JP5699465B2 - Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery using the same - Google Patents
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Description
本発明は、非水系電解液及びそれを用いたリチウム二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and a lithium secondary battery using the same.
リチウム二次電池はエネルギー密度が高く、しかも自己放電を起こしにくいという利点がある。そこで近年、携帯電話やノートパソコン、PDA等の民生用モバイル機器用の電源その他に広く利用されている。
通常のリチウム二次電池用の電解液は、支持電解質であるリチウム塩と非水溶媒を主成分とする。用いられる非水溶媒は、リチウム塩を解離させるために高い誘電率を有すること、広い温度領域で高いイオン伝導度を発現させること、及び、電池中で安定であること等が要求される。これらの要求を一つの溶媒で達成するのは困難であるので、通常は、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等に代表される高沸点溶媒と、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の低沸点溶媒とを組み合わせて、非水溶媒として使用している。
Lithium secondary batteries have the advantages of high energy density and less self-discharge. Therefore, in recent years, it has been widely used as a power source for consumer mobile devices such as mobile phones, notebook computers, and PDAs.
An electrolytic solution for a normal lithium secondary battery has a lithium salt as a supporting electrolyte and a nonaqueous solvent as main components. The non-aqueous solvent used is required to have a high dielectric constant in order to dissociate the lithium salt, to exhibit high ionic conductivity in a wide temperature range, and to be stable in the battery. Since it is difficult to achieve these requirements with a single solvent, usually a combination of a high boiling point solvent typified by propylene carbonate, ethylene carbonate and the like and a low boiling point solvent such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, Used as a non-aqueous solvent.
また、リチウム二次電池は、初期容量、レート特性、サイクル特性、高温保存特性、低温特性、連続充電特性、自己放電特性、過充電防止特性等の様々な特性が評価され、これらの特性を改良するために種々の助剤を電解液に少量含有させる方法がこれまで数多く報告されてきた。例えば助剤としてフッ素置換芳香族化合物を含有させることが提案されている。特許文献1では、リン酸エステル化合物とハロゲン置換フェニル基を有するエーテル又はエステル化合物とを含有した電解液を用いた非水電解液二次電池が開示されている。具体的にはリン酸トリメチル(TMP)と3−フルオロアニソールを含んだ電解液を用いることで、45℃保存時の自己放電特性が改善するとされる。また特許文献2には、1−アセトキシ−2−フルオロベンゼン、1−アセトキシ−3−フルオロベンゼン、1−アセトキシ−4−フルオロベンゼンなどの芳香族化合物が電池の添加剤として有効であると記載されているが、具体的にどの特性を向上させるかについては明らかにされていない。 In addition, lithium secondary batteries have been evaluated for various characteristics such as initial capacity, rate characteristics, cycle characteristics, high temperature storage characteristics, low temperature characteristics, continuous charge characteristics, self-discharge characteristics, overcharge prevention characteristics, etc. For this purpose, many methods have been reported so far in which various auxiliary agents are contained in the electrolyte solution in small amounts. For example, it has been proposed to contain a fluorine-substituted aromatic compound as an auxiliary agent. Patent Document 1 discloses a non-aqueous electrolyte secondary battery using an electrolytic solution containing a phosphate ester compound and an ether or ester compound having a halogen-substituted phenyl group. Specifically, self-discharge characteristics during storage at 45 ° C. are improved by using an electrolytic solution containing trimethyl phosphate (TMP) and 3-fluoroanisole. Patent Document 2 describes that aromatic compounds such as 1-acetoxy-2-fluorobenzene, 1-acetoxy-3-fluorobenzene, and 1-acetoxy-4-fluorobenzene are effective as an additive for batteries. However, it has not been clarified as to what specific characteristics should be improved.
近年、リチウム二次電池に対する高性能化への要求はますます高くなっており、高容量、サイクル特性、高温保存特性、連続充電特性、過充電特性等の諸特性を、高い次元で共に達成することが求められている。中でも、過充電特性などの安全性の改善は急務となっている。しかしながら過充電特性を向上させるために電解液に添加剤を含有させると、保存特性が悪化するというデメリットを伴うことが多かった。後に比較例として記載するが、特許文献1で開示されている電解液を用いると保存特性の著しい悪化が見られた。 In recent years, the demand for higher performance of lithium secondary batteries has been increasing, and various characteristics such as high capacity, cycle characteristics, high-temperature storage characteristics, continuous charge characteristics, and overcharge characteristics can be achieved together at a high level. It is demanded. Above all, improvement of safety such as overcharge characteristics is urgent. However, when an additive is added to the electrolytic solution in order to improve the overcharge characteristics, the storage characteristics are often deteriorated. Although it describes later as a comparative example, when the electrolyte solution currently disclosed by patent document 1 was used, the remarkable deterioration of a storage characteristic was seen.
本発明は上記の課題に鑑みて創案されたもので、過充電特性が向上し、且つ、保存特性が改善された電解液及びリチウム二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an electrolytic solution and a lithium secondary battery having improved overcharge characteristics and improved storage characteristics.
本発明の発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、飽和環状カーボネート、鎖状カーボネート及び脂肪族カルボン酸エステルからなる群から選ばれたものを合
計割合で90容量%を超えて含有し、さらに特定構造のフッ素置換芳香族エステル化合物が該非水電解液の重量に対して特定量含有することを特徴とする非水系電解液を用いることにより、過充電特性が向上し、且つ、保存特性が改善されることを見出し、本発明を完成させた。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventor of the present invention has obtained 90% by volume in total of those selected from the group consisting of saturated cyclic carbonates, chain carbonates and aliphatic carboxylic acid esters. Overcharge characteristics are improved by using a non-aqueous electrolyte characterized by containing a specific amount of the fluorine-substituted aromatic ester compound in a specific amount with respect to the weight of the non-aqueous electrolyte. And it discovered that a preservation | save characteristic was improved and completed this invention.
即ち、本発明の要旨は、次に示すとおりである。
[1]リチウム塩が非水系有機溶媒に溶解されてなる非水系電解液において、該非水系有機溶媒は、飽和環状カーボネート、鎖状カーボネート及び脂肪族カルボン酸エステルからなる群から選ばれた少なくとも1種以上を合計割合で90容量%を超えて含有し、さらに下記一般式(1)で表されるフッ素置換芳香族エステル化合物が、該非水電解液全体の重量に対して0.01〜10重量%含有することを特徴とする非水系電解液。
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] In a non-aqueous electrolyte solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous organic solvent, the non-aqueous organic solvent is at least one selected from the group consisting of saturated cyclic carbonates, chain carbonates, and aliphatic carboxylic acid esters. The total amount of the fluorine-substituted aromatic ester compound represented by the following general formula (1) is 0.01 to 10% by weight with respect to the total weight of the non-aqueous electrolyte. A non-aqueous electrolyte characterized by that.
(式中、R1はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基であり、
Xはフッ素原子又は炭素数1〜12のフッ素置換アルキル基であり、nは1〜4の整数である)
[2] 飽和環状カーボネートとして、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート
、ブチレンカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネート及びジフルオロエチレンカーボネートからなる群から選ばれた少なくとも1種以上を含有することを特徴とする上記[1]に記載の非水系電解液。
[3] 鎖状カーボネートとして、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート及びエチルプロピルカーボネートからなる群から選ばれた少なくとも1種以上を含有することを特徴とする上記[1]又は[2]に記載の非水系電解液。
[4] 脂肪族カルボン酸エステルとして、下記一般式(2)で表される化合物群から選ばれた少なくとも1種以上を含有することを特徴とする上記[1]ないし[3]に記載の非水系電解液。
(In the formula, R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom,
X is a fluorine atom or a C1-C12 fluorine-substituted alkyl group, and n is an integer of 1-4.
[2] The saturated cyclic carbonate contains at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, monofluoroethylene carbonate, and difluoroethylene carbonate. Non-aqueous electrolyte.
[3] The above [1] or [3], wherein the chain carbonate contains at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, and ethyl propyl carbonate. 2].
[4] The non-setting according to [1] to [3], wherein the aliphatic carboxylic acid ester contains at least one selected from the group of compounds represented by the following general formula (2): Aqueous electrolyte.
(式中、R2及びR3は、それぞれフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表し、それぞれが同一でも異なっていてもよい。)
[5] 該非水電解液が、さらに不飽和環状カーボネート、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、スルトン及びサルファイトからなる群から選ばれた少なくとも1種以上を該非水電解液全体の重量に対して0.01〜10重量%含有することを特徴とする上記[1]ないし[4]のいずれかに記載の非水系電解液。
[6] リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極及び正極、並びに非水系電解液を含む非
水系電解液電池であって、該非水系電解液が上記[1]ないし[5]のいずれかに記載の非水系電解液であることを特徴とするリチウム二次電池。
(In the formula, R 2 and R 3 each represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, and each may be the same or different.)
[5] The non-aqueous electrolyte further comprises at least one selected from the group consisting of unsaturated cyclic carbonates, monofluorophosphates, difluorophosphates, sultone, and sulfites, based on the total weight of the non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte solution according to any one of the above [1] to [4], which is contained in an amount of 0.01 to 10% by weight.
[6] A non-aqueous electrolyte battery including a negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and a non-aqueous electrolyte solution, wherein the non-aqueous electrolyte solution is any one of [1] to [5]. A lithium secondary battery, which is a non-aqueous electrolyte.
本発明によれば、リチウム二次電池に使用した際に、過充電特性を大幅に向上させ、且つ、保存特性も改善させることができる電解液及び該電解液を用いた優れたリチウム二次電池を提供することができる。 According to the present invention, when used in a lithium secondary battery, the overcharge characteristics can be greatly improved and the storage characteristics can be improved, and an excellent lithium secondary battery using the electrolyte Can be provided.
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。
本発明のリチウム二次電池は、非水系電解液と、正極及び負極とを備えて構成される。また、本発明のリチウム二次電池はその他の構成要素を備えていても良い。
[I.非水系電解液]
本発明の非水系電解液(以下適宜、「本発明における非水系電解液」という)は、リチウム塩が非水系有機溶媒に溶解されてなる非水系電解液であって、該非水系有機溶媒は飽和環状カーボネート、鎖状カーボネート及び脂肪族カルボン酸エステルからなる群から選ばれた少なくとも1種以上を合計割合で90容量%を超えて含有し、さらに下記一般式(1)で表されるフッ素置換芳香族エステル化合物(以下適宜、「本発明におけるフッ素置換芳香族エステル化合物」という)を、該非水電解液の重量に対して0.01〜10重量%含有する非水系電解液である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
The lithium secondary battery of the present invention includes a non-aqueous electrolyte, a positive electrode, and a negative electrode. In addition, the lithium secondary battery of the present invention may include other components.
[I. Non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention (hereinafter appropriately referred to as “non-aqueous electrolyte solution in the present invention”) is a non-aqueous electrolyte solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous organic solvent, and the non-aqueous organic solvent is saturated. Fluorine-substituted fragrance containing at least one selected from the group consisting of cyclic carbonates, chain carbonates and aliphatic carboxylic acid esters in a total ratio exceeding 90% by volume, and further represented by the following general formula (1) A non-aqueous electrolyte solution containing 0.01 to 10% by weight of a group ester compound (hereinafter referred to as “the fluorine-substituted aromatic ester compound in the present invention” as appropriate) based on the weight of the non-aqueous electrolyte solution.
(式中、R1はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基であり、
Xはフッ素原子又は炭素数1〜12のフッ素置換アルキル基であり、nは1〜4の整数である)
[1.フッ素置換芳香族エステル化合物]
[1−1.種類]
本発明における非水系電解液には下記一般式(1)で表されるフッ素置換芳香族エステル化合物が含有される。
(In the formula, R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom,
X is a fluorine atom or a C1-C12 fluorine-substituted alkyl group, and n is an integer of 1-4.
[1. Fluorine-substituted aromatic ester compound]
[1-1. type]
The non-aqueous electrolyte solution in the present invention contains a fluorine-substituted aromatic ester compound represented by the following general formula (1).
(式中、R1はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基であり、
Xはフッ素原子又は炭素数1〜12のフッ素置換アルキル基であり、nは1〜4の整数である)
上記一般式(1)において、R1は炭化水素基であり、フッ素置換されていてもよい。またR1として好ましい炭化水素基の例はアルキル基、アリール基、アルケニル基、アラルキル基などが挙げられる。なかでもアルキル基、アリール基が好ましく、より好ましくはアルキル基である。
(In the formula, R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom,
X is a fluorine atom or a C1-C12 fluorine-substituted alkyl group, and n is an integer of 1-4.
In the general formula (1), R 1 is a hydrocarbon group and may be substituted with fluorine. Examples of preferred hydrocarbon groups as R 1 include alkyl groups, aryl groups, alkenyl groups, aralkyl groups, and the like. Of these, an alkyl group and an aryl group are preferable, and an alkyl group is more preferable.
R1がアルキル基の場合、そのアルキル基の炭素数は通常1〜12、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜4、さらに好ましくは1〜2、最も好ましくは1である。炭素数が
多すぎるとフッ素置換芳香族エステル化合物の非水系電解液に対する溶解性が悪くなり、効果を十分発揮しない虞がある。Rとして好ましいアルキル基の具体例は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基などが挙げられる。この中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基がより好ましく、メチル基、エチル基がさらに好ましく、メチル基が最も好ましい。
When R 1 is an alkyl group, the alkyl group usually has 1 to 12, preferably 1 to 8, more preferably 1 to 4, more preferably 1 to 2, and most preferably 1. If the number of carbon atoms is too large, the solubility of the fluorine-substituted aromatic ester compound in the non-aqueous electrolyte solution is deteriorated, and the effect may not be sufficiently exhibited. Specific examples of preferred alkyl groups for R include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, octyl and the like. Among these, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group are more preferable, a methyl group and an ethyl group are more preferable, and a methyl group is most preferable.
R1がアルケニル基の場合、そのアルケニル基の炭素数は通常2〜12、好ましくは2〜8、より好ましくは2〜4、さらに好ましくは2〜3、最も好ましくは2である。炭素数が多すぎるとフッ素置換芳香族エステル化合物の非水系電解液に対する溶解性が悪くなり、効果を十分発揮しない虞がある。Rとして好ましいアルケニル基の具体例としては、ビニル基、イソプロペニル基、アリル基などが挙げられる。この中でもビニル基がより好ましい。 When R 1 is an alkenyl group, the carbon number of the alkenyl group is usually 2 to 12, preferably 2 to 8, more preferably 2 to 4, more preferably 2 to 3, and most preferably 2. If the number of carbon atoms is too large, the solubility of the fluorine-substituted aromatic ester compound in the non-aqueous electrolyte solution is deteriorated, and the effect may not be sufficiently exhibited. Specific examples of preferred alkenyl groups for R include vinyl, isopropenyl, and allyl groups. Among these, a vinyl group is more preferable.
R1がアリール基の場合、そのアリール基の炭素数は通常6〜12である。具体例としてはフェニル基、トリル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、イソプロピル基、t−ブチルフェニル基、t−アミルフェニル基、シクロヘキシルフェニル基、α−ナフチル基、β−ナフチル基などが挙げられる。この中でもフェニル基、t−ブチルフェニル基、t−アミルフェニル基がより好ましい。 When R 1 is an aryl group, the aryl group usually has 6 to 12 carbon atoms. Specific examples include phenyl group, tolyl group, ethylphenyl group, dimethylphenyl group, isopropyl group, t-butylphenyl group, t-amylphenyl group, cyclohexylphenyl group, α-naphthyl group, β-naphthyl group and the like. . Among these, a phenyl group, a t-butylphenyl group, and a t-amylphenyl group are more preferable.
R1がアラルキル基の場合、そのアラルキル基の炭素数は通常7〜12である。具体例としてはベンジル基、α-フェネチル基、β-フェネチル基などが挙げられる。これらの中でもベンジル基がより好ましい。
またR1については、炭化水素基を構成する水素原子の一部または全てがフッ素原子で置換されていてもよい。具体例としては、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリメチルフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、モノフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基などが挙げられる。
When R 1 is an aralkyl group, the aralkyl group usually has 7 to 12 carbon atoms. Specific examples include benzyl group, α-phenethyl group, β-phenethyl group and the like. Among these, a benzyl group is more preferable.
