JP5764526B2 - Non-aqueous secondary battery electrolyte and secondary battery - Google Patents

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Description

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

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

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

電解液の組成に関して、サイクル特性などの改善を目的として、電解液中に各種添加剤を含有させる技術が提案されている。例えば、特許文献1及び2においては、電解液として使用されている炭酸エステルが負極で分解されることによって充放電サイクル特性が低下することを抑制するために、ビニレンカーボネート(以下、VCと略記する)やビニルエチレンカーボネート(以下、VECと略記する)といった二重結合を有するカーボネートを電解液に添加し、VCやVEC等を負極上で電解重合させて負極保護膜(以下SEIと略記する)を形成することが提案されている。これらの添加剤はいわゆるアニオン重合性モノマーに分類されるもので、その他にも、スチレンまたはその誘導体(特許文献3)、イソプレン、2−ビニルピリジン、ケイ皮酸エチル、ケイ皮酸メチル、イオノン、ミルセンなど(特許文献4)、フェニルビニレンカーボネート(特許文献5)などを添加剤として使用することが提案されている。
また、特許文献6には、リチウムイオンとキレート化しうる化合物を併用することにより、イソプレン、2−ビニルピリジン、アクリル酸、メタクリル酸、スチレン、ブタジエン、アクリロニトリルなどのアニオン重合性モノマーから形成されるSEIの性質が改善されることが提示されている。
アニオン重合モノマーを効率よく重合させる手段として、特許文献7には、ブロモベンゼンを併用することが提示されている。この文献では、過充電状態の負極上に析出するリチウム金属とブロモベンゼンが反応して生成したフェニルリチウムがスチレンあるいはイソプレンの重合開始剤となり、負極上にSEIが形成されるメカニズムが提案されている。
With respect to the composition of the electrolytic solution, a technique for incorporating various additives into the electrolytic solution has been proposed for the purpose of improving cycle characteristics and the like. For example, in Patent Documents 1 and 2, vinylene carbonate (hereinafter abbreviated as VC) is used to suppress deterioration in charge / discharge cycle characteristics due to decomposition of a carbonic acid ester used as an electrolytic solution at a negative electrode. ) And vinyl ethylene carbonate (hereinafter abbreviated as VEC) are added to the electrolytic solution, and VC, VEC, etc. are electropolymerized on the negative electrode to form a negative electrode protection film (hereinafter abbreviated as SEI). It has been proposed to form. These additives are classified as so-called anionic polymerizable monomers. Besides, styrene or a derivative thereof (Patent Document 3), isoprene, 2-vinylpyridine, ethyl cinnamate, methyl cinnamate, ionone, It has been proposed to use myrcene or the like (Patent Document 4), phenyl vinylene carbonate (Patent Document 5) or the like as an additive.
Patent Document 6 discloses that an SEI formed from an anion polymerizable monomer such as isoprene, 2-vinylpyridine, acrylic acid, methacrylic acid, styrene, butadiene, acrylonitrile by using a compound capable of chelating with lithium ions. It has been proposed that the properties of
As means for efficiently polymerizing an anion polymerization monomer, Patent Document 7 proposes to use bromobenzene together. In this document, a mechanism is proposed in which phenyllithium produced by the reaction of lithium metal deposited on an overcharged negative electrode with bromobenzene serves as a polymerization initiator for styrene or isoprene and SEI is formed on the negative electrode. .

特開2003−151621号公報JP 2003-151621 A 特開2003−031259号公報JP 2003-031259 A 特開2004−103372号公報JP 2004-103372 A 特許3,163,078号公報Japanese Patent No. 3,163,078 特許3,837,914号公報Japanese Patent No. 3,837,914 特許4,050,251号公報Japanese Patent No. 4,050,251 特開平11−97059号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-97059

しかし、一般的には、上記のアニオン重合性モノマーの還元電位は、卑(低電位)であり、しかも電気化学的な還元活性も低いため、負極上での直接的な電子移動から始まる重合は極めて遅い。実際に、電気化学測定系において、スチレンやVCは対リチウム電位が0Vから2.5Vの範囲において明確な還元電流を示さない。
他方、上述のように特許文献7にはブロモベンゼンを併用することが提示されているものの、その効果が認められる過充電状態は、電池における異常状態である。正常な電池作動時にSEIの形成が行なわれるものではない。
However, in general, the reduction potential of the above-mentioned anionic polymerizable monomer is base (low potential) and also has a low electrochemical reduction activity, so polymerization starting from direct electron transfer on the negative electrode is not possible. Very slow. Actually, in the electrochemical measurement system, styrene and VC do not show a clear reduction current when the potential with respect to lithium is in the range of 0V to 2.5V.
On the other hand, as described above, Patent Document 7 proposes to use bromobenzene together, but the overcharged state in which the effect is recognized is an abnormal state in the battery. SEI formation is not performed during normal battery operation.

