつ金属や合金を用いることができる。例えば、鉄、ニッケル、チタン、クロム、モリブデン、銅、アルミニウムなどの金属あるいはそれらの合金が好適に用いられる。   For the can and lead plate, a metal or alloy having electrical conductivity can be used. For example, metals such as iron, nickel, titanium, chromium, molybdenum, copper, and aluminum, or alloys thereof are preferably used.

キャップ、缶、シート、リード板の溶接法は、公知の方法(例、直流又は交流の電気溶接、レーザー溶接、超音波溶接)を用いることができる。封口用シール剤は、アスファルトなどの従来から知られている化合物や混合物を用いることができる。   As a method for welding the cap, the can, the sheet, and the lead plate, a known method (eg, direct current or alternating current electric welding, laser welding, ultrasonic welding) can be used. As the sealing agent for sealing, a conventionally known compound or mixture such as asphalt can be used.

[本発明のリチウム二次電池の用途]
本発明の二次電池は、特定ケイ素化合物を加えることでサイクル性良好な二次電池を作製することができるため、種々の用途に適用される。
適用態様には特に限定なはいが、例えば、電子機器に搭載する場合、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、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、ミニディスク、電気シェーバー、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、メモリーカードなどが挙げられる。その他民生用として、自動車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機など)などが挙げられる。更に、各種軍需用、宇宙用として用いることができる。また、太陽電池と組み合わせることもできる。
[Use of lithium secondary battery of the present invention]
The secondary battery of the present invention can be applied to various applications because a secondary battery with good cycleability can be produced by adding a specific silicon compound.
Although there is no particular limitation on the application mode, for example, when installed in an electronic device, a notebook computer, a pen input personal computer, a mobile personal computer, an electronic book player, a mobile phone, a cordless phone, a pager, a handy terminal, a mobile fax, a mobile phone Copy, portable printer, headphone stereo, video movie, LCD TV, handy cleaner, portable CD, minidisc, electric shaver, transceiver, electronic notebook, calculator, memory card, portable tape recorder, radio, backup power supply, memory card, etc. It is done. Other consumer products include automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game equipment, road conditioners, watches, strobes, cameras, medical equipment (such as pacemakers, hearing aids, and shoulder grinders). Furthermore, it can be used for various military use and space use. Moreover, it can also combine with a solar cell.

本発明の二次電池において電荷の輸送に用いられる金属イオンは特に限定されないが、周期律表第一族又は第二族に属する金属イオンを利用したものであることが好ましい。中でも、リチウムイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、アルミニウムイオン等を用いることが好ましい。リチウムイオンを用いた二次電池についての一般的な技術事項は冒頭に挙げた特許文献等、多くの文献や書籍があり参考になる。その他、ナトリウムイオンを用いた二次電池については、Journal of Electrochemical Society; Electrochemical Science and Technology、米国、1980年、第127巻、第2097〜2099頁等を参照することができる。マグネシウムイオンについては、Nature 407, p.724−727(2000)等を参照することができる。カルシウムイオンについては、J.Electrochem. Soc., Vol.138, 3536 (1991)等を参照することができる。本発明においてはその普及の程度からリチウムイオン二次電池に適用することが好ましいが、それ以外のものにおいても所望の効果を奏するものであり、これに限定して解釈されるものではない。   Although the metal ion used for charge transport in the secondary battery of the present invention is not particularly limited, it is preferable to use a metal ion belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table. Among these, it is preferable to use lithium ions, sodium ions, magnesium ions, calcium ions, aluminum ions, and the like. There are many documents and books such as the patent documents listed at the beginning for general technical matters regarding secondary batteries using lithium ions, which are helpful. In addition, regarding the secondary battery using sodium ion, Journal of Electrochemical Society; Electrochemical Science and Technology, USA, 1980, Vol. 127, pages 2097-2099, and the like can be referred to. For magnesium ions, see Nature 407, p. 724-727 (2000) and the like can be referred to. For calcium ions, see J.H. Electrochem. Soc. , Vol. 138, 3536 (1991) and the like. In the present invention, it is preferable to apply to a lithium ion secondary battery because of its widespread use, but the other effects also have a desired effect and should not be construed as being limited thereto.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例によって、何ら限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

[非水二次電池用電解液の調製]
・特定ケイ素化合物の合成
[Preparation of electrolyte for non-aqueous secondary battery]
・ Synthesis of specific silicon compounds