As for R 1 , some or all of the hydrogen atoms constituting the hydrocarbon group may be substituted with fluorine atoms. Specific examples include a monofluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trimethylfluoromethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, a pentafluoroethyl group, a monofluorophenyl group, and a pentafluorophenyl group.
上記一般式(1)において、Xはフッ素原子または炭素数1〜12のフッ素置換アルキル基であり、好ましくはフッ素原子である。
Xがフッ素置換アルキル基である場合、そのアルキル基の炭素数は通常1〜12、好ましくは1〜8、より好ましくは1〜4、さらに好ましくは1〜2、最も好ましくは1であ
る。Xとして好ましいフッ素置換アルキル基の具体例としては、モノフルオロメチル基、
ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロドデシル基などが挙げられる。これら中でも、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基が好ましく、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基がより好ましく、トリフルオロメチル基が最も好ましい。
In the general formula (1), X is a fluorine atom or a fluorine-substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, preferably a fluorine atom.
When X is a fluorine-substituted alkyl group, the alkyl group usually has 1 to 12, preferably 1 to 8, more preferably 1 to 4, still more preferably 1 to 2, and most preferably 1. Specific examples of the preferred fluorine-substituted alkyl group as X include a monofluoromethyl group,
Examples include a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, a pentafluoroethyl group, a perfluorobutyl group, a perfluorooctyl group, and a perfluorododecyl group. Among these, a monofluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, and a pentafluoroethyl group are preferable, and a monofluoromethyl group, a difluoromethyl group, and a trifluoromethyl group are more preferable. Preferred is a trifluoromethyl group.
また上記一般式(1)において、nは1〜4の整数であり、好ましくは1〜3、より好
ましくは1である。n数が大きくなると高価となり入手が難しくなり、リチウム二次電池では使用しにくい傾向が有る。
本発明におけるフッ素置換芳香族エステル化合物は、その分子量が通常150以上、ま
た通常400以下、好ましくは250以下である。この範囲の上限を上回ると、本発明における非水系電解液に対する溶解性が低下する可能性があり、本発明の効果を十分に発揮できない虞がある。
Moreover, in the said General formula (1), n is an integer of 1-4, Preferably it is 1-3, More preferably, it is 1. When n number becomes large, it becomes expensive and difficult to obtain, and tends to be difficult to use in a lithium secondary battery.
The molecular weight of the fluorine-substituted aromatic ester compound in the present invention is usually 150 or more, and usually 400 or less, preferably 250 or less. If the upper limit of this range is exceeded, the solubility in the non-aqueous electrolyte in the present invention may be lowered, and the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited.
本発明におけるフッ素置換芳香族エステル化合物の具体例を挙げると、
2−フルオロフェニルアセテート、
3−フルオロフェニルアセテート、
4−フルオロフェニルアセテート、
2,3−ジフルオロフェニルアセテート、
2,4−ジフルオロフェニルアセテート、
2,5−ジフルオロフェニルアセテート、
2,6−ジフルオロフェニルアセテート、
3,4−ジフルオロフェニルアセテート、
3,5−ジフルオロフェニルアセテート、
2,3,4−トリフルオロフェニルアセテート、
2,3,5−トリフルオロフェニルアセテート、
2,3,6−トリフルオロフェニルアセテート、
2,4,5−トリフルオロフェニルアセテート、
2,4,6−トリフルオロフェニルアセテート、
3,4,5−トリフルオロフェニルアセテート、
2,3,4,5−テトラフルオロフェニルアセテート、
等のフッ素置換フェニルアセテート類;
2−トリフルオロメチルフェニルアセテート、
3−トリフルオロメチルフェニルアセテート、
4−トリフルオロメチルフェニルアセテート、
2,3−ビス(トリフルオロメチル)フェニルアセテート、
2,4−ビス(トリフルオロメチル)フェニルアセテート、
2,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニルアセテート、
2,6−ビス(トリフルオロメチル)フェニルアセテート、
3,4−ビス(トリフルオロメチル)フェニルアセテート、
3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニルアセテート、
等のフッ素置換アルキルフェニルアセテート類;
2−フルオロフェニルプロピオネート、
3−フルオロフェニルプロピオネート、
4−フルオロフェニルプロピオネート、
2,3−ジフルオロフェニルプロピオネート、
2,4−ジフルオロフェニルプロピオネート、
2,5−ジフルオロフェニルプロピオネート、
2,6−ジフルオロフェニルプロピオネート、
3,4−ジフルオロフェニルプロピオネート、
3,5−ジフルオロフェニルプロピオネート、
2,3,4−トリフルオロフェニルプロピオネート、
2,3,5−トリフルオロフェニルプロピオネート、
2,3,6−トリフルオロフェニルプロピオネート、
2,4,5−トリフルオロフェニルプロピオネート、
2,4,6−トリフルオロフェニルプロピオネート、
3,4,5−トリフルオロフェニルプロピオネート、
2,3,4,5−テトラフルオロフェニルプロピオネート、
等のフッ素置換フェニルプロピオネート類;
2−トリフルオロメチルフェニルプロピオネート、
3−トリフルオロメチルフェニルプロピオネート、
4−トリフルオロメチルフェニルプロピオネート、
2,3−ビス(トリフルオロメチル)フェニルプロピオネート、
2,4−ビス(トリフルオロメチル)フェニルプロピオネート、
2,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニルプロピオネート、
2,6−ビス(トリフルオロメチル)フェニルプロピオネート、
3,4−ビス(トリフルオロメチル)フェニルプロピオネート、
3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニルプロピオネート、
等のフッ素置換アルキルフェニルプロピオネート類;
2−フルオロフェニルブチレート、
3−フルオロフェニルブチレート、
4−フルオロフェニルブチレート、
2,3−ジフルオロフェニルブチレート、
2,4−ジフルオロフェニルブチレート、
2,5−ジフルオロフェニルブチレート、
2,6−ジフルオロフェニルブチレート、
3,4−ジフルオロフェニルブチレート、
3,5−ジフルオロフェニルブチレート、
2,3,4−トリフルオロフェニルブチレート、
2,3,5−トリフルオロフェニルブチレート、
2,3,6−トリフルオロフェニルブチレート、
2,4,5−トリフルオロフェニルブチレート、
2,4,6−トリフルオロフェニルブチレート、
3,4,5−トリフルオロフェニルブチレート、
2,3,4,5−テトラフルオロフェニルブチレート、
等のフッ素置換フェニルブチレート類;
2−フルオロフェニルブチレート、
3−フルオロフェニルブチレート、
4−フルオロフェニルブチレート、
2,3−ジフルオロフェニルブチレート、
2,4−ジフルオロフェニルブチレート、
2,5−ジフルオロフェニルブチレート、
2,6−ジフルオロフェニルブチレート、
3,4−ジフルオロフェニルブチレート、
3,5−ジフルオロフェニルブチレート、
2,3,4−トリフルオロフェニルブチレート、
2,3,5−トリフルオロフェニルブチレート、
2,3,6−トリフルオロフェニルブチレート、
2,4,5−トリフルオロフェニルブチレート、
2,4,6−トリフルオロフェニルブチレート、
3,4,5−トリフルオロフェニルブチレート、
2,3,4,5−テトラフルオロフェニルブチレート、
等のフッ素置換フェニルブチレート類;
2−フルオロフェニルベンゾエート、
3−フルオロフェニルベンゾエート、
4−フルオロフェニルベンゾエート、
2,3−ジフルオロフェニルベンゾエート、
2,4−ジフルオロフェニルベンゾエート、
2,5−ジフルオロフェニルベンゾエート、
2,6−ジフルオロフェニルベンゾエート、
3,4−ジフルオロフェニルベンゾエート、
3,5−ジフルオロフェニルベンゾエート、
2,3,4−トリフルオロフェニルベンゾエート、
2,3,5−トリフルオロフェニルベンゾエート、
2,3,6−トリフルオロフェニルベンゾエート、
2,4,5−トリフルオロフェニルベンゾエート、
2,4,6−トリフルオロフェニルベンゾエート、
3,4,5−トリフルオロフェニルベンゾエート、
2,3,4,5−テトラフルオロフェニルベンゾエート、
等のフッ素置換フェニルベンゾエート類;
2−フルオロフェニルアクリレート、
3−フルオロフェニルアクリレート、
4−フルオロフェニルアクリレート、
2,3−ジフルオロフェニルアクリレート、
2,4−ジフルオロフェニルアクリレート、
2,5−ジフルオロフェニルアクリレート、
2,6−ジフルオロフェニルアクリレート、
3,4−ジフルオロフェニルアクリレート、
3,5−ジフルオロフェニルアクリレート、
2,3,4−トリフルオロフェニルアクリレート、
2,3,5−トリフルオロフェニルアクリレート、
2,3,6−トリフルオロフェニルアクリレート、
2,4,5−トリフルオロフェニルアクリレート、
2,4,6−トリフルオロフェニルアクリレート、
3,4,5−トリフルオロフェニルアクリレート、
2,3,4,5−テトラフルオロフェニルアクリレート、
等のフッ素置換フェニルアクリレート類;
2−フルオロフェニルジフルオロアセテート、
3−フルオロフェニルジフルオロアセテート、
4−フルオロフェニルジフルオロアセテート、
2,3−ジフルオロフェニルジフルオロアセテート、
2,4−ジフルオロフェニルジフルオロアセテート、
2,5−ジフルオロフェニルジフルオロアセテート、
2,6−ジフルオロフェニルジフルオロアセテート、
3,4−ジフルオロフェニルジフルオロアセテート、
3,5−ジフルオロフェニルジフルオロアセテート、
2,3,4−トリフルオロフェニルジフルオロアセテート、
2,3,5−トリフルオロフェニルジフルオロアセテート、
2,3,6−トリフルオロフェニルジフルオロアセテート、
2,4,5−トリフルオロフェニルジフルオロアセテート、
2,4,6−トリフルオロフェニルジフルオロアセテート、
3,4,5−トリフルオロフェニルジフルオロアセテート、
2,3,4,5−テトラフルオロフェニルジフルオロアセテート、
等のフッ素置換フェニルジフルオロアセテート類;
2−フルオロフェニルトリフルオロアセテート、
3−フルオロフェニルトリフルオロアセテート、
4−フルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,3−ジフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,4−ジフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,5−ジフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,6−ジフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
3,4−ジフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
3,5−ジフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,3,4−トリフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,3,5−トリフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,3,6−トリフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,4,5−トリフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,4,6−トリフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
3,4,5−トリフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,3,4,5−テトラフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
等のフッ素置換フェニルトリフルオロアセテート類;
2−フルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
3−フルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
4−フルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
2,3−ジフルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
2,4−ジフルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
2,5−ジフルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
2,6−ジフルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
3,4−ジフルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
3,5−ジフルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
2,3,4−トリフルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
2,3,5−トリフルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
2,3,6−トリフルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
2,4,5−トリフルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
2,4,6−トリフルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
3,4,5−トリフルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
2,3,4,5−テトラフルオロフェニルペンタフルオロプロピオネート、
等のフッ素置換フェニルペンタフルオロプロピオネート類;
などが挙げられる。
なかでも
2−フルオロフェニルアセテート、
3−フルオロフェニルアセテート、
4−フルオロフェニルアセテート、
2,4−ジフルオロフェニルアセテート、
2,5−ジフルオロフェニルアセテート、
2,6−ジフルオロフェニルアセテート、
3,4−ジフルオロフェニルアセテート、
3,5−ジフルオロフェニルアセテート、
2,3,4−トリフルオロフェニルアセテート、
2,3,5−トリフルオロフェニルアセテート、
2,3,6−トリフルオロフェニルアセテート、
2,4,6−トリフルオロフェニルアセテート、
2,3,4,5−テトラフルオロフェニルアセテート、
等のフッ素置換フェニルアセテート類;
2−トリフルオロメチルフェニルアセテート、
3−トリフルオロメチルフェニルアセテート、
4−トリフルオロメチルフェニルアセテート、等のフッ素置換アルキルフェニルアセテート類;
2−フルオロフェニルプロピオネート、
3−フルオロフェニルプロピオネート、
4−フルオロフェニルプロピオネート、
2,4−ジフルオロフェニルプロピオネート、
2,5−ジフルオロフェニルプロピオネート、
2,6−ジフルオロフェニルプロピオネート、
3,4−ジフルオロフェニルプロピオネート、
3,5−ジフルオロフェニルプロピオネート、
2,3,4−トリフルオロフェニルプロピオネート、
2,3,5−トリフルオロフェニルプロピオネート、
2,3,6−トリフルオロフェニルプロピオネート、
2,4,6−トリフルオロフェニルプロピオネート、
2,3,4,5−テトラフルオロフェニルプロピオネート、
等のフッ素置換フェニルプロピオネート類;
2−フルオロフェニルトリフルオロアセテート、
3−フルオロフェニルトリフルオロアセテート、
4−フルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,3−ジフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,4−ジフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,5−ジフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,6−ジフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
3,4−ジフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
3,5−ジフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,3,4−トリフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,3,5−トリフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,3,6−トリフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,4,5−トリフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,4,6−トリフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
3,4,5−トリフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
2,3,4,5−テトラフルオロフェニルトリフルオロアセテート、
等のフッ素置換フェニルトリフルオロアセテート類;
が好ましい。
Specific examples of the fluorine-substituted aromatic ester compound in the present invention are as follows:
2-fluorophenyl acetate,
3-fluorophenyl acetate,
4-fluorophenyl acetate,
2,3-difluorophenyl acetate,
2,4-difluorophenyl acetate,
2,5-difluorophenyl acetate,
2,6-difluorophenyl acetate,
3,4-difluorophenyl acetate,
3,5-difluorophenyl acetate,
2,3,4-trifluorophenyl acetate,
2,3,5-trifluorophenyl acetate,
2,3,6-trifluorophenyl acetate,
2,4,5-trifluorophenyl acetate,
2,4,6-trifluorophenyl acetate,
3,4,5-trifluorophenyl acetate,
2,3,4,5-tetrafluorophenyl acetate,
Fluorine-substituted phenyl acetates such as
2-trifluoromethylphenyl acetate,
3-trifluoromethylphenyl acetate,
4-trifluoromethylphenyl acetate,
2,3-bis (trifluoromethyl) phenyl acetate,
2,4-bis (trifluoromethyl) phenyl acetate,
2,5-bis (trifluoromethyl) phenyl acetate,
2,6-bis (trifluoromethyl) phenyl acetate,
3,4-bis (trifluoromethyl) phenyl acetate,
3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl acetate,
Fluorine-substituted alkylphenyl acetates such as
2-fluorophenylpropionate,
3-fluorophenylpropionate,
4-fluorophenylpropionate,
2,3-difluorophenylpropionate,
2,4-difluorophenylpropionate,
2,5-difluorophenylpropionate,
2,6-difluorophenylpropionate,
3,4-difluorophenylpropionate,
3,5-difluorophenylpropionate,
2,3,4-trifluorophenylpropionate,
2,3,5-trifluorophenylpropionate,
2,3,6-trifluorophenylpropionate,
2,4,5-trifluorophenylpropionate,
2,4,6-trifluorophenylpropionate,
3,4,5-trifluorophenylpropionate,
2,3,4,5-tetrafluorophenylpropionate,
Fluorine-substituted phenylpropionates such as
2-trifluoromethylphenylpropionate,
3-trifluoromethylphenylpropionate,
4-trifluoromethylphenylpropionate,
2,3-bis (trifluoromethyl) phenylpropionate,
2,4-bis (trifluoromethyl) phenylpropionate,
2,5-bis (trifluoromethyl) phenylpropionate,
2,6-bis (trifluoromethyl) phenylpropionate,
3,4-bis (trifluoromethyl) phenylpropionate,
3,5-bis (trifluoromethyl) phenylpropionate,
Fluorine-substituted alkylphenylpropionates such as;
2-fluorophenyl butyrate,
3-fluorophenyl butyrate,
4-fluorophenyl butyrate,
2,3-difluorophenyl butyrate,
2,4-difluorophenyl butyrate,
2,5-difluorophenyl butyrate,
2,6-difluorophenyl butyrate,
3,4-difluorophenyl butyrate,
3,5-difluorophenyl butyrate,
2,3,4-trifluorophenyl butyrate,
2,3,5-trifluorophenyl butyrate,
2,3,6-trifluorophenyl butyrate,
2,4,5-trifluorophenyl butyrate,
2,4,6-trifluorophenylbutyrate,
3,4,5-trifluorophenyl butyrate,
2,3,4,5-tetrafluorophenyl butyrate,
Fluorine-substituted phenylbutyrates such as
2-fluorophenyl butyrate,
3-fluorophenyl butyrate,
4-fluorophenyl butyrate,
2,3-difluorophenyl butyrate,
2,4-difluorophenyl butyrate,
2,5-difluorophenyl butyrate,
2,6-difluorophenyl butyrate,
3,4-difluorophenyl butyrate,
3,5-difluorophenyl butyrate,
2,3,4-trifluorophenyl butyrate,
2,3,5-trifluorophenyl butyrate,
2,3,6-trifluorophenyl butyrate,
2,4,5-trifluorophenyl butyrate,
2,4,6-trifluorophenylbutyrate,