以上のように、アニオン重合モノマーを電池用添加剤として用いる例はあるものの、過充電状態等ではない通常の使用条件下で、これらを効率よく負極上で重合させSEIを形成させる技術は知られていない。従って、これらアニオン重合性モノマーを添加剤として用いてもそのサイクル特性の改良効果は一定の範囲にとどまり不十分である。一方、サイクル特性の改良効果を向上させるために単にアニオン重合性モノマーの添加量を増やすと、電池の内部抵抗が上昇し電池の初期特性が悪化してしまい本質的な問題解決には至らない。   As described above, there are examples in which an anionic polymerization monomer is used as an additive for a battery, but a technique for efficiently polymerizing these on a negative electrode under normal use conditions other than an overcharged state or the like to form SEI is known. Not. Therefore, even if these anionic polymerizable monomers are used as additives, the effect of improving the cycle characteristics is limited to a certain range and is insufficient. On the other hand, if the addition amount of the anionic polymerizable monomer is simply increased in order to improve the effect of improving the cycle characteristics, the internal resistance of the battery is increased, the initial characteristics of the battery are deteriorated, and the essential problem cannot be solved.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、初期容量、サイクル特性、充電保存性のすべてに優れた非水電解液および非水電解液を用いた二次電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a non-aqueous electrolyte excellent in all of initial capacity, cycle characteristics, and charge storage stability, and a secondary battery using the non-aqueous electrolyte. There is.

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意研究の結果、アニオン重合性モノマーと第二の添加剤として、電気化学的な還元活性の高い化合物、いわゆるレドックス化合物、を組み合わせることにより、少量添加でも電池のサイクル特性を著しく向上させることができることを見出した。これは、電極電子移動速度の速い第二の添加剤が負極から電子を受容し、その還元体がアニオン重合性モノマーの重合開始剤となる機構に基づいていると考えられる。すなわち、第二の添加剤の還元電位が負極作動電位の範囲内にあるため、通常の電池作動電位においてアニオン重合性モノマーによるSEI形成を進めることが可能となり、サイクル特性等の性能改良において高い効果を発揮したものと考えられる。   As a result of earnest research in view of the above problems, the present inventor has combined an anion polymerizable monomer and a compound having a high electrochemical reduction activity as a second additive, a so-called redox compound, so that the battery can be added even in a small amount. It has been found that the cycle characteristics can be significantly improved. This is considered to be based on a mechanism in which the second additive having a high electrode electron transfer rate accepts electrons from the negative electrode, and the reduced product serves as a polymerization initiator for the anionic polymerizable monomer. That is, since the reduction potential of the second additive is within the range of the negative electrode operating potential, it becomes possible to proceed with the SEI formation by the anion polymerizable monomer at the normal battery operating potential, which is highly effective in improving performance such as cycle characteristics. It is thought that was demonstrated.

上記の課題を解決し得た本発明の非水二次電池用電解液は、アニオン重合性モノマーと重合開始剤前駆体と有機溶媒とを含む電解液であって、重合開始剤前駆体が、(A)下記一般式(1’)で表される化合物、(B)下記一般式(2)で表される化合物、または、(C)負極上において電位0〜1.9V(対リチウム換算)で還元される化合物、のいずれかであり、前記アニオン重合性モノマーと前記重合開始剤前駆体との添加量が、それぞれ0.001mol/l以上0.1mol/l以下である。

The electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery of the present invention that has solved the above problems is an electrolyte solution containing an anion polymerizable monomer, a polymerization initiator precursor, and an organic solvent, and the polymerization initiator precursor is (A) a compound represented by the following general formula (1 ′), (B) a compound represented by the following general formula (2), or (C) a potential of 0 to 1.9 V on the negative electrode (in terms of lithium) in compound reduced state, and are one of the amount of the anionic polymerizable monomer wherein the polymerization initiator precursor, Ru der respectively 0.001mol / l or 0.1 mol / l or less.