(合成例1:特定シリコンオリゴマー化合物(Si−1)の合成)
メチルトリエトキシシラン50.0gとグリコール酸7.65gとを混合し、150℃にて1時間加熱還流させた。反応後、温度を150℃に保ち、真空度を常圧から5mmHgまで、徐々に下げながら揮発成分を留去し、無色液体として特定シロキサンオリゴマー(Si−1)16gを得た。GPC測定によるスチレン換算数平均分子量は1,200であった。また、H−NMRにより測定した、一般式(1)で示される部分構造中に含まれる置換基−O−Q−COORに相当する置換基の含有モル分率は32モル%であり、Si−NMR測定による分岐モル分率(xc+xd+xe)は25モル%であった。
(Synthesis Example 1: Synthesis of specific silicon oligomer compound (Si-1))
50.0 g of methyltriethoxysilane and 7.65 g of glycolic acid were mixed and heated to reflux at 150 ° C. for 1 hour. After the reaction, the temperature was maintained at 150 ° C., and the volatile components were distilled off while gradually reducing the degree of vacuum from normal pressure to 5 mmHg to obtain 16 g of a specific siloxane oligomer (Si-1) as a colorless liquid. The number average molecular weight in terms of styrene as measured by GPC was 1,200. Moreover, the content mole fraction of the substituent corresponding to the substituent —O—Q 1 —COOR 3 contained in the partial structure represented by the general formula (1) measured by H 1 -NMR is 32 mol%. The branched mole fraction (xc + xd + xe) as measured by Si-NMR was 25 mol%.

(合成例2:特定シリコンオリゴマー化合物(Si−2)の合成)
メチルテトラエチルシラン50g、グリコール酸7.65g及びグリコール酸エチル24.2gを混合し、150℃にて1時間加熱還流させた。反応後、温度を150℃に保ち、真空度を常圧から5mmHgまで、徐々に下げながら揮発成分を留去し、無色液体として特定シロキサンオリゴマー(Si−2)18gを得た。GPC測定によるスチレン換算数平均分子量は1,500であり、H−NMRにより測定した、一般式(1)で示される部分構造中に含まれる置換基−O−Q−COORの含有モル分率は41モル%であり、Si−NMR測定による分岐モル分率(xc+xd+xe)は20モル%であった。
(Synthesis Example 2: Synthesis of specific silicon oligomer compound (Si-2))
50 g of methyltetraethylsilane, 7.65 g of glycolic acid, and 24.2 g of ethyl glycolate were mixed and heated to reflux at 150 ° C. for 1 hour. After the reaction, the temperature was maintained at 150 ° C., and the volatile component was distilled off while gradually decreasing the vacuum from normal pressure to 5 mmHg, to obtain 18 g of a specific siloxane oligomer (Si-2) as a colorless liquid. The number average molecular weight in terms of styrene by GPC measurement is 1,500, and the content mole of the substituent —OQ 1 —COOR 3 contained in the partial structure represented by the general formula (1) measured by H 1 -NMR The fraction was 41 mol%, and the branched molar fraction (xc + xd + xe) as measured by Si-NMR was 20 mol%.

(合成例3:特定シリコンオリゴマー化合物(Si−3)の合成)
テトラエトキシシラン50.0gとグリコール酸18.6gとを混合し、150℃にて1時間加熱還流させた。反応後、温度を150℃に保ち、真空度を常圧から5mmHgまで、徐々に下げながら揮発成分を留去し、無色液体として特定シロキサンオリゴマー(Si−3)を42.7g得た。GPC測定によるスチレン換算数平均分子量は1,450であり、H−NMRにより測定した、一般式(1)で示される部分構造中に含まれる置換基−O−Q−COORの含有モル分率は52モル%であり、Si−NMR測定により、分岐モル分率(xc+xd+xe)は23モル%であった。
(Synthesis Example 3: Synthesis of specific silicon oligomer compound (Si-3))
Tetraethoxysilane 50.0 g and glycolic acid 18.6 g were mixed and heated to reflux at 150 ° C. for 1 hour. After the reaction, the temperature was maintained at 150 ° C., and the volatile component was distilled off while gradually decreasing the degree of vacuum from normal pressure to 5 mmHg to obtain 42.7 g of a specific siloxane oligomer (Si-3) as a colorless liquid. The number average molecular weight in terms of styrene by GPC measurement is 1,450, and the content mole of the substituent —OQ 1 —COOR 3 contained in the partial structure represented by the general formula (1) measured by H 1 -NMR The fraction was 52 mol%, and the branched molar fraction (xc + xd + xe) was 23 mol% by Si-NMR measurement.