3,4,5-trifluorophenyl butyrate,
2,3,4,5-tetrafluorophenyl butyrate,
Fluorine-substituted phenylbutyrates such as
2-fluorophenylbenzoate,
3-fluorophenylbenzoate,
4-fluorophenylbenzoate,
2,3-difluorophenylbenzoate,
2,4-difluorophenylbenzoate,
2,5-difluorophenylbenzoate,
2,6-difluorophenylbenzoate,
3,4-difluorophenylbenzoate,
3,5-difluorophenylbenzoate,
2,3,4-trifluorophenylbenzoate,
2,3,5-trifluorophenylbenzoate,
2,3,6-trifluorophenylbenzoate,
2,4,5-trifluorophenylbenzoate,
2,4,6-trifluorophenylbenzoate,
3,4,5-trifluorophenylbenzoate,
2,3,4,5-tetrafluorophenylbenzoate,
Fluorine-substituted phenylbenzoates such as
2-fluorophenyl acrylate,
3-fluorophenyl acrylate,
4-fluorophenyl acrylate,
2,3-difluorophenyl acrylate,
2,4-difluorophenyl acrylate,
2,5-difluorophenyl acrylate,
2,6-difluorophenyl acrylate,
3,4-difluorophenyl acrylate,
3,5-difluorophenyl acrylate,
2,3,4-trifluorophenyl acrylate,
2,3,5-trifluorophenyl acrylate,
2,3,6-trifluorophenyl acrylate,
2,4,5-trifluorophenyl acrylate,
2,4,6-trifluorophenyl acrylate,
3,4,5-trifluorophenyl acrylate,
2,3,4,5-tetrafluorophenyl acrylate,
Fluorine-substituted phenyl acrylates such as
2-fluorophenyl difluoroacetate,
3-fluorophenyl difluoroacetate,
4-fluorophenyl difluoroacetate,
2,3-difluorophenyl difluoroacetate,
2,4-difluorophenyl difluoroacetate,
2,5-difluorophenyl difluoroacetate,
2,6-difluorophenyl difluoroacetate,
3,4-difluorophenyl difluoroacetate,
3,5-difluorophenyl difluoroacetate,
2,3,4-trifluorophenyl difluoroacetate,
2,3,5-trifluorophenyl difluoroacetate,
2,3,6-trifluorophenyl difluoroacetate,
2,4,5-trifluorophenyl difluoroacetate,
2,4,6-trifluorophenyl difluoroacetate,
3,4,5-trifluorophenyl difluoroacetate,
2,3,4,5-tetrafluorophenyl difluoroacetate,
Fluorine-substituted phenyl difluoroacetates such as
2-fluorophenyl trifluoroacetate,
3-fluorophenyl trifluoroacetate,
4-fluorophenyl trifluoroacetate,
2,3-difluorophenyl trifluoroacetate,
2,4-difluorophenyl trifluoroacetate,
2,5-difluorophenyl trifluoroacetate,
2,6-difluorophenyl trifluoroacetate,
3,4-difluorophenyl trifluoroacetate,
3,5-difluorophenyl trifluoroacetate,
2,3,4-trifluorophenyl trifluoroacetate,
2,3,5-trifluorophenyl trifluoroacetate,
2,3,6-trifluorophenyl trifluoroacetate,
2,4,5-trifluorophenyl trifluoroacetate,
2,4,6-trifluorophenyl trifluoroacetate,
3,4,5-trifluorophenyl trifluoroacetate,
2,3,4,5-tetrafluorophenyl trifluoroacetate,
Fluorine-substituted phenyl trifluoroacetates such as;
2-fluorophenyl pentafluoropropionate,
3-fluorophenyl pentafluoropropionate,
4-fluorophenyl pentafluoropropionate,
2,3-difluorophenyl pentafluoropropionate,
2,4-difluorophenyl pentafluoropropionate,
2,5-difluorophenyl pentafluoropropionate,
2,6-difluorophenyl pentafluoropropionate,
3,4-difluorophenyl pentafluoropropionate,
3,5-difluorophenyl pentafluoropropionate,
2,3,4-trifluorophenyl pentafluoropropionate,
2,3,5-trifluorophenyl pentafluoropropionate,
2,3,6-trifluorophenyl pentafluoropropionate,
2,4,5-trifluorophenyl pentafluoropropionate,
2,4,6-trifluorophenyl pentafluoropropionate,
3,4,5-trifluorophenyl pentafluoropropionate,
2,3,4,5-tetrafluorophenyl pentafluoropropionate,
Fluorine-substituted phenylpentafluoropropionates such as;
Etc.
Among them, 2-fluorophenyl acetate,
3-fluorophenyl acetate,
4-fluorophenyl acetate,
2,4-difluorophenyl acetate,
2,5-difluorophenyl acetate,
2,6-difluorophenyl acetate,
3,4-difluorophenyl acetate,
3,5-difluorophenyl acetate,
2,3,4-trifluorophenyl acetate,
2,3,5-trifluorophenyl acetate,
2,3,6-trifluorophenyl acetate,
2,4,6-trifluorophenyl acetate,
2,3,4,5-tetrafluorophenyl acetate,
Fluorine-substituted phenyl acetates such as
2-trifluoromethylphenyl acetate,
3-trifluoromethylphenyl acetate,
Fluorine-substituted alkylphenyl acetates such as 4-trifluoromethylphenyl acetate;
2-fluorophenylpropionate,
3-fluorophenylpropionate,
4-fluorophenylpropionate,
2,4-difluorophenylpropionate,
2,5-difluorophenylpropionate,
2,6-difluorophenylpropionate,
3,4-difluorophenylpropionate,
3,5-difluorophenylpropionate,
2,3,4-trifluorophenylpropionate,
2,3,5-trifluorophenylpropionate,
2,3,6-trifluorophenylpropionate,
2,4,6-trifluorophenylpropionate,
2,3,4,5-tetrafluorophenylpropionate,
Fluorine-substituted phenylpropionates such as
2-fluorophenyl trifluoroacetate,
3-fluorophenyl trifluoroacetate,
4-fluorophenyl trifluoroacetate,
2,3-difluorophenyl trifluoroacetate,
2,4-difluorophenyl trifluoroacetate,
2,5-difluorophenyl trifluoroacetate,
2,6-difluorophenyl trifluoroacetate,
3,4-difluorophenyl trifluoroacetate,
3,5-difluorophenyl trifluoroacetate,
2,3,4-trifluorophenyl trifluoroacetate,
2,3,5-trifluorophenyl trifluoroacetate,
2,3,6-trifluorophenyl trifluoroacetate,
2,4,5-trifluorophenyl trifluoroacetate,
2,4,6-trifluorophenyl trifluoroacetate,
3,4,5-trifluorophenyl trifluoroacetate,
2,3,4,5-tetrafluorophenyl trifluoroacetate,
Fluorine-substituted phenyl trifluoroacetates such as;
Is preferred.
これらの中でも
2−フルオロフェニルアセテート、
3−フルオロフェニルアセテート、
4−フルオロフェニルアセテート、
2,4−ジフルオロフェニルアセテート、
2,5−ジフルオロフェニルアセテート、
2,6−ジフルオロフェニルアセテート、
3,4−ジフルオロフェニルアセテート、
3,5−ジフルオロフェニルアセテート、
2,3,4−トリフルオロフェニルアセテート、
2,3,5−トリフルオロフェニルアセテート、
2,3,6−トリフルオロフェニルアセテート、
2,4,6−トリフルオロフェニルアセテート、
2,3,4,5−テトラフルオロフェニルアセテート、
等のフッ素置換フェニルアセテート類
がより好ましく、さらには
2−フルオロフェニルアセテート、
3−フルオロフェニルアセテート、
4−フルオロフェニルアセテート、
2,4−ジフルオロフェニルアセテート、
3,4−ジフルオロフェニルアセテート、
2,3,4−トリフルオロフェニルアセテート、
等のフッ素置換フェニルアセテート類が特に好ましい。
また上述した本発明におけるフッ素置換芳香族エステル化合物は、1種類を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
Among these, 2-fluorophenyl acetate,
3-fluorophenyl acetate,
4-fluorophenyl acetate,
2,4-difluorophenyl acetate,
2,5-difluorophenyl acetate,
2,6-difluorophenyl acetate,
3,4-difluorophenyl acetate,
3,5-difluorophenyl acetate,
2,3,4-trifluorophenyl acetate,
2,3,5-trifluorophenyl acetate,
2,3,6-trifluorophenyl acetate,
2,4,6-trifluorophenyl acetate,
2,3,4,5-tetrafluorophenyl acetate,
More preferred are fluorine-substituted phenyl acetates such as 2-fluorophenyl acetate,
3-fluorophenyl acetate,
4-fluorophenyl acetate,
2,4-difluorophenyl acetate,
3,4-difluorophenyl acetate,
2,3,4-trifluorophenyl acetate,
Particularly preferred are fluorine-substituted phenyl acetates.
Moreover, the fluorine substituted aromatic ester compound in this invention mentioned above may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
[1−2.組成]
本発明におけるフッ素置換芳香族エステル化合物の添加量は、該非水電解液の全体の重量に対して、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.3重量%以上、また、通常10重量%以下、好ましくは7重量%以下、より好ましくは5重量%以下、さらに好ましくは4重量%以下である。添加量が多すぎると、高温保存特性が悪化する傾向があり、さらに、通常の電池使用時におけるガス発生量が多くなり、容量維持率が低下する虞がある。また、濃度が小さすぎると、本発明の効果を十分に発揮できない可能性がある。なお、上記フッ素置換芳香族エステル化合物は請求項1で定める非水系有機溶媒の合計には含めないこととする。
[1-2. composition]
The addition amount of the fluorine-substituted aromatic ester compound in the present invention is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.3% by weight with respect to the total weight of the non-aqueous electrolyte. % Or more, usually 10% by weight or less, preferably 7% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, and still more preferably 4% by weight or less. If the amount added is too large, the high-temperature storage characteristics tend to deteriorate, and further, the amount of gas generated during normal battery use increases, and the capacity retention rate may decrease. On the other hand, if the concentration is too small, the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited. The fluorine-substituted aromatic ester compound is not included in the total of the non-aqueous organic solvents defined in claim 1.
[2.非水系有機溶媒]
[2−1.飽和環状カーボネート]
本発明にかかる飽和環状カーボネートとしては、炭素−炭素不飽和結合を有しない環状カーボネートであって本発明の効果を著しく損なわない限り任意に選択できる。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルエチレンカーボネート、ジエチルエチレンカーボネート、モノプロピルエチレンカーボネート、ジプロピルエチレンカーボネート、フェニルエチレンカーボネート、ジフェニルエチレンカーボネート、カテコールカーボネートなどのカーボネート類;モノフルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート、トリフルオロエチレンカーボネート、テトラフルオロエチレンカーボネート、モノフルオロメチルエチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート、モノクロロエチレンカーボネート、ジクロロエチレンカーボネート、トリクロロエチレンカーボネート、テトラクロロエチレンカーボネート、モノクロロメチルエチレンカーボネート、トリクロロメチルエチレンカーボネートなどのハロゲン置換カーボネート類が挙げられる。
[2. Non-aqueous organic solvent]
[2-1. Saturated cyclic carbonate]
The saturated cyclic carbonate according to the present invention can be arbitrarily selected as long as it is a cyclic carbonate having no carbon-carbon unsaturated bond and does not significantly impair the effects of the present invention. For example, carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl ethylene carbonate, diethyl ethylene carbonate, monopropyl ethylene carbonate, dipropyl ethylene carbonate, phenyl ethylene carbonate, diphenyl ethylene carbonate, catechol carbonate; monofluoro ethylene carbonate, difluoro Ethylene carbonate, trifluoroethylene carbonate, tetrafluoroethylene carbonate, monofluoromethyl ethylene carbonate, trifluoromethyl ethylene carbonate, monochloroethylene carbonate, dichloroethylene carbonate, trichloroethylene carbonate, tetrachloroethylene carbonate, monochloromethyl Ethylene carbonate, halogen substituted carbonates such as trichloromethyl ethylene carbonate.
これらの中でもエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネート及びジフルオロエチレンカーボネートからなる群から選ばれた少なくとも1種であることが好ましい。さらにはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びモノフルオロエチレンカーボネートからなる群から選ばれた少なくとも1種であることが、保存特性が向上するために特に好ましい。 Among these, at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, monofluoroethylene carbonate, and difluoroethylene carbonate is preferable. Furthermore, at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, and monofluoroethylene carbonate is particularly preferable in order to improve storage characteristics.
[2−2.鎖状カーボネート]
本発明にかかる鎖状カーボネートとしては、本発明の効果を著しく損なわない限り任意に選択できる。例えば、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、ジフェニルカーボネートなどのカーボネート類;ビス(トリフルオロメチル)カーボネート、メチルトリフルオロメチルカーボネート、ビス(モノフルオロエチル)カーボネート、メチルモノフルオロエチルカーボネート、ビス(トリフルオロエチル)カーボネート、メチルトリフルオロエチルカーボネートなどのハロゲン置換カーボネート類が挙げられる。
[2-2. Chain carbonate]
The chain carbonate according to the present invention can be arbitrarily selected as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. For example, carbonates such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, propyl methyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl phenyl carbonate, ethyl phenyl carbonate, diphenyl carbonate; bis (trifluoromethyl) carbonate, methyl trifluoromethyl carbonate, bis Examples include halogen-substituted carbonates such as (monofluoroethyl) carbonate, methyl monofluoroethyl carbonate, bis (trifluoroethyl) carbonate, and methyl trifluoroethyl carbonate.
これらの中でもジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート及びエチルプロピルカーボネートからなる群から選ば
れた少なくとも1種であることが好ましく、さらにはジメチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートの少なくとも1種であることが特に好ましい。
[2−3.脂肪族カルボン酸エステル]
本発明にかかる脂肪族カルボン酸エステルとしては、本発明の効果を著しく損なわない限り任意に選択できるが、中でも下記一般式(2)で表される化合物群から選ばれた少なくとも1種以上を含有することが好ましい。
Among these, it is preferably at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate and ethyl propyl carbonate, and more preferably at least one of dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate. It is particularly preferred.
[2-3. Aliphatic carboxylic acid ester]
The aliphatic carboxylic acid ester according to the present invention can be arbitrarily selected as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Among them, the aliphatic carboxylic acid ester contains at least one selected from the group of compounds represented by the following general formula (2). It is preferable to do.
(式中、R2及びR3は、それぞれフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表し、それぞれが同一でも異なっていてもよい。)
上記一般式(2)において、R2はアルキル基であり、フッ素置換されていてもよい。R2の炭素数は通常1〜4、好ましくは1〜3、より好ましくは1〜2、最も好ましくは2である。炭素数が多すぎると非水系電解液の粘度が上昇し、リチウムイオンの移動が阻害され性能が悪化する虞がある。R2がアルキル基である場合の好ましい例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。この中でも、メチル基、エチル基、プロピル基がより好ましく、メチル基、エチル基がさらに好ましく、エチル基が最も好ましい。またR2がフッ素置換されたアルキル基である場合の好ましい例としては、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリメチルフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基などが挙げられる。この中でも、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリメチルフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基が好ましく、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基が最も好ましい。
(In the formula, R 2 and R 3 each represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, and each may be the same or different.)