Figure 0005764526
(一般式(1’)のR101及びR102は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R101とR102は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1’)のC=Oを含む5〜8員環を形成する。
一般式(2)のR103及びR104は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R103とR104は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(2)の−C(=O)C(=O)−を含む6〜8員環を形成してもよい。
一般式(1’)または(2)で表される化合物は、複数のものが結合して多量体を構成していてもよい。)
好ましくは、(C)化合物が、下記一般式(1)で表される化合物である。
Figure 0005764526
(R 101 and R 102 in the general formula (1 ′) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 101 and R 102 are bonded directly or via a linking group, and the C in the formula (1 ′) Forms a 5- to 8-membered ring containing ═O.
R 103 and R 104 in the general formula (2) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 103 and R 104 may be bonded directly or via a linking group to form a 6-8 membered ring containing —C (═O) C (═O) — in the formula (2).
A plurality of compounds represented by the general formula (1 ′) or (2) may be combined to form a multimer. )
Preferably, the compound (C) is a compound represented by the following general formula (1).

Figure 0005764526
(一般式(1)のR及びRは、芳香族基または複素芳香族基を表す。RとRは、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成してもよい。
一般式(1)で表される化合物は、複数のものが結合して多量体を構成していてもよい。)
Figure 0005764526
(R 1 and R 2 in the general formula (1) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 1 and R 2 are bonded directly or via a linking group, and C = O in the formula (1) A 5- to 8-membered ring containing
A plurality of compounds represented by the general formula (1) may be combined to form a multimer. )

さらに好ましくは、重合開始剤前駆体が、下記一般式(1)または(2)で表される化合物である。   More preferably, the polymerization initiator precursor is a compound represented by the following general formula (1) or (2).

Figure 0005764526
(一般式(1)のR及びRは、芳香族基または複素芳香族基を表す。RとRは、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成してもよい。
ただし、式(1)で表される化合物が、負極上において電位1.9V超(対リチウム換算)で還元される化合物である場合は、RとRは式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成する。
一般式(2)のR103及びR104は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R103とR104は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(2)の−C(=O)C(=O)−を含む6〜8員環を形成してもよい。
一般式(1)または(2)で表される化合物は、複数のものが結合して多量体を構成していてもよい。)
Figure 0005764526
(R 1 and R 2 in the general formula (1) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 1 and R 2 are bonded directly or via a linking group, and C = O in the formula (1) A 5- to 8-membered ring containing
However, when the compound represented by the formula (1) is a compound that is reduced on the negative electrode at a potential exceeding 1.9 V (vs. lithium), R 1 and R 2 are C═O in the formula (1). 5 to 8 membered ring is formed.
R 103 and R 104 in the general formula (2) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 103 and R 104 may be bonded directly or via a linking group to form a 6-8 membered ring containing —C (═O) C (═O) — in the formula (2).
A plurality of compounds represented by general formula (1) or (2) may be combined to form a multimer. )

さらに好ましくは、アニオン重合性モノマーが、下記一般式(3−a)〜(3−d)で表される化合物の少なくとも1つである。   More preferably, the anion polymerizable monomer is at least one of compounds represented by the following general formulas (3-a) to (3-d).