(合成例4:特定シリコンオリゴマー化合物(Si−4)の合成)
テトラメトキシシラン42.2g、テトラエトキシシラン57.8gとグリコール酸16gとを混合し、150℃にて1時間加熱還流させた。反応後、温度を150℃に保ち、真空度を常圧から5mmHgまで、徐々に下げながら揮発成分を留去し、無色液体として特定シロキサンオリゴマー(Si−4)を76.2g得た。GPC測定によるスチレン換算数平均分子量は780であり、H−NMRにより測定した、一般式(1)で示される部分構造中に含まれる置換基−O−Q−COORの含有モル分率は42モル%であり、Si−NMR測定により、分岐モル分率(xc+xd+xe)は10%であった。
(Synthesis Example 4: Synthesis of specific silicon oligomer compound (Si-4))
42.2 g of tetramethoxysilane, 57.8 g of tetraethoxysilane and 16 g of glycolic acid were mixed and heated to reflux at 150 ° C. for 1 hour. After the reaction, the temperature was maintained at 150 ° C., and the volatile components were distilled off while gradually decreasing the degree of vacuum from normal pressure to 5 mmHg to obtain 76.2 g of a specific siloxane oligomer (Si-4) as a colorless liquid. The number average molecular weight in terms of styrene by GPC measurement is 780, and the mole fraction of the substituent —OQ 1 —COOR 3 contained in the partial structure represented by the general formula (1), measured by H 1 -NMR. Was 42 mol%, and the branched mole fraction (xc + xd + xe) was 10% by Si-NMR measurement.

(合成例5:特定シリコンオリゴマー化合物(Si−5)の合成)
メチルトリエトキシシラン50.0gとグリコール酸12.8g、エチレンシアノヒドリン1.99gとを混合し、150℃にて1時間加熱還流させた。反応後、温度を150℃に保ち、真空度を常圧から5mmHgまで、徐々に下げながら揮発成分を留去し、無色液体として特定シロキサンオリゴマー(Si−5)を29.7g得た。GPC測定によるスチレン換算数平均分子量は1,200であり、H−NMRにより測定した、一般式(1)で示される部分構造中に含まれる置換基−O−Q−COORの含有モル分率は25モル%であり、Si−NMR測定により、分岐モル分率(xc+xd+xe)は19%であった。
(Synthesis Example 5: Synthesis of specific silicon oligomer compound (Si-5))
50.0 g of methyltriethoxysilane, 12.8 g of glycolic acid, and 1.99 g of ethylene cyanohydrin were mixed and heated to reflux at 150 ° C. for 1 hour. After the reaction, the temperature was maintained at 150 ° C., and the volatile components were distilled off while gradually decreasing the degree of vacuum from normal pressure to 5 mmHg to obtain 29.7 g of a specific siloxane oligomer (Si-5) as a colorless liquid. The number average molecular weight in terms of styrene by GPC measurement is 1,200, and the content mole of the substituent —OQ 1 —COOR 3 contained in the partial structure represented by the general formula (1), measured by H 1 -NMR. The fraction was 25 mol%, and the branched molar fraction (xc + xd + xe) was 19% according to Si-NMR measurement.

(合成例6:特定シリコンオリゴマー化合物(Si−6)の合成)
テトラメトキシシラン50.0gとグリコール酸15g、2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノール19.7gとを混合し、150℃にて1時間加熱還流させた。反応後、温度を150℃に保ち、真空度を常圧から5mmHgまで、徐々に下げながら揮発成分を留去し、無色液体として特定シロキサンオリゴマー(Si−6)を42.2g得た。GPC測定によるスチレン換算数平均分子量は1,400であり、H−NMRにより測定した、一般式(1)で示される部分構造中に含まれる置換基−O−Q−COORの含有モル分率は38モル%であり、Si−NMR測定により、分岐モル分率(xc+xd+xe)は18モル%であった。
(Synthesis Example 6: Synthesis of specific silicon oligomer compound (Si-6))
Tetramethoxysilane 50.0 g, glycolic acid 15 g, 2,2,3,3-tetrafluoro-1-propanol 19.7 g were mixed and heated to reflux at 150 ° C. for 1 hour. After the reaction, the temperature was maintained at 150 ° C., and the volatile component was distilled off while gradually decreasing the degree of vacuum from normal pressure to 5 mmHg to obtain 42.2 g of a specific siloxane oligomer (Si-6) as a colorless liquid. The number average molecular weight in terms of styrene by GPC measurement is 1,400, and the content mole of the substituent —OQ 1 —COOR 3 contained in the partial structure represented by the general formula (1), measured by H 1 -NMR. The fraction was 38 mol%, and the branched mol fraction (xc + xd + xe) was 18 mol% by Si-NMR measurement.