In the above general formula (2), R 2 is an alkyl group and may be substituted with fluorine. The carbon number of R 2 is usually 1 to 4, preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2, and most preferably 2. If the number of carbon atoms is too large, the viscosity of the non-aqueous electrolyte increases, which may hinder the movement of lithium ions and deteriorate the performance. Preferable examples when R 2 is an alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group. Among these, a methyl group, an ethyl group, and a propyl group are more preferable, a methyl group and an ethyl group are more preferable, and an ethyl group is most preferable. Preferred examples when R 2 is a fluorine-substituted alkyl group include monofluoromethyl group, difluoromethyl group, trimethylfluoromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, pentafluoroethyl group, hepta Examples include a fluoropropyl group. Among these, monofluoromethyl group, difluoromethyl group, trimethylfluoromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, pentafluoroethyl group are preferable, 2,2,2-trifluoroethyl group, pentafluoroethyl group Is most preferred.
また上記一般式(2)において、R3はアルキル基であり、フッ素置換されていてもよい。R3の炭素数は通常1〜4、好ましくは1〜3、より好ましくは1〜2である。炭素数が多すぎると非水系電解液の粘度が上昇し、リチウムイオンの移動が阻害され性能が悪化する虞がある。R3がアルキル基である場合の好ましい例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。この中でも、メチル基、エチル基、プロピル基がより好ましく、メチル基、エチル基がさらに好ましい。またR3がフッ素置換されたアルキル基である場合の好ましい例としては、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリメチルフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基などが挙げられる。この中でも、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリメチルフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基が好ましい。 In the general formula (2), R 3 is an alkyl group, which may be substituted with fluorine. The carbon number of R 3 is usually 1 to 4, preferably 1 to 3, and more preferably 1 to 2. If the number of carbon atoms is too large, the viscosity of the non-aqueous electrolyte increases, which may hinder the movement of lithium ions and deteriorate the performance. Preferable examples when R 3 is an alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group. Among these, a methyl group, an ethyl group, and a propyl group are more preferable, and a methyl group and an ethyl group are more preferable. Preferred examples when R 3 is a fluorine-substituted alkyl group include monofluoromethyl group, difluoromethyl group, trimethylfluoromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, pentafluoroethyl group, hepta Examples include a fluoropropyl group. Among these, a monofluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trimethylfluoromethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, and a pentafluoroethyl group are preferable.
また上記一般式(2)の具体例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、イソ酪酸メチル、イソ酪酸エチル、及びイソ酪酸プロピルなどの脂肪族カルボン酸エステル類;モノフルオロ酢酸メチル、ジフルオロ酢酸メチル、トリフルオロ酢酸メチル、モノフルオロ酢酸エチル、ジフルオロ酢酸エチル、トリフルオロ酢酸エチル、酢酸トリフルオロエチル、プロピオン酸トリフルオロエチル、酪酸トリフルオロエチル、イソ酪酸トリフルオロエチルなどのフッ素置換脂肪族カルボン酸エステル類が挙げられる。これらの中でも酢酸メチル、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、酪酸エチル、イソ酪酸メチル、イソ酪酸エチルが好ましく、さらにはプロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチルが特に好ましく、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルが最も好ましい。
Specific examples of the general formula (2) include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, propyl butyrate, methyl isobutyrate, and ethyl isobutyrate. And aliphatic carboxylic acid esters such as propyl isobutyrate; methyl monofluoroacetate, methyl difluoroacetate, methyl trifluoroacetate, ethyl monofluoroacetate, ethyl difluoroacetate, ethyl trifluoroacetate, trifluoroethyl acetate, tripropionate Examples include fluorine-substituted aliphatic carboxylic acid esters such as fluoroethyl, trifluoroethyl butyrate, and trifluoroethyl isobutyrate. Of these, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, methyl isobutyrate, and ethyl isobutyrate are preferred, and methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, and ethyl butyrate are particularly preferred. Preferred are methyl propionate and ethyl propionate.
[2−4.組成比]
本発明にかかる非水系電解液では、飽和環状カーボネート、鎖状カーボネート及び脂肪族カルボン酸エステルからなる群から選ばれた少なくとも1種以上を合計割合で90容量%を超えて含有した非水系有機溶媒が用いられる。前記の合計の割合は通常91%以上、好ましくは93%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上、特に好ましくは99%以上、最も好ましくは100容量%である。また飽和環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用するか、飽和環状カーボネートと脂肪族カルボン酸エステルとを併用することが好ましい。飽和環状カーボネートと鎖状カーボネートとの組成比(容量比)は電導度及び電極への注液性を両立する観点から通常5:95〜50:50、好ましくは10:90〜40:60、さらに好ましくは15:85〜35:55である。
[2-4. Composition ratio]
In the non-aqueous electrolyte solution according to the present invention, a non-aqueous organic solvent containing at least one selected from the group consisting of saturated cyclic carbonates, chain carbonates and aliphatic carboxylic acid esters in a total ratio exceeding 90% by volume. Is used. The total ratio is usually 91% or more, preferably 93% or more, more preferably 95% or more, still more preferably 97% or more, particularly preferably 99% or more, and most preferably 100% by volume. Moreover, it is preferable to use a saturated cyclic carbonate and a chain carbonate together, or to use a saturated cyclic carbonate and an aliphatic carboxylic acid ester in combination. The composition ratio (capacity ratio) between the saturated cyclic carbonate and the chain carbonate is usually 5:95 to 50:50, preferably 10:90 to 40:60, and preferably 10:90 to 40:60, from the viewpoint of achieving both conductivity and liquid injection into the electrode. Preferably it is 15: 85-35: 55.
飽和環状カーボネートと脂肪族カルボン酸エステルとの組成比(容量比)は通常5:95〜50:50、好ましくは10:90〜45:55、さらに好ましくは15:85〜40:60である。
[2−5.その他の有機溶媒]
本発明にかかる非水系電解液は前述の炭素−炭素不飽和結合を有しない環状カーボネート及び鎖状カーボネート以外の溶媒を10容量%未満の範囲内で含有することもできる。そのような溶媒の例として、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、N−ビニルピロリドン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、フルオロベンゼン、2,4−ジフルオロベンゼン、トリフルオロメチルベンゼンから選ばれた少なくとも1種以上を挙げることができる。
The composition ratio (volume ratio) of the saturated cyclic carbonate and the aliphatic carboxylic acid ester is usually 5:95 to 50:50, preferably 10:90 to 45:55, and more preferably 15:85 to 40:60.
[2-5. Other organic solvents]
The non-aqueous electrolyte solution according to the present invention may contain a solvent other than the above-mentioned cyclic carbonate and chain carbonate having no carbon-carbon unsaturated bond within a range of less than 10% by volume. Examples of such solvents include γ-butyrolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, δ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, diethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, N-vinylpyrrolidone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, fluorobenzene, 2 , 4-difluorobenzene and at least one selected from trifluoromethylbenzene.
[3.リチウム塩]
リチウム塩は電解質と用いられ、種類は特に制限はなく、無機リチウム塩及び有機リチウム塩のいずれを用いても良い。
無機リチウム塩の例を挙げると、LiPF6、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6等の無機フッ化物塩;LiAlCl4等の無機塩化物塩;LiClO4、LiBrO4、Li IO4等の過ハロゲン酸塩などが挙げられる。
[3. Lithium salt]
The lithium salt is used as an electrolyte, and the type is not particularly limited, and either an inorganic lithium salt or an organic lithium salt may be used.
Examples of inorganic lithium salts include inorganic fluoride salts such as LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 and LiSbF 6 ; inorganic chloride salts such as LiAlCl 4 ; perhalogen acids such as LiClO 4 , LiBrO 4 and Li IO 4. Examples include salt.
また、有機リチウム塩の例を挙げると、CF3SO3Li、C4F9SO3Li等のパーフ
ルオロアルカンスルホン酸塩;CF3COOLi等のパーフルオロアルカンカルボン酸塩 ;(CF3CO)2NLi等のパーフルオロアルカンカルボンイミド塩;(CF3SO2)2
NLi、(C2F5SO2)2NLi等のパーフルオロアルカンスルホンイミド塩;リチウムビス(オキサラト)ボレート(略称:LiBOB)、リチウムジフルオロオキサラトボレート(略称:LiFOB)等のシュウ酸塩などが挙げられる。
Examples of organic lithium salts include perfluoroalkane sulfonates such as CF 3 SO 3 Li and C 4 F 9 SO 3 Li; perfluoroalkane carboxylates such as CF 3 COOLi; (CF 3 CO) 2 Perfluoroalkanecarbonimide salt such as NLi; (CF 3 SO 2 ) 2
Perfluoroalkanesulfonimide salts such as NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi; oxalates such as lithium bis (oxalato) borate (abbreviation: LiBOB), lithium difluorooxalatoborate (abbreviation: LiFOB), etc. Can be mentioned.
これらの中でも、非水系有機溶媒に溶けやすく、且つ高い解離度を示すことから、LiPF6 、LiBF4、CF3SO3Li、(CF3SO2)2NLiが好ましい。
なお、リチウム塩は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
また、特にLiPF6とLiBF4との併用、あるいは、LiPF6と(CF3SO2)2NLiとの併用は、連続充電特性の改善に効果があるので好ましい。
Among these, LiPF 6 , LiBF 4 , CF 3 SO 3 Li, and (CF 3 SO 2 ) 2 NLi are preferable because they are easily soluble in non-aqueous organic solvents and exhibit a high degree of dissociation.
In addition, lithium salt may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
In particular, the combined use of LiPF 6 and LiBF 4 or the combined use of LiPF 6 and (CF 3 SO 2 ) 2 NLi is preferable because it has an effect of improving the continuous charge characteristics.
さらに、非水系電解液中のリチウム塩の濃度は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液に対して、通常0.5mol/L以上、好ましくは0.75mo l/L以上であり、また、通常2mol/L以下、好ましくは1.75mol/L
以下である。電解質の濃度が低すぎると非水系電解液の電気伝導率が不十分になる虞がある。一方、電解質の濃度が高すぎると粘度上昇のため電気伝導率が低下し、また、低温での析出が起こりやすくなり、リチウム二次電池の性能が低下する傾向がある。
Furthermore, the concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte solution is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but usually 0.5 mol / L or more, preferably 0.75 mol with respect to the non-aqueous electrolyte solution. / L or more, and usually 2 mol / L or less, preferably 1.75 mol / L
It is as follows. If the concentration of the electrolyte is too low, the electric conductivity of the non-aqueous electrolyte may be insufficient. On the other hand, if the concentration of the electrolyte is too high, the electrical conductivity is lowered due to an increase in viscosity, and precipitation at a low temperature is likely to occur, and the performance of the lithium secondary battery tends to be lowered.
[4.被膜形成剤]
本発明にかかる非水系電解液は、負極上に被膜を形成させ、電池特性を改善させる目的で、さらに不飽和環状カーボネート、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩及びスルトン及びサルファイトからなる1種を含有していることが好ましい。
不飽和環状カーボネートとしては、炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネートであれば他に制限は無く、任意のものを用いることができる。具体的には、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、1,2−ジメチルビニレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネート、1,2−ジフェニルビニレンカーボネート、フルオロビニレンカーボネート、1,2−ジフルオロビニレンカーボネート、1−フルオロ−2−メチルビニレンカーボネート、1−フルオロ−2−フェニルビニレンカーボネート等のビニレンカーボネート誘導体類;ビニルエチレンカーボネート、1,1−ジビニルエチレンカーボネート、1,2−ジビニルエチレンカーボネート、1−メチル−2−ビニルエチレンカーボネート、1−フェニル−2−ビニルエチレンカーボネート、1−フルオロ−2−ビニルエチレンカーボネート等のビニルエチレンカーボネート誘導体類などが挙げられる。
[4. Film-forming agent]
The non-aqueous electrolyte solution according to the present invention further comprises unsaturated cyclic carbonate, monofluorophosphate, difluorophosphate, sultone and sulfite for the purpose of forming a film on the negative electrode and improving battery characteristics. It preferably contains a seed.
The unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited as long as it is a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond, and any one can be used. Specifically, vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, 1,2-dimethyl vinylene carbonate, phenyl vinylene carbonate, 1,2-diphenyl vinylene carbonate, fluoro vinylene carbonate, 1,2-difluoro vinylene carbonate, 1-fluoro-2- Vinylene carbonate derivatives such as methyl vinylene carbonate and 1-fluoro-2-phenyl vinylene carbonate; vinyl ethylene carbonate, 1,1-divinyl ethylene carbonate, 1,2-divinyl ethylene carbonate, 1-methyl-2-vinyl ethylene carbonate, Examples thereof include vinylethylene carbonate derivatives such as 1-phenyl-2-vinylethylene carbonate and 1-fluoro-2-vinylethylene carbonate.
これらの中でも、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、1,2−ジメチルビニレンカーボネート等のビニレンカーボネート誘導体類;ビニルエチレンカーボネート、1,2−ジビニルエチレンカーボネート等のビニルエチレンカーボネート誘導体が好ましい。特に、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートがより好ましい。
なお、不飽和環状カーボネートは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Among these, vinylene carbonate derivatives such as vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate and 1,2-dimethyl vinylene carbonate; vinyl ethylene carbonate derivatives such as vinyl ethylene carbonate and 1,2-divinyl ethylene carbonate are preferable. In particular, vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate are more preferable.
In addition, an unsaturated cyclic carbonate may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
また、不飽和環状カーボネートの炭素数は通常3以上、また、通常20以下、好ましくは15以下である。上記範囲の上限を上回ると電解液に対する溶解性が悪くなりやすい。さらに、不飽和環状カーボネートの分子量は通常80以上であり、また、通常250以下、好ましくは150以下である。分子量が大きすぎると電解液に対する溶解性が悪くなり、高温保存特性の改善という本発明の効果を十分に発現できない虞がある。 The carbon number of the unsaturated cyclic carbonate is usually 3 or more, and usually 20 or less, preferably 15 or less. If the upper limit of the above range is exceeded, the solubility in the electrolytic solution tends to deteriorate. Further, the molecular weight of the unsaturated cyclic carbonate is usually 80 or more, and usually 250 or less, preferably 150 or less. If the molecular weight is too large, the solubility in the electrolytic solution is deteriorated, and there is a possibility that the effect of the present invention of improving high-temperature storage characteristics cannot be sufficiently exhibited.
不飽和環状カーボネートの濃度は、電解液全体に対して通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.3重量%以上、また、通常10重量%以下、好ましくは7重量%以下、より好ましくは5重量%以下、さらに好ましくは3重量%以下である。不飽和環状カーボネートの濃度が大きすぎると、高温保存特性が悪化する傾向があり、さらに、電池使用時にガス発生量が多くなり、容量維持率が低下する虞がある。また、濃度が小さすぎると、本発明の効果を十分に発揮できない可能性がある。なお、不飽和環状カーボネートを2種以上併用する場合には、濃度の合計が上記範囲内となるようにすることが好ましい。 The concentration of the unsaturated cyclic carbonate is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.3% by weight or more, and usually 10% by weight or less, preferably based on the whole electrolyte solution. Is 7% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, and still more preferably 3% by weight or less. If the concentration of the unsaturated cyclic carbonate is too large, the high-temperature storage characteristics tend to deteriorate, and further, the amount of gas generated increases when the battery is used, and the capacity retention rate may decrease. On the other hand, if the concentration is too small, the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited. In addition, when using 2 or more types of unsaturated cyclic carbonate together, it is preferable to make it the total of a density | concentration be in the said range.