Figure 0005764526
Figure 0005764526

(一般式(3−a)において、Rは水素原子またはアルキル基を表す。Rは芳香族基、複素環基、ニトリル基、アルコキシ基、またはアシルオキシ基を表す。)
(一般式(3−b)において、Rは水素原子、アルキル基またはシアノ基を表す。Rはアルキル基またはアルコキシ基を表す。)
(一般式(3−c)において、R及びRは水素原子、アルキル基または芳香族基を表す。X、Y、Zは、それぞれ独立に−O−、−S−、−C(=O)−、−C(=S)−、−N(R)−、−S(O)−及び−SO−から選択される2価の連結基を表し、Rはアルキル基または芳香族基を表す。)
(一般式(3−d)において、Rはアルキル基または水素原子を表す。)
(一般式(3−a)〜(3−d)で表される化合物は、R〜Rで互いに連結した多量体を形成してもよい。)
さらに好ましくは、重合開始剤前駆体が、9−フルオレノン化合物、アントロン化合物、キサントン化合物、ジベンゾスベロン化合物、ジベンゾスベレロン化合物、アントラキノン化合物、ビアントロニル化合物、ビアントロン化合物、置換ベンゾフェノン化合物、ジベンゾイル化合物、及びこれらの誘導体よりなる群から選択される少なくともいずれか1種である。
さらに好ましくは、重合開始剤前駆体が下記式(1−1)〜(1−27)で表される化合物もしくはその誘導体よりなる群から選択される少なくともいずれか1種である。
(In General Formula (3-a), R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group. R 4 represents an aromatic group, a heterocyclic group, a nitrile group, an alkoxy group, or an acyloxy group.)
(In General Formula (3-b), R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a cyano group. R 6 represents an alkyl group or an alkoxy group.)
(In the general formula (3-c), R 7 and R 8 represent a hydrogen atom, an alkyl group or an aromatic group. X, Y, and Z are independently —O—, —S—, —C (= O) -, - C (= S) -, - N (R) -, - S (O) - and -SO 2 - represents a divalent linking group selected from, R represents an alkyl group or an aromatic group Represents.)
(In the general formula (3-d), R 9 represents an alkyl group or a hydrogen atom.)
(The compounds represented by the general formulas (3-a) to (3-d) may form multimers linked to each other at R 3 to R 9 ).
More preferably, the polymerization initiator precursor is a 9-fluorenone compound, anthrone compound, xanthone compound, dibenzosuberone compound, dibenzosuberone compound, anthraquinone compound, biantronyl compound, biantron compound, substituted benzophenone compound, dibenzoyl compound, and It is at least one selected from the group consisting of these derivatives.
More preferably, the polymerization initiator precursor is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formulas (1-1) to (1-27) or derivatives thereof.

Figure 0005764526
Figure 0005764526

Figure 0005764526
Figure 0005764526

(一般式(1−24)は、4−フルオロ体又は4,4’−ジフルオロ体である。)
さらに好ましくは、重合開始剤前駆体が、前記式(1−1)〜(1−12)、(1−15)〜(1−23)、(1−26)及び(1−27)で表される化合物もしくはその誘導体よりなる群から選択される少なくともいずれか1種である。
さらに好ましくは、アニオン重合性モノマーが、芳香族置換ビニル化合物、炭酸ビニレン系化合物、または、アクリル系化合物の少なくともいずれか1つである。
らに好ましくは、電解液が、周期律表第一族又は第二族に属する金属イオンもしくはその塩をさらに含む。
本発明の非水電解質二次電池は、本発明の非水二次電池用電解液と、周期律表第一族または第二族に属する金属のイオンの挿入放出が可能な正極と、当該イオンの挿入放出または溶解析出が可能な負極とを備える。
好ましくは、負極の活物質としてチタン酸リチウムを適用する。
本発明は、第1剤と第2剤とを混合して用いる非水二次電池用電解液のキットであって、
第1剤が周期律表第一族または第二族に属する金属のイオンもしくはそれを含む金属塩を含有し、第2剤がアニオン重合性モノマーを含有し、(A)下記一般式(1’)で表される化合物、(B)下記一般式(2)で表される化合物、または、(C)負極上において電位0〜1.9V(対リチウム換算)で還元される化合物のいずれかからなる重合開始剤前駆体を第1剤、第2剤、及びその他の剤の少なくともいずれか1つに含有させてなり、前記アニオン重合性モノマーと前記重合開始剤前駆体とが、混合後の添加量が、それぞれ0.001mol/l以上0.1mol/l以下となるよう添加されている、非水二次電池用電解液のキットも包含される。
(General formula (1-24) is a 4-fluoro product or a 4,4′-difluoro product.)
More preferably, the polymerization initiator precursor is represented by the formulas (1-1) to (1-12), (1-15) to (1-23), (1-26) and (1-27). Or at least one selected from the group consisting of derivatives thereof.
More preferably, the anionic polymerizable monomer, an aromatic substituted vinyl compounds, vinylene carbonate compound, or Ru least any one Tsudea acrylic compound.
Preferably the is found, the electrolytic solution further comprises a metal ion or a salt thereof belonging to the family or group II of the periodic table.
The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes an electrolyte for a nonaqueous secondary battery of the present invention, a positive electrode capable of inserting and releasing ions of metals belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and the ions A negative electrode capable of insertion / release or dissolution / precipitation.
Preferably, lithium titanate is applied as the negative electrode active material.
The present invention is a kit for an electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery using a mixture of a first agent and a second agent,
The first agent contains an ion of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table or a metal salt containing the same, the second agent contains an anion polymerizable monomer, and (A) the following general formula (1 ′ ), (B) a compound represented by the following general formula (2), or (C) a compound reduced on the negative electrode at a potential of 0 to 1.9 V (vs. lithium). The polymerization initiator precursor is added to at least one of the first agent, the second agent, and the other agent, and the anionic polymerizable monomer and the polymerization initiator precursor are added after mixing. Also included is a kit of an electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery , which is added so that the amount is 0.001 mol / l or more and 0.1 mol / l or less, respectively .