(合成例7:特定シリコンオリゴマー化合物(Si−7)の合成)
テトラエトキシシラン40.0gと2−シアノエチルトリエトキシシラン10.4g、グリコール酸6.57gとを混合し、150℃にて1時間加熱還流させた。反応後、温度を150℃に保ち、真空度を常圧から5mmHgまで、徐々に下げながら揮発成分を留去し、無色液体として特定シロキサンオリゴマー(Si−7)を33.9g得た。GPC測定によるスチレン換算数平均分子量は820であり、H−NMRにより測定した、一般式(1)で示される部分構造中に含まれる置換基−O−Q−COORの含有モル分率は36モル%であり、Si−NMR測定により、分岐モル分率(xc+xd+xe)は13モル%であった。
(Synthesis Example 7: Synthesis of specific silicon oligomer compound (Si-7))
40.0 g of tetraethoxysilane, 10.4 g of 2-cyanoethyltriethoxysilane, and 6.57 g of glycolic acid were mixed and heated to reflux at 150 ° C. for 1 hour. After the reaction, the temperature was kept at 150 ° C., and the volatile components were distilled off while gradually decreasing the degree of vacuum from normal pressure to 5 mmHg to obtain 33.9 g of a specific siloxane oligomer (Si-7) as a colorless liquid. The number average molecular weight in terms of styrene by GPC measurement is 820, and the content mole fraction of the substituent —OQ 1 —COOR 3 contained in the partial structure represented by the general formula (1) measured by H 1 -NMR. Was 36 mol%, and the branching mole fraction (xc + xd + xe) was 13 mol% by Si-NMR measurement.

(合成例8:特定シリコンオリゴマー化合物(Si−8)の合成)
トリメトキシビニルシラン29.6gとテトラメトキシシラン30.4g、グリコール酸15.2gとを混合し、150℃にて1時間加熱還流させた。反応後、温度を150℃に保ち、真空度を常圧から5mmHgまで、徐々に下げながら揮発成分を留去し、無色液体として特定シロキサンオリゴマー(Si−8)29.1gを得た。GPC測定によるスチレン換算数平均分子量は1,210であった。また、H−NMRにより測定した、一般式(1)で示される部分構造中に含まれる置換基−O−Q−COORに相当する置換基の含有モル分率は32モル%であり、Si−NMR測定による分岐モル分率(xc+xd+xe)は22モル%であった。
(Synthesis Example 8: Synthesis of specific silicon oligomer compound (Si-8))
29.6 g of trimethoxyvinylsilane, 30.4 g of tetramethoxysilane, and 15.2 g of glycolic acid were mixed and heated to reflux at 150 ° C. for 1 hour. After the reaction, the temperature was maintained at 150 ° C., and the volatile components were distilled off while gradually decreasing the degree of vacuum from normal pressure to 5 mmHg to obtain 29.1 g of a specific siloxane oligomer (Si-8) as a colorless liquid. The number average molecular weight in terms of styrene by GPC measurement was 1,210. Moreover, the content mole fraction of the substituent corresponding to the substituent —O—Q 1 —COOR 3 contained in the partial structure represented by the general formula (1) measured by H 1 -NMR is 32 mol%. The branched mole fraction (xc + xd + xe) as measured by Si-NMR was 22 mol%.