上記したモノフルオロリン酸塩及びジフルオロリン酸塩としては、モノフルオロリン酸ナトリウム、モノフルオロリン酸リチウム、モノフルオロリン酸カリウム、 ジフルオロ
リン酸ナトリウム、ジフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸カリウムが好ましい例として挙げられ、さらにはモノフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウムが特に好ましい。モノフルオロリン酸塩及びジフルオロリン酸塩の濃度は電解液全体に対して合計で通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.2重
量%以上、また、通常10重量%以下、好ましくは3重量%以下、より好ましくは2重量%以下、さらに好ましくは1重量%以下である。モノフルオロリン酸塩及びジフルオロリン酸塩の濃度が大きすぎると、負極の反応抵抗が上昇し容量が低下する傾向がある。また、濃度が小さすぎると、本発明の効果を十分に発揮できない可能性がある。
Preferred examples of the monofluorophosphate and difluorophosphate include sodium monofluorophosphate, lithium monofluorophosphate, potassium monofluorophosphate, sodium difluorophosphate, lithium difluorophosphate, and potassium difluorophosphate. Further, lithium monofluorophosphate and lithium difluorophosphate are particularly preferable. The concentration of monofluorophosphate and difluorophosphate is generally 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.2% by weight or more in total with respect to the whole electrolyte solution. Usually, it is 10 weight% or less, Preferably it is 3 weight% or less, More preferably, it is 2 weight% or less, More preferably, it is 1 weight% or less. If the concentrations of monofluorophosphate and difluorophosphate are too high, the reaction resistance of the negative electrode tends to increase and the capacity tends to decrease. On the other hand, if the concentration is too small, the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited.
また上記のスルトンとしては、1,3−プロパンスルトン、1,3−プロペンスルトン、1,4−ブタンスルトンが好ましい例として挙げられ、さらには1,3−プロパンスルトン、1,3−プロペンスルトンが特に好ましい。スルトンの濃度は電解液全体に対して合計で通常0.01重量%以上、好ましくは0.2重量%以上、より好ましくは0.5重量%以上、また、通常10重量%以下、好ましくは5重量%以下、より好ましくは3重量%以下、さらに好ましくは2重量%以下である。スルトンの濃度が大きすぎると、負極の反応抵抗が上昇し容量が低下する傾向がある。また、濃度が小さすぎると、本発明の効果を十分に発揮できない可能性がある。 Examples of the sultone include 1,3-propane sultone, 1,3-propene sultone, and 1,4-butane sultone, and 1,3-propane sultone and 1,3-propene sultone are particularly preferable. preferable. The total concentration of sultone is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.2% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, and usually 10% by weight or less, preferably 5% in total with respect to the entire electrolyte. % By weight or less, more preferably 3% by weight or less, still more preferably 2% by weight or less. If the sultone concentration is too large, the reaction resistance of the negative electrode tends to increase and the capacity tends to decrease. On the other hand, if the concentration is too small, the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited.
また上記のサルファイトとしては、ジメチルサルファイト、エチルメチルサルファイト、ジエチルサルファイト、エチレンサルファイト、プロピレンサルファイトが好ましく、中でもエチレンサルファイト、プロピレンサルファイトが特に好ましい。サルファイトの濃度は電解液全体に対して合計で通常0.01重量%以上、好ましくは0.2重量%以上、より好ましくは0.5重量%以上、また、通常10重量%以下、好ましくは5重量%以下、より好ましくは3重量%以下、さらに好ましくは2重量%以下である。サルファイトの濃度が大きすぎる高温保存特性が悪化する傾向がある。また、濃度が小さすぎると、本発明の効果を十分に発揮できない可能性がある。 The sulfite is preferably dimethyl sulfite, ethyl methyl sulfite, diethyl sulfite, ethylene sulfite, or propylene sulfite, and ethylene sulfite or propylene sulfite is particularly preferable. The concentration of sulfite is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.2% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, and usually 10% by weight or less, 5% by weight or less, more preferably 3% by weight or less, and still more preferably 2% by weight or less. There is a tendency that the high-temperature storage characteristics where the concentration of sulfite is too high deteriorate. On the other hand, if the concentration is too small, the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited.
なお、上記被膜形成剤は請求項1で定める非水系有機溶媒の合計には含めないこととする。
[5.その他の助剤]
本発明における非水系電解液は、本発明の効果を著しく損なわない範囲において、非水系電解液の濡れ性、過充電特性等を改善する目的で他の助剤を含有させても良い。
The film-forming agent is not included in the total amount of the non-aqueous organic solvent defined in claim 1.
[5. Other auxiliaries]
The non-aqueous electrolyte in the present invention may contain other auxiliary agents for the purpose of improving the wettability, overcharge characteristics, etc. of the non-aqueous electrolyte in a range that does not significantly impair the effects of the present invention.
助剤の例としては、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水グルタル酸等の酸無水物;ジフェニルジスルフィド、ジメチルスルホン、ジビニルスルホン、1,4−ブタンジオールジメタンスルホネート、メタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸−2−プロピニル等のイオウ含有化合物;t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ビフェニル、o−ターフェニル、4−フルオロビフェニル、シクロヘキシルベンゼン、ジフェニルエーテル、2,4−ジフルオロアニソール等の芳香族化合物及びこの芳香族化合物をフッ素原子で置換したものなどが挙げられる。 また、助剤は1種を単独で用いても良く、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。
Examples of auxiliaries include acid anhydrides such as maleic anhydride, succinic anhydride, glutaric anhydride; diphenyl disulfide, dimethyl sulfone, divinyl sulfone, 1,4-butanediol dimethane sulfonate, methyl methane sulfonate, methane sulfone Sulfur-containing compounds such as acid-2-propynyl; aromatic compounds such as t-butylbenzene, t-amylbenzene, biphenyl, o-terphenyl, 4-fluorobiphenyl, cyclohexylbenzene, diphenyl ether, and 2,4-difluoroanisole; What substituted this aromatic compound with the fluorine atom etc. are mentioned. Moreover, 1 type may be used independently for an adjuvant, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.
非水系電解液中における助剤の濃度は、通常0.01重量%以上、好ましくは0.05重量%以上、また、通常5重量%以下、好ましくは3重量%以下である。なお、助剤を2種以上併用する場合は、これらの濃度の合計が上記範囲内に収まるようにすることが好ましい。 なお、上記その他の助剤は非水系有機溶媒の構成要素としては含めないこととす
る。請求項1で定める非水系有機溶媒の合計には含めないこととする。
The concentration of the auxiliary agent in the non-aqueous electrolyte is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.05% by weight or more, and usually 5% by weight or less, preferably 3% by weight or less. In addition, when using 2 or more types of adjuvants together, it is preferable that the sum of these concentrations falls within the above range. In addition, the said other adjuvant shall not be included as a component of a non-aqueous organic solvent. It is not included in the total of the non-aqueous organic solvents defined in claim 1.
[6.非水系電解液の状態]
非水系電解液は、本発明のリチウム二次電池に用いる際、通常は液体状態で存在するが、例えば、これを高分子によってゲル化して、半固体状電解質にしてもよい。ゲル化に用いる高分子は任意であるが、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリレート、ポリメタクリレートなどが挙げられる。なお、ゲル化に用いる高分子は1種を単独で用いても
よく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
[6. Non-aqueous electrolyte state]
When used in the lithium secondary battery of the present invention, the nonaqueous electrolytic solution is usually present in a liquid state. For example, the nonaqueous electrolytic solution may be gelled with a polymer to form a semi-solid electrolyte. The polymer used for the gelation is arbitrary, and examples thereof include polyvinylidene fluoride, a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polyethylene oxide, polyacrylate, and polymethacrylate. In addition, the polymer | macromolecule used for gelatinization may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
また、非水系電解液を半固体状電解質として用いる場合、半固体状電解質に占める非水系電解液の比率は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。好適な範囲としては、半固体状電解質の総量に対する非水系電解液の比率が、通常30重量%以上、好ましくは50重量%以上、より好ましくは75重量%以上であり、また、通常99.95重量%以下、好ましくは99重量%以下、より好ましくは98重量%以下である。非水系電解液の比率が大きすぎると、電解液の保持が困難となり液漏れが生じやすくなる虞があり、逆に少なすぎると充放電効率や容量の点で不十分となることがある。 Moreover, when using a non-aqueous electrolyte as a semi-solid electrolyte, the ratio of the non-aqueous electrolyte in the semi-solid electrolyte is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. As a suitable range, the ratio of the non-aqueous electrolyte to the total amount of the semisolid electrolyte is usually 30% by weight or more, preferably 50% by weight or more, more preferably 75% by weight or more, and usually 99.95. % By weight or less, preferably 99% by weight or less, more preferably 98% by weight or less. If the ratio of the non-aqueous electrolyte is too large, it may be difficult to hold the electrolyte and the liquid may easily leak. Conversely, if it is too small, the charge / discharge efficiency and the capacity may be insufficient.
[7.非水系電解液の製造方法]
本発明における非水系電解液は特に限定されない。例えば、炭素−炭素不飽和結合を有しない環状カーボネート及び/または鎖状カーボネートを合計の割合が95容量%以上となるようにした非水系有機溶媒にリチウム塩を加え、さらに本発明におけるフッ素置換芳香族エステル化合物を該非水電解液の重量に対して0.01〜10重量%添加することにより調製することができる。
[7. Method for producing non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte solution in the present invention is not particularly limited. For example, a lithium salt is added to a non-aqueous organic solvent in which the total proportion of cyclic carbonate and / or chain carbonate having no carbon-carbon unsaturated bond is 95% by volume or more, and further the fluorine-substituted aromatic in the present invention. A group ester compound can be prepared by adding 0.01 to 10% by weight based on the weight of the non-aqueous electrolyte.
非水系電解液を調製するに際しては、非水系電解液の各原料、即ち、リチウム塩、非水系溶媒、本発明におけるフッ素置換芳香族エステル化合物及び他の助剤は、予め脱水しておくことが好ましい。脱水の程度としては、水分含有率が通常50ppm以下、好ましくは30ppm以下となるまで脱水することが望ましい。なお、本明細書においてppmとは、重量を基準にした比率を意味する。 In preparing the non-aqueous electrolyte solution, each raw material of the non-aqueous electrolyte solution, that is, the lithium salt, the non-aqueous solvent, the fluorine-substituted aromatic ester compound in the present invention, and other auxiliary agents may be dehydrated in advance. preferable. As the degree of dehydration, it is desirable to dehydrate until the water content is usually 50 ppm or less, preferably 30 ppm or less. In the present specification, ppm means a ratio based on weight.
非水系電解液中に水が存在すると、水の電気分解、水とリチウム金属との反応、リチウム塩の加水分解などが起こる可能性があり、好ましくない。
脱水の手段としては特に制限はないが、例えば、脱水する対象が非水溶媒などの液体の場合は、モレキュラーシーブ等を用いればよい。また脱水する対象が電解質などの固体の場合は、分解が起きる温度以下で乾燥させればよい。
If water is present in the non-aqueous electrolyte, electrolysis of water, reaction between water and lithium metal, hydrolysis of lithium salt, and the like may occur, which is not preferable.
The dehydration means is not particularly limited. For example, when the object to be dehydrated is a liquid such as a non-aqueous solvent, a molecular sieve or the like may be used. When the object to be dehydrated is a solid such as an electrolyte, it may be dried at a temperature lower than the temperature at which decomposition occurs.
[8.メカニズム]
本発明の効果が得られるメカニズムは定かではないが、以下のように考えられる。
本発明のフッ素置換芳香族エステル化合物は電池作製の初期充電時にその一部が還元され、負極上に保護被膜を形成する。この保護被膜はカーボネート溶媒に対して熱安定性が高い。そのため、本発明のように電解液中の非水系有機溶媒がカーボネート及び/または脂肪族カルボン酸エステルを主とする場合には、電池の保存特性が改善される。しかしながら公知の特許文献1のように電解液中の非水系有機溶媒がカーボネートまたは脂肪族カルボン酸エステル以外のものを多く含む場合には、前述の保護被膜が非水系有機溶媒に溶けやすくなり、負極上で溶媒分解反応が進行するようになるために、保存特性が悪化する。
[8. mechanism]
The mechanism by which the effect of the present invention can be obtained is not clear, but is considered as follows.
A part of the fluorine-substituted aromatic ester compound of the present invention is reduced during the initial charging of battery production, and a protective film is formed on the negative electrode. This protective coating has high thermal stability against carbonate solvents. Therefore, when the non-aqueous organic solvent in the electrolytic solution is mainly carbonate and / or aliphatic carboxylic acid ester as in the present invention, the storage characteristics of the battery are improved. However, when the non-aqueous organic solvent in the electrolytic solution contains a large amount other than carbonate or aliphatic carboxylic acid ester as in the known patent document 1, the above-mentioned protective film is easily dissolved in the non-aqueous organic solvent, and the negative electrode As the solvent decomposition reaction proceeds, the storage characteristics deteriorate.
また電池が過充電状態になると、過充電の早期の段階で本発明のフッ素置換芳香族エステル化合物は正極において分解し、フッ化水素及び/または酸化反応体を生成しつつ、二酸化炭素などのガスを発生させる。さらにはここで生成したフッ化水素及び/または酸化反応体は触媒として作用してカーボネート溶媒及び/または脂肪族カルボン酸エステル溶媒を分解して炭酸ガスを発生させる。したがって本発明のように電解液中の非水系有機溶媒がカーボネート及び/または脂肪族カルボン酸エステル溶媒を主とする場合には、過充電の初期段階(電圧5V)においてガス発生の量が多いために、内圧を検知して電流を遮断させる装置が備わっている電池においては、より安全な段階で電流供給を停止できるので発煙や発火に至ることがない。しかしながら公知の特許文献1のように電解液中の非水系有機溶媒がカーボネートまたは脂肪族カルボン酸エステル以外のものを多く含む場合は
、過充電時に発生したジュール熱により前述した負極上の保護被膜が溶解して正極に移動し、そこで酸化を受けて保護被膜を形成することによりフッ素置換芳香族エステル化合物の分解を抑制するので、発生するガス量が不十分となる。
In addition, when the battery is overcharged, the fluorine-substituted aromatic ester compound of the present invention is decomposed at the positive electrode at an early stage of overcharge to generate a gas such as carbon dioxide while generating hydrogen fluoride and / or an oxidation reactant. Is generated. Furthermore, the hydrogen fluoride and / or oxidation reactant produced here act as a catalyst to decompose the carbonate solvent and / or the aliphatic carboxylic acid ester solvent to generate carbon dioxide gas. Therefore, when the non-aqueous organic solvent in the electrolytic solution is mainly carbonate and / or aliphatic carboxylic acid ester solvent as in the present invention, the amount of gas generation is large in the initial stage of overcharge (voltage 5 V). In addition, in a battery equipped with a device that detects the internal pressure and cuts off the current, the current supply can be stopped at a safer stage, so that smoke and fire do not occur. However, when the non-aqueous organic solvent in the electrolytic solution contains a large amount other than carbonate or aliphatic carboxylic acid ester as in known Patent Document 1, the above-described protective coating on the negative electrode is caused by Joule heat generated during overcharge. Since it melt | dissolves and moves to a positive electrode, it decomposes | disassembles and forms a protective film and suppresses decomposition | disassembly of a fluorine substituted aromatic ester compound, The amount of gas to generate | occur | produce becomes inadequate.
[II.リチウム二次電池]
本発明のリチウム二次電池は、上述した本発明の非水系電解液と、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極とを備えて構成される。また、本発明のリチウム二次電池はその他の構成を備えていても良い。例えば、リチウム二次電池は、通常、スペーサを備えている。
[II. Lithium secondary battery]
The lithium secondary battery of the present invention comprises the above-described non-aqueous electrolyte of the present invention, and a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions. In addition, the lithium secondary battery of the present invention may have other configurations. For example, a lithium secondary battery usually includes a spacer.
[1.正極]
正極は、リチウムの吸蔵及び放出が可能なものであれば、本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを用いることができる。
通常は、正極として、集電体上に正極活物質層を設けて構成されたものを用いる。なお、正極は適宜その他の層を備えていてもよい。
[1. Positive electrode]
As long as the positive electrode can occlude and release lithium, any positive electrode can be used as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
Usually, a positive electrode having a positive electrode active material layer provided on a current collector is used. Note that the positive electrode may include other layers as appropriate.
[1−1.正極活物質層]
正極活物質層は、正極活物質を含んで構成される。正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、その種類に制限はない。例としては、Fe、Co、Ni、Mnなどの遷移金属の酸化物、遷移金属とリチウムとの複合酸化物、遷移金属の硫化物などが挙げられる。
[1-1. Positive electrode active material layer]
The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material. The positive electrode active material is not limited as long as it can occlude and release lithium ions. Examples include oxides of transition metals such as Fe, Co, Ni, and Mn, composite oxides of transition metals and lithium, and sulfides of transition metals.
遷移金属の酸化物の具体例としては、MnO、V2O5、V6O13、TiO2などが挙げられる。 また、遷移金属とリチウムとの複合酸化物の具体例としては、基本組成がLiN
iO2 等のリチウムニッケル複合酸化物;基本組成がLiCoO2等のリチウムコバルト
複合酸化物;基本組成がLiMnO2、LiMnO4等のリチウムマンガン複合酸化物などが挙げられる。さらに、遷移金属の硫化物の具体例としては、TiS2,FeSなどが挙
げられる。
Specific examples of transition metal oxides include MnO, V 2 O 5 , V 6 O 13 , and TiO 2 . As a specific example of the composite oxide of transition metal and lithium, the basic composition is LiN.
Examples include lithium nickel composite oxides such as iO 2 ; lithium cobalt composite oxides whose basic composition is LiCoO 2 ; lithium manganese composite oxides whose basic composition is LiMnO 2 , LiMnO 4, and the like. Further, specific examples of the transition metal sulfide include TiS 2 and FeS.
なかでも、リチウムと遷移金属との複合酸化物は、リチウム二次電池の高容量と高サイクル特性とを両立させることができるため、好ましい。本発明では特にリチウムニッケル含有遷移金属酸化物が好ましく、これらを例示するとLiNiO2、LiNixMyO2(M
はAl、B、Ti、Zr、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Mg、Ca及びGaから選ばれた少なくとも1種以上であり、x及びyは任意の数字を表す)が挙げられる
。Mとしては特にCo、Mn、Fe、Al,Mg、Tiが好ましく、特にMn単独、及びCo-Mn、Co-Al、Co-Al-Mgの組み合わせが熱安定性を向上させるのに有効である。
Among these, a composite oxide of lithium and a transition metal is preferable because it can achieve both high capacity and high cycle characteristics of a lithium secondary battery. In the present invention, lithium nickel-containing transition metal oxides are particularly preferable, and examples thereof include LiNiO 2 , LiNi x M y O 2 (M
Is at least one selected from Al, B, Ti, Zr, V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mg, Ca and Ga, and x and y represent arbitrary numbers) Can be mentioned. As M, Co, Mn, Fe, Al, Mg, and Ti are particularly preferable. In particular, Mn alone and a combination of Co-Mn, Co-Al, and Co-Al-Mg are effective for improving thermal stability. .
具体的にはLiNi1-a-bMnaCobO2(a,bは0以上1未満の数字を表す)、LiNi1-c-dCoaAldMgeO2(c,d,eは0以上1未満の数字を表す)が好ましく、さらにはLiNi1-a-bMnaCobO2(0≦a<0.4、0≦b<0.4)、LiNi1-c-dCoaAldMgeO2(0≦c<0.3、0≦d<0.1、0≦e<0.05)が好ましく、特にLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2、LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2、LiNi0.5Mn0.5O2 、LiNi0.85Co0.10Al0.05O2、LiNi0.85Co0
.10Al0.03Mg0.02O2が好ましい。
Specifically, LiNi 1-ab Mn a Co b O 2 (a, b represents less than one digit 0 or more), LiNi 1-cd Co a Al d Mg e O 2 (c, d, e is 0 or more less represents a number) is preferably 1, furthermore LiNi 1-ab Mn a Co b O 2 (0 ≦ a <0.4,0 ≦ b <0.4), LiNi 1-cd Co a Al d Mg e O 2 (0 ≦ c <0.3, 0 ≦ d <0.1, 0 ≦ e <0.05) is preferable, especially LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.85 Co 0
. 10 Al 0.03 Mg 0.02 O 2 is preferred.
さらに、上述した遷移金属とリチウムとの複合酸化物の表面をAl、B、Ti、Zr、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、Ca、Ga等の金属の酸化物で被覆すると、高電圧における溶媒の酸化反応が抑制されて好ましい。なかでもAl2O3、TiO2、ZrO2、MgOは強度が高く、安定した被覆効果を発現させるため特に好ましい。 Furthermore, the surface of the composite oxide of transition metal and lithium described above is oxidized with metals such as Al, B, Ti, Zr, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, Ca, and Ga. It is preferable to coat with an object because the oxidation reaction of the solvent at a high voltage is suppressed. Of these, Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , and MgO are particularly preferable because they have high strength and exhibit a stable coating effect.
なお、これらの正極活物質は、何れか1種を単独で用いても良く、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。
正極活物質の比表面積は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常0
.1m2/g以上、好ましくは0.2m2/g以上であり、また、通常10m2/g以下、
好ましくは5.0m2/g以下、さらに好ましくは3.0m2/g以下である。比表面積
が小さすぎるとレート特性の低下、容量の低下を招く虞があり、また、大きすぎると正極活物質が非水系電解液等と好ましくない反応を引き起こし、サイクル特性を低下させる虞がある。
In addition, any one of these positive electrode active materials may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.
The specific surface area of the positive electrode active material is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
. 1 m 2 / g or more, preferably 0.2 m 2 / g or more, and usually 10 m 2 / g or less,
Preferably it is 5.0 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 3.0 m < 2 > / g or less. If the specific surface area is too small, the rate characteristics and capacity may be reduced. If the specific surface area is too large, the positive electrode active material may cause an undesirable reaction with the non-aqueous electrolyte and the like, and the cycle characteristics may be deteriorated.
さらに、正極活物質の平均2次粒径も、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常0.2μm以上、好ましくは0.3μm以上、また、通常20μm以下、好ましくは10μm以下である。平均2次粒径が小さすぎるとリチウム二次電池のサイクル劣化が大きくなったり、取り扱いが難しくなったりする場合があり、大きすぎると電池の内部抵抗が大きくなり出力が出にくくなる場合がある。 Further, the average secondary particle size of the positive electrode active material is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.2 μm or more, preferably 0.3 μm or more, and usually 20 μm or less, preferably 10 μm or less. It is. If the average secondary particle size is too small, the cycle deterioration of the lithium secondary battery may be increased and handling may be difficult. If the average secondary particle size is too large, the internal resistance of the battery may be increased and output may be difficult to output.
また、正極活物質層の厚さは、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常1μm以上、好ましくは10μm以上、さらに好ましくは20μm以上、最も好ましくは40μm以上であり、また、通常200μm以下、好ましくは150μm以下、より好ましくは100μm以下である。薄すぎると塗布が困難になり均一性が確保しにくくなるだけでなく、本発明のリチウム二次電池の容量が小さくことがある。一方、厚すぎるとレート特性が低下する虞がある。 The thickness of the positive electrode active material layer is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 1 μm or more, preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, and most preferably 40 μm or more. Usually, it is 200 micrometers or less, Preferably it is 150 micrometers or less, More preferably, it is 100 micrometers or less. If it is too thin, it becomes difficult to apply the coating and it is difficult to ensure uniformity, and the capacity of the lithium secondary battery of the present invention may be small. On the other hand, if it is too thick, there is a risk that the rate characteristics will deteriorate.
正極活物質層は、例えば、上述の正極活物質と、結着剤(バインダー)と、必要に応じて各種の助剤等とを、溶媒でスラリー化して塗布液とし、その塗布液を集電体に塗布し、乾燥することにより製造することができる。また、例えば、上述の正極活物質をロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極としても良い。
以下、スラリーを正極集電体に塗布・乾燥する場合について説明する。
The positive electrode active material layer is formed by, for example, slurrying the above-described positive electrode active material, a binder (binder), and various auxiliary agents as necessary with a solvent to form a coating liquid, and collecting the coating liquid. It can be manufactured by applying to the body and drying. Further, for example, the positive electrode active material described above may be roll-formed to form a sheet electrode, or may be formed into a pellet electrode by compression molding.
Hereinafter, a case where the slurry is applied to the positive electrode current collector and dried will be described.
結着剤としては、非水系電解液に用いる非水溶媒や電極製造時に用いる溶媒に対して安定な材料であれば、その種類は特に制限されないが、耐候性、耐薬品性、耐熱性、難燃性等を考慮して選択するのが好ましい。具体例としては、シリケート、水ガラスのような無機化合物や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−1,1−ジメチルエチレン等のアルカン系ポリマー;ポリブタジエン、ポリイソプレン等の不飽和系ポリマー;ポリスチレン、ポリメチルスチレン、ポリビニルピリジン、ポリ−N−ビニルピロリドン等の環を有するポリマー;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド等のアクリル誘導体系ポリマー;ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂;ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンシアニド等のCN基含有ポリマー;ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール等のポリビニルアルコール系ポリマー;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のハロゲン含有ポリマー;ポリアニリン等の導電性ポリマーなどが使用できる。 The binder is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte solution or the solvent used during electrode production, but weather resistance, chemical resistance, heat resistance, difficulty It is preferable to select in consideration of flammability and the like. Specific examples include inorganic compounds such as silicate and water glass, alkane polymers such as polyethylene, polypropylene and poly-1,1-dimethylethylene; unsaturated polymers such as polybutadiene and polyisoprene; polystyrene and polymethylstyrene. , Polymers having rings such as polyvinyl pyridine, poly-N-vinyl pyrrolidone; polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, Acrylic derivative polymers such as polyacrylamide; Fluorine resins such as polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene; CN group-containing polymers such as polyacrylonitrile and polyvinylidene cyanide; Polyvinyl chloride, halogen-containing polymers of polyvinylidene chloride; polyvinyl alcohol polymers such as polyvinyl alcohol such as a conductive polymer such as polyaniline can be used.
また、上記のポリマーなどの混合物、変成体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体なども使用できる。
これらの中で好ましい結着剤は、フッ素系樹脂、CN基含有ポリマーである。
なお、結着剤は、1種を単独で用いても良く、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。
In addition, mixtures such as the above polymers, modified products, derivatives, random copolymers, alternating copolymers, graft copolymers, block copolymers, and the like can also be used.
Among these, preferred binders are a fluororesin and a CN group-containing polymer.
In addition, a binder may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
また、結着剤として樹脂を用いる場合、その樹脂の重量平均分子量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常1万以上、好ましくは10万以上であり、また
、通常300万以下、好ましくは100万以下である。分子量が低すぎると電極の強度が低下する傾向にある。一方、分子量が高すぎると粘度が高くなり、電極の形成が困難になることがある。
When a resin is used as the binder, the weight average molecular weight of the resin is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 10,000 or more, preferably 100,000 or more, and usually 300. 10,000 or less, preferably 1,000,000 or less. If the molecular weight is too low, the strength of the electrode tends to decrease. On the other hand, if the molecular weight is too high, the viscosity becomes high and it may be difficult to form an electrode.
さらに、結着剤の使用量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、正極活物質(負極に用いる場合は、負極活物質。以下、正極活物質と負極活物質とを区別せずにいう場合、単に「活物質」という)100重量部に対して、通常0.1重量部以上、好ましくは1重量部以上であり、また、通常30重量部以下、好ましくは20重量部以下である。結着剤の量が少なすぎると電極の強度が低下する傾向にあり、結着剤の量が多すぎるとイオン伝導度が低下する傾向にある。 Furthermore, the amount of the binder used is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. However, the positive electrode active material (in the case of use in the negative electrode, the negative electrode active material. Hereinafter, the positive electrode active material and the negative electrode active material are distinguished. Without being referred to, simply referred to as “active material”) is usually 0.1 parts by weight or more, preferably 1 part by weight or more, and usually 30 parts by weight or less, preferably 20 parts by weight. It is as follows. If the amount of the binder is too small, the strength of the electrode tends to decrease, and if the amount of the binder is too large, the ionic conductivity tends to decrease.
また、電極には、上記のように各種の助剤等を含有させても良い。助剤等の例としては、電極の導電性を高める導電性材料、電極の機械的強度を向上させる補強材などが挙げられる。
導電性材料の具体例としては、活物質に適量混合して導電性を付与できるものであれば特に制限はないが、通常、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素粉末や、各種の金属のファイバー、箔などが挙げられる。
The electrode may contain various auxiliaries as described above. Examples of the auxiliary agent include a conductive material that increases the conductivity of the electrode, and a reinforcing material that improves the mechanical strength of the electrode.
Specific examples of the conductive material are not particularly limited as long as an appropriate amount can be mixed with the active material to impart conductivity. However, carbon powders such as acetylene black, carbon black, and graphite, and various metals are usually used. Examples include fibers and foils.
また、補強材の具体例としては、各種の無機、有機の球状、繊維状フィラーなどが使用できる。
なお、これらの助剤等は、1種を単独で用いても良く、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。
スラリーを形成するための溶媒としては、活物質、結着剤、並びに必要に応じて使用される助剤等を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。
As specific examples of the reinforcing material, various inorganic, organic spherical, fibrous fillers and the like can be used.
In addition, these adjuvants etc. may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
The solvent for forming the slurry is not particularly limited in type as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing the active material, the binder, and auxiliary agents used as necessary. Either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.
水系溶媒の例としては水、アルコールなどが挙げられる。一方、有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N−N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジメチルエーテル、ジメチルアセタミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。 Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. On the other hand, examples of organic solvents include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, NN-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran ( THF), toluene, acetone, dimethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane and the like.
なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いても良く、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。
また、塗布・乾燥によって得られた活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるため、ローラープレス等により圧密するのが好ましい。
[1−2.集電体]
集電体の素材としては、公知のものを任意に使用することができるが、通常は金属や合金が用いられる。具体的には、正極の集電体としては、アルミニウムやニッケル、SUS(ステンレス)等が挙げられる。中でも、正極の集電体としてはアルミニウムが好ましい。なお、これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
In addition, these solvents may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
The active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material.
[1-2. Current collector]
As a material for the current collector, a known material can be arbitrarily used, but usually a metal or an alloy is used. Specifically, examples of the current collector for the positive electrode include aluminum, nickel, and SUS (stainless steel). Among these, aluminum is preferable as the positive electrode current collector. In addition, these may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
さらに、集電体と表面に形成された活物質層との結着効果を向上させるため、これら集電体の表面を予め粗面化処理しておくのが好ましい。表面の粗面化方法としては、ブラスト処理や粗面ロールにより圧延するなどの方法、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメリバフ、鋼線などを備えたワイヤーブラシなどで集電体表面を研磨する機械的研磨法、電解研磨法、化学研磨法などが挙げられる。 Furthermore, in order to improve the binding effect between the current collector and the active material layer formed on the surface, it is preferable that the surface of these current collectors is roughened in advance. The surface roughening method includes blasting or rolling with a rough roll, and the surface of the current collector with a wire brush equipped with abrasive cloth paper, grindstone, emery buff, steel wire, etc. to which abrasive particles are fixed. Examples thereof include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method.
また、集電体の形状は任意である。例えば、電池の重量を低減させる、即ち重量当たりのエネルギー密度を向上させるために、エキスパンドメタルやパンチングメタルのような穴あきタイプの集電体を使用することもできる。この場合、その開口率を変更することで重量も自在に変更可能となる。また、このような穴あけタイプの集電体の両面に塗布層を形成させた場合、この穴を通しての塗布層のリベット効果により塗布層の剥離がさらに起こりにくくなる傾向にあるが、開口率があまりに高くなった場合には、塗布層と集電体との接触面積が小さくなるため、かえって接着強度は低くなる。 Further, the shape of the current collector is arbitrary. For example, in order to reduce the weight of the battery, that is, to improve the energy density per weight, a perforated type current collector such as an expanded metal or a punching metal can be used. In this case, the weight can be freely changed by changing the aperture ratio. In addition, when a coating layer is formed on both surfaces of such a perforated current collector, the coating layer tends to be more difficult to peel due to the rivet effect of the coating layer through the hole, but the aperture ratio is too high. When it becomes high, the contact area between the coating layer and the current collector becomes small, so the adhesive strength is rather low.
正極集電体として薄膜を使用する場合、その厚さは本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常1μm以上、好ましくは5μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは50μm以下である。厚すぎると、電池全体の容量が低下することになり、逆に薄すぎると取り扱いが困難になる。
[2.負極]
負極は、リチウムの吸蔵及び放出が可能なものであれば、本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを用いることができる。
When a thin film is used as the positive electrode current collector, its thickness is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but it is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, and usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less. . If it is too thick, the capacity of the entire battery will be reduced. Conversely, if it is too thin, handling will be difficult.