(合成例9:特定シリコンオリゴマー化合物(Si−9)の合成)
トリメトキシアリルシラン24gとテトラメトキシシラン22.5g、グリコール酸11.25gとを混合し、150℃にて1時間加熱還流させた。反応後、温度を150℃に保ち、真空度を常圧から5mmHgまで、徐々に下げながら揮発成分を留去し、無色液体として特定シロキサンオリゴマー(Si−9)18.9gを得た。GPC測定によるスチレン換算数平均分子量は1,250であった。また、H−NMRにより測定した、一般式(1)で示される部分構造中に含まれる置換基−O−Q−COORに相当する置換基の含有モル分率は28モル%であり、Si−NMR測定による分岐モル分率(xc+xd+xe)は24モル%であった。
(Synthesis Example 9: Synthesis of specific silicon oligomer compound (Si-9))
24 g of trimethoxyallylsilane, 22.5 g of tetramethoxysilane and 11.25 g of glycolic acid were mixed and heated to reflux at 150 ° C. for 1 hour. After the reaction, the temperature was maintained at 150 ° C., and the volatile component was distilled off while gradually decreasing the degree of vacuum from normal pressure to 5 mmHg to obtain 18.9 g of a specific siloxane oligomer (Si-9) as a colorless liquid. The number average molecular weight in terms of styrene as measured by GPC was 1,250. Moreover, the content mole fraction of the substituent corresponding to the substituent —OQ 1 —COOR 3 contained in the partial structure represented by the general formula (1) measured by H 1 -NMR is 28 mol%. The branched mole fraction (xc + xd + xe) as measured by Si-NMR was 24 mol%.

(合成例10)
特開2007-89735号の実施例及比較例の記載にもとづき、下記の化合物を合成した。

Figure 0005599357
(Synthesis Example 10)
The following compounds were synthesized based on the description of Examples and Comparative Examples in JP-A-2007-89735.
Figure 0005599357

<実施例・比較例>
2.電解液の調製
1M LiPFの炭酸エチレン/炭酸ジエチルの体積比1対1電解液、及び体積比1対3電解液に、下記表1に示したケイ素化合物を、表中に記載の濃度(質量%)となる量で加え各電解液試料を調製した。なお、ケイ素化合物の欄に「−」と記載の試料は、ケイ素化合物が添加されていないことを示している。また、比較例に用いたものは炭酸ビニレン(VC)、並びに、下記構造式のテトラメトキシシラン(R−1)、ビニルトリメトキシシラン(R−2)、環状カーボネート含有ケイ素化合物(R−3)は下記のとおりである。なお、各項目の評価結果を高温サイクル性(表2)、低温放電率(表3)、容量残存率(表4)に区分して示した。なお、比較化合物R−3は特開2007−077075号公報に記載されたものである。
<Examples and comparative examples>
2. Preparation of Electrolyte 1M LiPF 6 ethylene carbonate / diethyl carbonate volume ratio 1: 1 to 1 and volume ratio 1 to 3 in the electrolyte, the silicon compounds shown in Table 1 below were used in the concentration (mass %) To prepare each electrolyte sample. In addition, the sample described as "-" in the column of a silicon compound has shown that the silicon compound is not added. The comparative examples used were vinylene carbonate (VC), tetramethoxysilane (R-1), vinyltrimethoxysilane (R-2), and cyclic carbonate-containing silicon compound (R-3) having the following structural formula. Is as follows. In addition, the evaluation result of each item was divided into high temperature cycle property (Table 2), low temperature discharge rate (Table 3), and capacity remaining rate (Table 4). Comparative compound R-3 is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-077705.

Figure 0005599357
Figure 0005599357

[リチウム二次電池]
正極にコバルト酸リチウム合剤シート(電極容量3.0mAh/cm:アルミ箔ベース、13mmφ)、負極に天然球状グラファイト電極シート(電極容量3.2mAh/cm2:Cu箔ベース、14.5mmφ)、セパレータにPP製多孔質フィルム(厚さ25μm、16mmφ)を用い、下記表2に示す電解液を用いた評価用のリチウム二次電池を作製した。
[Lithium secondary battery]
Lithium cobaltate mixture sheet (electrode capacity 3.0 mAh / cm 2 : aluminum foil base, 13 mmφ) on the positive electrode, natural spherical graphite electrode sheet (electrode capacity 3.2 mAh / cm2: Cu foil base, 14.5 mmφ) on the negative electrode, Using a PP porous film (thickness 25 μm, 16 mmφ) as a separator, a lithium secondary battery for evaluation using an electrolytic solution shown in Table 2 below was produced.

<高温サイクル性評価>
上記の方法で作製した2032形電池を用いて60℃の恒温槽中、4.0mAで電池電圧が4.2Vになるまで1C定電流充電した後、4.2V定電圧において電流値が0.12mAになる、または2時間充電を行い、次に4.0mAで電池電圧が2.75Vになるまで1C定電流放電を行い、1サイクルとした。これを100サイクルに達するまで繰り返した。
<High temperature cycle evaluation>
Using a 2032 type battery produced by the above method, charging at 1 C constant current in a thermostatic bath at 60 ° C. until the battery voltage becomes 4.2 V at 4.0 mA, the current value becomes 0.2 V at 4.2 V constant voltage. The battery was charged at 12 mA or 2 hours, and then at a current of 4.0 mA, 1 C constant current discharge was performed until the battery voltage reached 2.75 V, which was one cycle. This was repeated until 100 cycles were reached.