[2. Negative electrode]
Any negative electrode can be used as long as it can occlude and release lithium as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
通常は、正極の場合と同様に、負極も集電体上に負極活物質層を設けて構成されたものを用いる。なお、正極と同様に、負極も適宜その他の層を備えていてもよい。
[2−1.負極活物質]
負極活物質としては、リチウムイオンの吸蔵放出が可能な材料であれば他に制限は無く、公知の負極活物質を任意に用いることができる。例えば、コークス、アセチレンブラック、メゾフェーズマイクロビーズ、グラファイト等の炭素質材料;リチウム金属;リチウム−シリコン、リチウム−スズ等のリチウム合金などを使用することが好ましい。
Usually, as in the case of the positive electrode, a negative electrode having a negative electrode active material layer provided on a current collector is used. Note that, similarly to the positive electrode, the negative electrode may include other layers as appropriate.
[2-1. Negative electrode active material]
The negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material capable of occluding and releasing lithium ions, and a known negative electrode active material can be arbitrarily used. For example, it is preferable to use carbonaceous materials such as coke, acetylene black, mesophase micro beads, and graphite; lithium metal; lithium alloys such as lithium-silicon and lithium-tin.
単位重量あたりの容量が高く、かつ安全性が良好な点からは、リチウム合金が特に好ましく、また、サイクル特性及び安全性が良好な点では、炭素質材料を使用するのが特に好ましい。
なお、負極活物質は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
From the viewpoint of high capacity per unit weight and good safety, lithium alloys are particularly preferred, and from the viewpoint of good cycle characteristics and safety, it is particularly preferred to use a carbonaceous material.
In addition, a negative electrode active material may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
さらに、負極活物質の粒径は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、初期効率、レ−ト特性、サイクル特性等の電池特性が優れる点で、通常1μm以上、好ましくは15μm以上であり、通常50μm以下、好ましくは30μm以下程度である。
また、例えば、上記の炭素質材料をピッチ等の有機物で被覆した後で焼成したもの、CVD法等を用いて表面に上記炭素質材料よりも非晶質の炭素を形成したものなども、炭素質材料として好適に使用することができる。ここで、被覆に用いる有機物としては、軟ピッチから硬ピッチまでのコールタールピッチ;乾留液化油等の石炭系重質油;常圧残油、減圧残油等の直留系重質油;原油、ナフサ等の熱分解時に副生する分解系重質油(例えばエチレン ヘビーエンド)等の石油系重質油が挙げられる。また、これらの重質油を20
0〜400℃で蒸留して得られた固体状残渣物を、1〜100μmに粉砕したものも使用することができる。さらに塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂なども使用することができる。
Further, the particle size of the negative electrode active material is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but is usually 1 μm or more, preferably 15 μm in terms of excellent battery characteristics such as initial efficiency, rate characteristics, and cycle characteristics. These are usually 50 μm or less, preferably about 30 μm or less.
In addition, for example, those obtained by coating the above carbonaceous material with an organic substance such as pitch and then firing, those obtained by forming amorphous carbon on the surface using the CVD method, etc. It can be suitably used as a quality material. Here, organic substances used for coating include coal tar pitch from soft pitch to hard pitch; coal heavy oil such as dry distillation liquefied oil; straight heavy oil such as atmospheric residual oil and vacuum residual oil; crude oil And heavy petroleum oils such as cracked heavy oil (eg, ethylene heavy end) produced as a by-product during thermal decomposition of naphtha and the like. These heavy oils
The thing which grind | pulverized the solid residue obtained by distilling at 0-400 degreeC to 1-100 micrometers can also be used. Furthermore, a vinyl chloride resin, a phenol resin, an imide resin, etc. can also be used.
負極活物質層は、例えば、上述の負極活物質をロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極としたりすることも可能であるが、通常は、正極活物質層の場合と同様に、上述の負極活物質と、結着剤と、必要に応じて各種の助剤等とを、溶媒でスラリー化してなる塗布液を、集電体に塗布し、乾燥することにより製造することができる。スラリーを形成する溶媒や結着剤、助剤等としては、正極活物質について上述したものと同様のものを使用することができる。 For example, the negative electrode active material layer can be formed into a sheet electrode by roll molding the negative electrode active material described above, or a pellet electrode by compression molding. Usually, as in the case of the positive electrode active material layer, The negative electrode active material, the binder, and, if necessary, various auxiliary agents and the like can be produced by applying a coating solution obtained by slurrying with a solvent onto a current collector and drying it. it can. As the solvent, binder, auxiliary agent and the like for forming the slurry, the same materials as those described above for the positive electrode active material can be used.
[2−2.集電体]
負極の集電体の材質としては、公知のものを任意に用いることができるが、例えば、銅、ニッケル、SUS等の金属材料が用いられる。中でも加工し易さとコストの点から特に銅が好ましい。
また、負極の集電体も、正極の集電体と同様に、予め粗面化処理しておくのが好ましい。
[2-2. Current collector]
As a material for the current collector of the negative electrode, a known material can be arbitrarily used. For example, a metal material such as copper, nickel, or SUS is used. Among these, copper is particularly preferable from the viewpoint of ease of processing and cost.
The negative electrode current collector is also preferably subjected to a roughening treatment in advance, as with the positive electrode current collector.
さらに、正極同様、集電体の形状も任意であり、エキスパンドメタルやパンチングメタルのような穴あきタイプの集電体を使用することもできる。また、集電体として薄膜を使用する場合の好ましい厚さも、正極の場合と同様である。
[3.スペーサ]
正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常はスペーサを介在させる。スペーサの材質や形状は特に制限されないが、上述の非水系電解液に対して安定で、保液性に優れ、且つ、電極同士の短絡を確実に防止できるものが好ましい。
Further, like the positive electrode, the shape of the current collector is also arbitrary, and a perforated current collector such as expanded metal or punching metal can also be used. Moreover, the preferable thickness when using a thin film as a current collector is the same as that of the positive electrode.
[3. Spacer]
In order to prevent a short circuit, a spacer is usually interposed between the positive electrode and the negative electrode. The material and shape of the spacer are not particularly limited, but those that are stable with respect to the non-aqueous electrolyte described above, have excellent liquid retention properties, and can reliably prevent short-circuiting between electrodes are preferable.
スペーサの材料としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンや、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン等を用いることができるが、好ましくはポリオレフィンである。
また、スペーサの形状としては多孔性のものが好ましい。この場合、非水系電解液は、多孔性のスペーサに含浸させて用いる。
As a material for the spacer, for example, polyolefin such as polyethylene and polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyethersulfone and the like can be used, and polyolefin is preferable.
The spacer is preferably porous. In this case, the non-aqueous electrolyte is used by impregnating a porous spacer.
スペーサの厚さは、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常1μm以上、好ましくは5μm以上、さらに好ましくは10μm以上であり、また、通常50μm以下、好ましくは40μm以下、さらに好ましくは30μm以下である。スペーサが薄すぎると、絶縁性や機械的強度が悪化することがあり、厚すぎるとレート特性等の電池性能が悪化する虞があるばかりでなく、電池全体としてのエネルギー密度が低下する虞がある。 The thickness of the spacer is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably. Is 30 μm or less. If the spacer is too thin, the insulation and mechanical strength may be deteriorated. If the spacer is too thick, not only the battery performance such as rate characteristics may be deteriorated, but also the energy density of the entire battery may be reduced. .
また、スペーサとして多孔性の膜を用いる場合、スペーサの空孔率は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常20%以上、好ましくは35%以上、さらに好ましくは45%以上であり、通常90%以下、好ましくは85%以下、さらに好ましくは75%以下である。空孔率が小さすぎると膜抵抗が大きくなりレート特性が悪化する傾向にある。また大きすぎると膜の機械的強度が低下し絶縁性が低下する傾向にある。 Further, when a porous film is used as the spacer, the porosity of the spacer is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 20% or more, preferably 35% or more, more preferably 45% or more. It is usually 90% or less, preferably 85% or less, and more preferably 75% or less. If the porosity is too small, the membrane resistance increases and the rate characteristics tend to deteriorate. On the other hand, if it is too large, the mechanical strength of the film tends to decrease and the insulating property tends to decrease.
さらに、スペーサとして多孔性の膜を用いる場合、スペーサの平均孔径も、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常0.5μm以下、好ましくは0.2μm以下であり、通常0.05μm以上である。あまりに大きいと短絡が生じやすくなり、小さすぎると膜抵抗が大きくなりレート特性が低下する虞がある。
[4.二次電池の組立]
本発明のリチウム二次電池は、上述した本発明における非水系電解液と、正極と、負極と、必要に応じて用いられるスペーサとを、適切な形状に組み立てることにより製造される。更に、必要に応じて外装ケース等の他の構成要素を用いることも可能である。さらに、本発明のリチウム二次電池の形状は特に制限されず、一般的に採用されている各種形状の中から、その用途に応じて適宜選択することができる。例えば、コイン型電池、円筒型電池、角型電池などが上げられる。また、電池を組み立てる方法も特に制限されず、目的とする電池の形状に合わせて、通常用いられている各種方法の中から適宜選択することができる。
Further, when a porous film is used as the spacer, the average pore diameter of the spacer is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but it is usually 0.5 μm or less, preferably 0.2 μm or less, and usually 0.8. It is 05 μm or more. If it is too large, a short circuit is likely to occur, and if it is too small, the film resistance increases and the rate characteristics may deteriorate.
[4. Assembly of secondary battery]
The lithium secondary battery of the present invention is manufactured by assembling the above-described non-aqueous electrolyte solution according to the present invention, a positive electrode, a negative electrode, and a spacer used as necessary into an appropriate shape. Furthermore, other components such as an outer case can be used as necessary. Furthermore, the shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected from various shapes generally employed according to the application. For example, a coin-type battery, a cylindrical battery, a square battery, etc. are raised. The method for assembling the battery is not particularly limited, and can be appropriately selected from various commonly used methods according to the shape of the target battery.
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例及び比較例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意に変形して実施することができる。
<試験操作の説明>
[正極の製造]
正極活物質であるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)94重量部とポリフッ化ビニリ デン(以下適宜、「PVdF」という)3重量
部とアセチレンブラック3重量部とを混合し、N−メチルピロリドンを加えてスラリー状にしたものを、アルミニウムからなる集電体の両面に塗布・乾燥して正極を得た。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples and comparative examples, and may be arbitrarily set without departing from the gist of the present invention. It can be implemented with deformation.
<Explanation of test operation>
[Production of positive electrode]
94 parts by weight of lithium nickel cobalt manganese composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) which is a positive electrode active material, 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as “PVdF” as appropriate) and acetylene 3 parts by weight of black was mixed, and N-methylpyrrolidone was added to form a slurry, which was applied to both sides of a current collector made of aluminum and dried to obtain a positive electrode.
[負極の製造]
負極活物質であるグラファイト粉末94重量部とPVdF6重量部とを混合し、N−メチルピロリドンを加えスラリー状にしたものを、銅からなる集電体の片面に塗布・乾燥して負極を得た。
[リチウム二次電池の製造]
上記の正極、負極、及びポリエチレン製セパレータを、負極、セパレータ、正極、セパレータ、負極の順に積層した。こうして得られた電池要素を筒状のアルミニウムラミネートフィルムで包み込み、後述する電解液を注入した後で真空封止し、シート状の非水系電解液二次電池を作製した。更に、電極間の密着性を高めるために、ガラス板でシート状電池を挟んで加圧した。
[Manufacture of negative electrode]
A negative electrode was obtained by mixing 94 parts by weight of graphite powder, which is a negative electrode active material, and 6 parts by weight of PVdF, adding N-methylpyrrolidone into a slurry, and coating and drying on one side of a current collector made of copper. .
[Manufacture of lithium secondary batteries]
The positive electrode, the negative electrode, and the polyethylene separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, the positive electrode, the separator, and the negative electrode. The battery element thus obtained was wrapped in a cylindrical aluminum laminate film, injected with an electrolyte described later, and then vacuum sealed to produce a sheet-like non-aqueous electrolyte secondary battery. Furthermore, in order to improve the adhesion between the electrodes, the sheet-like battery was sandwiched between glass plates and pressurized.
[容量評価試験]
25℃の恒温槽中、0.2Cに相当する電流で4.2Vまで定電流−定電圧充電(以下適宜、「CCCV充電」という)した後、0.2Cで3Vまで放電した。これを3回繰り返し初期のフォーメーションを行なった。次いで、0.2Cで4.2VまでCCCV充電した後、0.5Cで3Vまで再度放電し、初期放電容量を求めた。なお充電時のカット電流は0.05Cとした。
[Capacity evaluation test]
In a constant temperature bath at 25 ° C., a constant current-constant voltage charge (hereinafter referred to as “CCCV charge” as appropriate) to 4.2 V with a current corresponding to 0.2 C was performed, and then discharged to 3 V at 0.2 C. This was repeated three times to form an initial formation. Subsequently, after CCCV charge to 4.2V at 0.2C, it discharged again to 3V at 0.5C, and the initial discharge capacity was calculated | required. The cut current during charging was set to 0.05C.
ここで、1Cとは電池の基準容量を1時間で放電する電流値を表し、例えば、0.2Cとはその1/5の電流値を表す。
[過充電特性評価試験]
容量評価の終了した電池を25℃の恒温槽中、0.2Cで4.2VまでCCCV充電した。ついで電池を45℃の恒温槽に移し、1Cの電流値で過充電を開始し5Vに到達した
ところで通電を停止した。そして電池を25℃まで冷却後、直ちにエタノール浴に漬けて浮力を測定(アルキメデスの原理)することにより発生したガス量を求めた。
Here, 1C represents a current value for discharging the reference capacity of the battery in one hour, and for example, 0.2C represents a current value of 1/5 thereof.
[Overcharge characteristics evaluation test]
The battery whose capacity evaluation was completed was CCCV charged to 4.2 V at 0.2 C in a constant temperature bath at 25 ° C. Next, the battery was transferred to a 45 ° C. thermostat, overcharge was started at a current value of 1 C, and the current supply was stopped when 5 V was reached. Then, after cooling the battery to 25 ° C., it was immediately immersed in an ethanol bath and the buoyancy was measured (Archimedes principle) to determine the amount of gas generated.
[保存特性評価試験]
容量評価の終了した電池を25℃の恒温槽中、0.2Cで4.2Vまで充電した後に、85℃の高温槽に3日間保存した。その後、電池を取り出し0.2Cで4.2VまでCCCV充電した後0.5Cで3Vまで放電し、保存後の容量を求めた。また保存前後の放電容量から下記計算式により容量回復率を求めた。
容量回復率(%) = 保存後放電容量(mAh/g) / 初期放電容量(mAh/g)
<実施例1>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)との混合
溶媒(混合体積比2:7:1)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解
させ、さらに4−フルオロフェニルアセテート及びビニレンカーボネート(VC)を電解液全体の重量に対してそれぞれ2重量%となるように添加して非水系電解液とした。 得
られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を作製し、容
量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
[Storage characteristics evaluation test]
The battery for which the capacity evaluation was completed was charged to 4.2 V at 0.2 C in a constant temperature bath at 25 ° C., and then stored in a high temperature bath at 85 ° C. for 3 days. Thereafter, the battery was taken out, charged at CCCV to 4.2 V at 0.2 C, discharged to 3 V at 0.5 C, and the capacity after storage was determined. The capacity recovery rate was calculated from the discharge capacity before and after storage by the following formula.
Capacity recovery rate (%) = discharge capacity after storage (mAh / g) / initial discharge capacity (mAh / g)
<Example 1>
LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent (mixing volume ratio 2: 7: 1) with ethylene carbonate (EC) as a saturated cyclic carbonate and dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as chain carbonates. Was dissolved at a rate of 1 mol / L, and 4-fluorophenylacetate and vinylene carbonate (VC) were further added so as to be 2% by weight with respect to the total weight of the electrolytic solution, respectively, to obtain a nonaqueous electrolytic solution. Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<実施例2>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)およびプロピレンカーボネート(PC)、及び鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)との混合溶媒
(混合体積比2:1:7)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解させ
、さらに4−フルオロフェニルアセテート及びビニレンカーボネート(VC)を電解液全体の重量に対してそれぞれ2重量%となるように添加して非水系電解液とした。得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Example 2>
LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent (mixing volume ratio 2: 1: 7) with ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC), which are saturated cyclic carbonates, and dimethyl carbonate (DMC), which is a chain carbonate. It was dissolved at a rate of 1 mol / L, and 4-fluorophenyl acetate and vinylene carbonate (VC) were further added so as to be 2% by weight with respect to the total weight of the electrolytic solution to obtain a non-aqueous electrolytic solution. Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<実施例3>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)との混合
溶媒(混合体積比2:7:1)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解
させ、さらに4−フルオロフェニルアセテート及びビニレンカーボネート(VC)を電解液全体の重量に対してそれぞれ4重量%および2重量%となるように添加して非水系電解液とした。 得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電
池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Example 3>
LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent (mixing volume ratio 2: 7: 1) with ethylene carbonate (EC) as a saturated cyclic carbonate and dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as chain carbonates. Is dissolved at a rate of 1 mol / L, and 4-fluorophenyl acetate and vinylene carbonate (VC) are further added so as to be 4% by weight and 2% by weight, respectively, with respect to the total weight of the electrolytic solution. It was. Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<実施例4>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)およびフルオロエチレンカーボネート(FEC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)お
よびエチルメチルカーボネート(EMC)との混合溶媒(混合体積比1:1:7:1)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解させ、さらに4−フルオロフェニル
アセテート及びビニレンカーボネート(VC)及びビニルエチレンカーボネート(VEC)を電解液全体の重量に対してそれぞれ4重量%および1重量%及び0.5重量%となるように添加して非水系電解液とした。 得られた非水系電解液を用いて、上述した方法に
したがってリチウム二次電池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Example 4>
A mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and fluoroethylene carbonate (FEC), which are saturated cyclic carbonates, and dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC), which are chain carbonates (mixing volume ratio 1: 1: 7: In 1), LiPF 6 that is an electrolyte is dissolved at a rate of 1 mol / L, and 4-fluorophenyl acetate, vinylene carbonate (VC), and vinyl ethylene carbonate (VEC) are each 4 wt. %, 1% by weight and 0.5% by weight were added to obtain a non-aqueous electrolyte. Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<実施例5>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)およびフルオロエチレンカーボネート(FEC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)お
よびエチルメチルカーボネート(EMC)との混合溶媒(混合体積比1:1:7:1)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解させ、さらに4−フルオロフェニル
アセテートを電解液全体の重量に対して2重量%となるように添加して非水系電解液とした。 得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を作
製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Example 5>
A mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and fluoroethylene carbonate (FEC), which are saturated cyclic carbonates, and dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC), which are chain carbonates (mixing volume ratio 1: 1: 7: In 1), LiPF 6 as an electrolyte was dissolved at a rate of 1 mol / L, and 4-fluorophenyl acetate was further added so as to be 2% by weight with respect to the total weight of the electrolytic solution to obtain a non-aqueous electrolytic solution. . Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<実施例6>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)との混合
溶媒(混合体積比3:5:2)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解
させ、さらに2−フルオロフェニルアセテート及びビニレンカーボネート(VC)を電解液全体の重量に対してそれぞれ2重量%及び1重量%となるように添加して非水系電解液とした。
<Example 6>
LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent (mixing volume ratio 3: 5: 2) with ethylene carbonate (EC) as a saturated cyclic carbonate and dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as chain carbonates. Is dissolved at a rate of 1 mol / L, and further, 2-fluorophenyl acetate and vinylene carbonate (VC) are added so as to be 2% by weight and 1% by weight, respectively, with respect to the total weight of the electrolytic solution. It was.
得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<実施例7>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)との混合
溶媒(混合体積比3:5:2)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解
させ、さらに3−フルオロフェニルアセテート及びビニレンカーボネート(VC)を電解液全体の重量に対してそれぞれ2重量%及び1重量%となるように添加して非水系電解液とした。
Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<Example 7>
LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent (mixing volume ratio 3: 5: 2) with ethylene carbonate (EC) as a saturated cyclic carbonate and dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as chain carbonates. Is dissolved at a rate of 1 mol / L, and further, 3-fluorophenyl acetate and vinylene carbonate (VC) are added so as to be 2% by weight and 1% by weight, respectively, with respect to the total weight of the electrolytic solution. It was.
得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<実施例8>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)との混合
溶媒(混合体積比3:5:2)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解
させ、さらに2,4−ジフルオロフェニルアセテート及びビニレンカーボネート(VC)を電解液全体の重量に対してそれぞれ2重量%及び1重量%となるように添加して非水系電解液とした。 得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二
次電池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<Example 8>
LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent (mixing volume ratio 3: 5: 2) with ethylene carbonate (EC) as a saturated cyclic carbonate and dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as chain carbonates. Is dissolved at a rate of 1 mol / L, and 2,4-difluorophenylacetate and vinylene carbonate (VC) are added so as to be 2% by weight and 1% by weight, respectively, with respect to the total weight of the electrolyte solution. An electrolyte was used. Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<実施例9>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)との混合
溶媒(混合体積比3:5:2)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解
させ、さらに2,3,4−トリフルオロフェニルアセテート及びビニレンカーボネート(VC)を電解液全体の重量に対してそれぞれ2重量%及び1重量%となるように添加して非水系電解液とした。 得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチ
ウム二次電池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Example 9>
LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent (mixing volume ratio 3: 5: 2) with ethylene carbonate (EC) as a saturated cyclic carbonate and dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as chain carbonates. Was dissolved at a rate of 1 mol / L, and 2,3,4-trifluorophenylacetate and vinylene carbonate (VC) were added to 2% by weight and 1% by weight, respectively, with respect to the total weight of the electrolyte. Thus, a non-aqueous electrolyte solution was obtained. Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<実施例10>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)、および鎖状カーボネートであるエチルメチルカーボネート(EMC)およびジエチルカーボネート(DMC)との混合溶媒(混合体積比2:5:3)に、電解質であるLiPF6を1.2mol/Lの割合で
溶解させ、さらに4−トリフルオロメチルフェニルアセテート及びビニレンカーボネート(VC)を電解液全体の重量に対してそれぞれ2重量%となるように添加して非水系電解液とした。 得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電
池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Example 10>
LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent (mixing volume ratio 2: 5: 3) with ethylene carbonate (EC) as a saturated cyclic carbonate and ethyl methyl carbonate (EMC) and diethyl carbonate (DMC) as chain carbonates. Is dissolved at a rate of 1.2 mol / L, and 4-trifluoromethylphenylacetate and vinylene carbonate (VC) are added so as to be 2% by weight with respect to the total weight of the electrolytic solution. It was. Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<実施例11>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)、および鎖状カーボネートであるエチルメチルカーボネート(EMC)およびジエチルカーボネート(DMC)との混合溶媒(混合体積比2:5:3)に、電解質であるLiPF6を1.2mol/Lの割合で
溶解させ、さらに3、4−ジフルオロフェニルアセテート及びビニレンカーボネート(VC)を電解液全体の重量に対してそれぞれ2重量%となるように添加して非水系電解液と
した。 得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を
作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Example 11>
LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent (mixing volume ratio 2: 5: 3) with ethylene carbonate (EC) as a saturated cyclic carbonate and ethyl methyl carbonate (EMC) and diethyl carbonate (DMC) as chain carbonates. Is dissolved at a rate of 1.2 mol / L, and 3,4-difluorophenylacetate and vinylene carbonate (VC) are further added so as to be 2% by weight with respect to the total weight of the electrolyte solution, respectively, and a non-aqueous electrolyte solution It was. Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<実施例12>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)およびフルオロエチレンカーボネート(FEC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)、
および脂肪族カルボン酸エステルであるプロピオン酸エチル(EP)との混合溶媒(混合体積比1:1:2:5)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解させ、さ
らに4−フルオロフェニルアセテート及びビニレンカーボネート(VC)を電解液全体の重量に対してそれぞれ2重量%となるように添加して非水系電解液とした。 得られた非
水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Example 12>
Saturated cyclic carbonates ethylene carbonate (EC) and fluoroethylene carbonate (FEC), and chain carbonate dimethyl carbonate (DMC),
In addition, LiPF 6 as an electrolyte was dissolved at a rate of 1 mol / L in a mixed solvent (mixing volume ratio 1: 1: 2: 5) with ethyl propionate (EP) that is an aliphatic carboxylic acid ester, and 4- Fluorophenyl acetate and vinylene carbonate (VC) were added so as to be 2% by weight with respect to the total weight of the electrolytic solution, respectively, to obtain a non-aqueous electrolytic solution. Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<実施例13>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)およびフルオロエチレンカーボネート(FEC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)、
およびその他の有機溶媒であるフルオロベンゼン(PhF)との混合溶媒(混合体積比10:10:75:5)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解させ、さら
に4−フルオロフェニルアセテート及びジフルオロリン酸リチウム(LiPO2F2)を電解液全体の重量に対してそれぞれ2重量%及び0.5重量%となるように添加して非水系電解液とした。 得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム
二次電池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Example 13>
Saturated cyclic carbonates ethylene carbonate (EC) and fluoroethylene carbonate (FEC), and chain carbonate dimethyl carbonate (DMC),
In addition, LiPF 6 as an electrolyte is dissolved at a rate of 1 mol / L in a mixed solvent (mixing volume ratio 10: 10: 75: 5) with fluorobenzene (PhF) as another organic solvent, and 4-fluorophenyl is further dissolved. Acetate and lithium difluorophosphate (LiPO 2 F 2 ) were added so as to be 2% by weight and 0.5% by weight, respectively, with respect to the total weight of the electrolytic solution to obtain a non-aqueous electrolytic solution. Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<実施例14>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)との混合
溶媒(混合体積比2:7:1)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解
させ、さらに4−フルオロフェニルアセテート及び1,3−プロパンスルトン(PS)を電解液全体の重量に対してそれぞれ2重量%及び1重量%となるように添加して非水系電解液とした。 得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次
電池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Example 14>
LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent (mixing volume ratio 2: 7: 1) with ethylene carbonate (EC) as a saturated cyclic carbonate and dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as chain carbonates. Was dissolved at a rate of 1 mol / L, and 4-fluorophenyl acetate and 1,3-propane sultone (PS) were added so as to be 2% by weight and 1% by weight, respectively, with respect to the total weight of the electrolyte. A non-aqueous electrolyte was used. Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<実施例15>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)との混合
溶媒(混合体積比2:7:1)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解
させ、さらに4−フルオロフェニルアセテート及びエチレンサルファイト(ES)を電解液全体の重量に対してそれぞれ2重量%及び1重量%となるように添加して非水系電解液とした。 得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池
を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Example 15>
LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent (mixing volume ratio 2: 7: 1) with ethylene carbonate (EC) as a saturated cyclic carbonate and dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as chain carbonates. Is dissolved at a rate of 1 mol / L, and further, 4-fluorophenyl acetate and ethylene sulfite (ES) are added so as to be 2% by weight and 1% by weight, respectively, with respect to the total weight of the electrolytic solution, and nonaqueous electrolytic Liquid. Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<実施例16>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)との混合
溶媒(混合体積比2:7:1)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解
させ、さらに4−フルオロフェニルアセテート及び1,3−プロペンスルトン(PRES
)を電解液全体の重量に対してそれぞれ2重量%及び1重量%となるように添加して非水系電解液とした。 得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム
二次電池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Example 16>
LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent (mixing volume ratio 2: 7: 1) with ethylene carbonate (EC) as a saturated cyclic carbonate and dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as chain carbonates. Is dissolved at a rate of 1 mol / L, and 4-fluorophenyl acetate and 1,3-propene sultone (PRES
) Was added so as to be 2% by weight and 1% by weight, respectively, with respect to the total weight of the electrolytic solution to obtain a non-aqueous electrolytic solution. Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<比較例1>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)、およびその他の有機溶媒であるリン酸トリメチル
(TMP)との混合溶媒(混合体積比2:7:1)に、電解質であるLiPF6を1mo
l/Lの割合で溶解させ、さらに4−フルオロフェニルアセテート及びビニレンカーボネート(VC)を電解液全体の重量に対してそれぞれ2重量%となるように添加して非水系電解液とした。
<Comparative Example 1>
Mixed solvent (mixing volume ratio 2: 7: 1) with saturated cyclic carbonate ethylene carbonate (EC), chain carbonate dimethyl carbonate (DMC), and other organic solvent trimethyl phosphate (TMP) In addition, 1 μm of LiPF 6 as an electrolyte was added.
1-L was dissolved, and 4-fluorophenyl acetate and vinylene carbonate (VC) were further added so as to be 2% by weight with respect to the total weight of the electrolytic solution to obtain a non-aqueous electrolytic solution.
得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<比較例2>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)との混合
溶媒(混合体積比2:7:1)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解
させ、さらにビニレンカーボネート(VC)を電解液全体の重量に対して2重量%となるように添加して非水系電解液とした。 得られた非水系電解液を用いて、上述した方法に
したがってリチウム二次電池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<Comparative Example 2>
LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent (mixing volume ratio 2: 7: 1) with ethylene carbonate (EC) as a saturated cyclic carbonate and dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as chain carbonates. Was dissolved at a rate of 1 mol / L, and vinylene carbonate (VC) was further added so as to be 2% by weight with respect to the total weight of the electrolytic solution to obtain a non-aqueous electrolytic solution. Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<比較例3>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)との混合
溶媒(混合体積比2:7:1)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解
させ、さらにペンタフルオロフェニルアセテート及びビニレンカーボネート(VC)を電解液全体の重量に対してそれぞれ2重量%となるように添加して非水系電解液とした。
得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Comparative Example 3>
LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent (mixing volume ratio 2: 7: 1) with ethylene carbonate (EC) as a saturated cyclic carbonate and dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as chain carbonates. Was dissolved at a rate of 1 mol / L, and pentafluorophenyl acetate and vinylene carbonate (VC) were added at 2% by weight with respect to the total weight of the electrolytic solution to obtain a non-aqueous electrolytic solution.
Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<比較例4>
飽和環状カーボネートであるエチレンカーボネート(EC)、および鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート(DMC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)との混合
溶媒(混合体積比2:7:1)に、電解質であるLiPF6を1mol/Lの割合で溶解
させ、さらに4−フルオロフェニルアセテート及びビニレンカーボネート(VC)を電解液全体の重量に対してそれぞれ12重量%及び2重量%となるように添加して非水系電解液とした。 得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電
池を作製し、容量評価試験、過充電特性評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Comparative Example 4>
LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent (mixing volume ratio 2: 7: 1) with ethylene carbonate (EC) as a saturated cyclic carbonate and dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) as chain carbonates. Is dissolved at a rate of 1 mol / L, and further, 4-fluorophenyl acetate and vinylene carbonate (VC) are added so as to be 12% by weight and 2% by weight, respectively, with respect to the total weight of the electrolytic solution. It was. Using the obtained non-aqueous electrolyte, a lithium secondary battery was produced according to the above-described method, and a capacity evaluation test, an overcharge characteristic evaluation test, and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
本発明のリチウム二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、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、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCDプレイヤー、ミニディスクプレイヤー、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、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ等を挙げることができる。 The use of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be used for various known uses. Specific examples include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CD players, and mini disc players. , Walkie-talkies, electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, lighting equipment, toys, game machines, watches, strobes, cameras, etc.
Claims (6)
Xはフッ素原子又は炭素数1〜12のフッ素置換アルキル基であり、nは1〜4の整数である) In a non-aqueous electrolyte solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous organic solvent, the non-aqueous organic solvent is a total of at least one selected from the group consisting of saturated cyclic carbonates, chain carbonates and aliphatic carboxylic acid esters. The fluorine-containing aromatic ester compound represented by the following general formula (1) is contained in an amount of more than 90% by volume and 0.01 to 10% by weight based on the total weight of the non-aqueous electrolyte. Non-aqueous electrolyte.
X is a fluorine atom or a C1-C12 fluorine-substituted alkyl group, and n is an integer of 1-4.
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