<低温放電率評価>
上記の方法で作製した2032形電池を用いて30℃に対する−20℃での放電容量率を測定した。30℃の恒温槽中、0.4mAで電池電圧が4.2Vになるまで0.1C定電流充電した後、4.2V定電圧において電流値が0.12mAになる、または2時間充電を行い、次に−20℃の恒温槽中、0.4mAで電池電圧が2.75Vになるまで0.1C定電流放電を行い、放電容量を測定した。
<Low-temperature discharge rate evaluation>
The discharge capacity ratio at −20 ° C. with respect to 30 ° C. was measured using the 2032 type battery produced by the above method. In a 30 ° C constant temperature bath, charge at 0.1 C constant current until the battery voltage reaches 4.2 V at 0.4 mA, then charge at 0.1 V mA at 4.2 V constant voltage, or charge for 2 hours Then, 0.1 C constant current discharge was performed in a thermostatic bath at −20 ° C. until the battery voltage reached 2.75 V at 0.4 mA, and the discharge capacity was measured.

<自己放電特性評価>
上記の方法で作製した2032形電池を用いて、30℃の環境下、0.4mAで電池電圧が4.2Vになるまで0.1C定電流充電した後、4.2V定電圧において電流値が0.12mAになる、または2時間充電を行い、0.4mAで電池電圧が2.75Vになるまで0.1C定電流放電を行い、初期放電容量を測定した。さらに、0.4mAで電池電圧が4.2Vになるまで0.1C定電流充電した後、4.2V定電圧において電流値が0.12mAになる、または2時間充電を行った後、電池を45℃の環境下で30日間放置した。その後、30℃の環境に取り出した後、同様の放電条件にて放電を行ったときの放電容量を測定した。
<Self-discharge characteristic evaluation>
Using the 2032 type battery produced by the above method, after charging at a constant current of 0.1 C until the battery voltage becomes 4.2 V at 0.4 mA in an environment of 30 ° C., the current value is 4.2 V constant voltage. The battery was charged at 0.12 mA or 2 hours, 0.1 C constant current discharge was performed at 0.4 mA until the battery voltage reached 2.75 V, and the initial discharge capacity was measured. Furthermore, after charging at a constant current of 0.1 C until the battery voltage reaches 4.2 V at 0.4 mA, the current value becomes 0.12 mA at a constant voltage of 4.2 V, or after charging for 2 hours, It was left for 30 days in an environment of 45 ° C. Then, after taking out to 30 degreeC environment, the discharge capacity when discharging on the same discharge conditions was measured.

Figure 0005599357
Figure 0005599357

表1に示すように、実施例(試料101〜113)の2032形非水電解液二次電池では、比較例(試料c11〜c17)の2032形非水電解液二次電池よりも、100サイクル目の容量維持率が優れていることが確認された。この結果は、実施例の電池に係る電極において、電解液に添加した特定ケイ素化合物の作用により電極表面に良好なSEI(Solid Electrolyte Interface)被膜が形成され、電解液の分解が抑制されたことに起因しているものと考えられる。特定ケイ素化合物により形成されたSEIは、高温、高電圧下において、カーボネート系化合物で進行する脱炭酸のような分解反応を起こすこと無く、安定であることが推定される。   As shown in Table 1, in the 2032 type nonaqueous electrolyte secondary battery of the example (samples 101 to 113), 100 cycles compared to the 2032 type nonaqueous electrolyte secondary battery of the comparative example (samples c11 to c17). It was confirmed that the eye capacity retention rate was excellent. As a result, in the electrode according to the battery of the example, a good SEI (Solid Electrolyte Interface) film was formed on the electrode surface by the action of the specific silicon compound added to the electrolytic solution, and the decomposition of the electrolytic solution was suppressed. It is thought that it is caused. It is estimated that SEI formed with a specific silicon compound is stable without causing a decomposition reaction such as decarboxylation that proceeds with a carbonate-based compound under high temperature and high voltage.

Figure 0005599357
Figure 0005599357

表2に示すように、実施例1(試料201〜206)の2032形非水電解液二次電池では、比較例(試料c21〜c25)の2032形非水電解液二次電池よりも、低温放電率が優れていることが確認された。この結果は、実施例の電池に係る電極表面において形成されたSEI被膜のTgが、比較例の電池に係る電極表面において形成された被膜よりも低く、低温における被膜中のリチウムイオン伝導性が高いことに起因すると推定している。   As shown in Table 2, the 2032 type nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 1 (samples 201 to 206) has a lower temperature than the 2032 type nonaqueous electrolyte secondary battery of the comparative example (samples c21 to c25). It was confirmed that the discharge rate was excellent. This result shows that the Tg of the SEI film formed on the electrode surface according to the battery of the example is lower than the film formed on the electrode surface according to the battery of the comparative example, and the lithium ion conductivity in the film at low temperature is high. It is presumed to be caused by that.

Figure 0005599357
表3に示すように、実施例(試料301〜306)の2032形非水電解液二次電池では、比較例(試料c31〜35)の2032形非水電解液二次電池よりも、自己放電特性が優れていることが確認された。この結果は、実施例の電池にかかる電極表面において、形成された被膜により電解液の分解が抑制されたことに起因すると推定している。また、正極表面において、形成された被膜により正極が安定化され、正極の自己分解を抑制したことに起因すると推定している。
Figure 0005599357
As shown in Table 3, the 2032 type nonaqueous electrolyte secondary battery of the example (samples 301 to 306) is more self-discharged than the 2032 type nonaqueous electrolyte secondary battery of the comparative example (samples c31 to 35). It was confirmed that the characteristics were excellent. This result is presumed to be caused by the fact that decomposition of the electrolytic solution was suppressed by the formed film on the electrode surface of the battery of the example. Further, it is presumed that the positive electrode is stabilized on the surface of the positive electrode by the formed film and the self-decomposition of the positive electrode is suppressed.

1 正極導電材
2 正極活物質
3 負極導電材
4 負極活物質
5 電解液
6 動作手段
7 配線
10 リチウムイオン二次電池
12 セパレータ
14 正極シート
16 負極シート
18 負極を兼ねる外装缶
20 絶縁板
22 封口板
24 正極集電
26 ガスケット
28 圧力感応弁体
30 電流遮断素子
100 有底筒型形状リチウム二次電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode conductive material 2 Positive electrode active material 3 Negative electrode conductive material 4 Negative electrode active material 5 Electrolyte 6 Operation means 7 Wiring 10 Lithium ion secondary battery 12 Separator 14 Positive electrode sheet 16 Negative electrode sheet 18 The outer can 20 which also serves as a negative electrode Insulating plate 22 Sealing plate 24 Cathode current collector 26 Gasket 28 Pressure sensitive valve element 30 Current interrupting element 100 Bottomed cylindrical lithium secondary battery

Claims (10)

周期律表第一族又は第二族に属する金属イオンもしくはその塩と、下記一般式(1)で表される部分構造を含むシロキサンオリゴマー0.005〜10質量%とを、有機溶媒中に含有することを特徴とする非水二次電池用電解液。
Figure 0005599357
(前記一般式(1)中、Rアルキル基、アルケニル基または−OR基を表す。Rはアルキル基またはアルケニル基を表す。R又は−ORの少なくとも一部は下記一般式(2)で表される置換基である。但し、前記シロキサンオリゴマーに含まれる一般式(1)で表される全部分構造におけるRと−ORの総モル量に対する、下記一般式(2)で表される置換基のモル分率は5モル%以上である。)
Figure 0005599357
(前記一般式(2)中、Qはアルキレン基を表し、Rはアルキル基を表す。)
A metal ion belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table or a salt thereof, and 0.005 to 10% by mass of a siloxane oligomer containing a partial structure represented by the following general formula (1) are contained in an organic solvent. An electrolyte for a non-aqueous secondary battery.
Figure 0005599357
(In the general formula (1), R 1 represents an alkyl group, an alkenyl group or —OR 2 group. R 2 represents an alkyl group or an alkenyl group. At least a part of R 1 or —OR 2 represents the following general formula. The substituent represented by (2), provided that the following general formula (2) with respect to the total molar amount of R 1 and —OR 2 in the entire partial structure represented by the general formula (1) contained in the siloxane oligomer: The molar fraction of the substituent represented by) is 5 mol% or more.)
Figure 0005599357
(In the general formula (2), Q 1 represents an alkylene group, and R 3 represents an alkyl group.)
前記シロキサンオリゴマーが、下記一般式(1−a)、一般式(1−b)、一般式(1−c)、一般式(1−d)、及び一般式(1−e)からなる群より選択される部分構造を含み、且つ、下記一般式(1−a)、一般式(1−b)、一般式(1−c)、一般式(1−d)、及び一般式(1−e)で表される部分構造のモル分率を、それぞれxa、xb、xc、xd及びxeとした時に、xc+xd+xeで表される分岐モル分率が40モル%以下であるシロキサンオリゴマーである請求項1に記載の非水二次電池用電解液。
Figure 0005599357
(前記一般式(1−a)〜一般式(1−e)中、*及び**は、他の部分構造との連結部位であり、一般式(1−a)〜一般式(1−e)で表される部分構造が連結する場合、**と*との部位で連結する。R及びRは、それぞれ前記一般式(1)におけるR及びRと同義である。)
The siloxane oligomer is selected from the group consisting of the following general formula (1-a), general formula (1-b), general formula (1-c), general formula (1-d), and general formula (1-e). Including a selected partial structure, and the following general formula (1-a), general formula (1-b), general formula (1-c), general formula (1-d), and general formula (1-e) 2. A siloxane oligomer having a branched mole fraction represented by xc + xd + xe of 40 mol% or less, where xa, xb, xc, xd, and xe are the molar fractions of the partial structure represented by Electrolyte for non-aqueous secondary batteries as described in 2.
Figure 0005599357
(In the general formula (1-a) to the general formula (1-e), * and ** are linking sites with other partial structures, and the general formula (1-a) to the general formula (1-e When the partial structures represented by) are linked, they are linked at the position of ** and * .R 1 and R 2 are respectively synonymous with R 1 and R 2 in the general formula (1).
前記一般式(2)が下記一般式(3)で表されることを特徴とする請求項1又は2に記載の非水二次電池用電解液。
Figure 0005599357
(前記一般式(3)中、Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、又はアリール基を表す。)
The said general formula (2) is represented by the following general formula (3), The electrolyte solution for nonaqueous secondary batteries of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
Figure 0005599357
(In the general formula (3), each R 4 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group.)
前記置換基R及びRが炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数2〜4のアルケニル基である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。 The substituents R 1 and R 2 are electrolyte for a non-aqueous secondary battery according to claims 1 is an alkyl group or an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms having 1 to 4 carbon atoms in any one of claims 3 liquid. 前記置換基Qが炭素数1〜5のアルキレン基である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。 Non-aqueous liquid electrolyte for a secondary battery according to any one of claims 1 to 4 wherein the substituent Q 1 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. 前記置換基R が炭素数1〜4のアルキル基である、あるいはが水素原子もしくは炭素数1〜4のアルキル基である請求項3に記載の非水二次電池用電解液。 The electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery according to claim 3, wherein the substituent R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or R 4 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. 前記置換基Rが無置換のアルキル基、シアノ基で置換されたアルキル基、又はハロゲン原子で置換されたアルキル基である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。 The non-aqueous two according to any one of claims 1 to 6, wherein the substituent R 2 is an unsubstituted alkyl group, an alkyl group substituted with a cyano group, or an alkyl group substituted with a halogen atom. Secondary battery electrolyte. 前記シロキサンオリゴマーに含まれる一般式(1)で表される部分構造中、−ORが前記一般式(2)で表される置換基であり、前記シロキサンオリゴマーに含まれる一般式(1)で表される全部分構造におけるRと−ORの総モル量に対する前記一般式(2)で表される置換基のモル分率が25モル%以上75モル%以下である請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。 In the partial structure represented by the general formula (1) contained in the siloxane oligomer, —OR 2 is a substituent represented by the general formula (2), and the general formula (1) contained in the siloxane oligomer. The mole fraction of the substituent represented by the general formula (2) with respect to the total molar amount of R 1 and —OR 2 in the entire partial structure represented is 25 mol% or more and 75 mol% or less. The electrolyte solution for nonaqueous secondary batteries of any one of claim | item 7. 周期律表第一族又は第二族に属する金属イオンもしくはその塩がリチウムイオンもしくはその塩である請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。   The electrolyte for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 8, wherein the metal ion or salt thereof belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table is lithium ion or a salt thereof. 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液と、周期律表第一族又は第二族に属する金属イオンの挿入放出が可能な正極と、当該イオンの挿入放出又は溶解析出が可能な負極とを備える二次電池。
The electrolyte for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 9, a positive electrode capable of inserting and releasing metal ions belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and the ions A secondary battery comprising a negative electrode capable of insertion / release or dissolution / deposition.
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