Figure 0005764526
(一般式(1’)のR101及びR102は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R101とR102は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1’)のC=Oを含む5〜8員環を形成する。
一般式(2)のR103及びR104は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R103とR104は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(2)の−C(=O)C(=O)−を含む6〜8員環を形成してもよい。
一般式(1’)または(2)で表される化合物は、複数が結合して多量体を構成していてもよい。
好ましくは、(C)化合物が、下記一般式(1)で表される化合物である。
Figure 0005764526
(R 101 and R 102 in the general formula (1 ′) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 101 and R 102 are bonded directly or via a linking group, and the C in the formula (1 ′) Forms a 5- to 8-membered ring containing ═O.
R 103 and R 104 in the general formula (2) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 103 and R 104 may be bonded directly or via a linking group to form a 6-8 membered ring containing —C (═O) C (═O) — in the formula (2).
A plurality of the compounds represented by the general formula (1 ′) or (2) may be combined to form a multimer.
Preferably, the compound (C) is a compound represented by the following general formula (1).

Figure 0005764526
(一般式(1)のR及びRは、芳香族基または複素芳香族基を表す。RとRは、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成してもよい。
Figure 0005764526
(R 1 and R 2 in the general formula (1) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 1 and R 2 are bonded directly or via a linking group, and C = O in the formula (1) A 5- to 8-membered ring containing

さらに好ましくは、第1剤、第2剤、及びその他の剤の少なくともいずれか1つに含有させる重合開始剤前駆体が、下記一般式(1)または(2)で表される化合物のいずれかである。   More preferably, the polymerization initiator precursor contained in at least one of the first agent, the second agent, and the other agent is any one of the compounds represented by the following general formula (1) or (2). It is.

Figure 0005764526
(一般式(1)のR及びRは、芳香族基または複素芳香族基を表す。RとRは、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成してもよい。
ただし、式(1)で表される化合物が、負極上において電位1.9V超(対リチウム換算)で還元される化合物である場合は、RとRは式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成する。
一般式(2)のR103及びR104は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R103とR104は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(2)の−C(=O)C(=O)−を含む6〜8員環を形成してもよい。
一般式(1)または(2)で表される化合物は、複数のものが結合して多量体を構成していてもよい。)
Figure 0005764526
(R 1 and R 2 in the general formula (1) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 1 and R 2 are bonded directly or via a linking group, and C = O in the formula (1) A 5- to 8-membered ring containing
However, when the compound represented by the formula (1) is a compound that is reduced on the negative electrode at a potential exceeding 1.9 V (vs. lithium), R 1 and R 2 are C═O in the formula (1). 5 to 8 membered ring is formed.
R 103 and R 104 in the general formula (2) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 103 and R 104 may be bonded directly or via a linking group to form a 6-8 membered ring containing —C (═O) C (═O) — in the formula (2).
A plurality of compounds represented by general formula (1) or (2) may be combined to form a multimer. )

本発明の非水二次電池用電解液は、これを備えた二次電池において、使用初期の放電性能を示す「初期容量」、使用における耐劣化性を示す「サイクル特性」、ならびに充電状態で長期間保持するときの耐劣化性を示す「充電保存性」のすべてにおいて優れた性能を発揮する。   The electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery of the present invention is a secondary battery equipped with the “initial capacity” indicating initial discharge performance, “cycle characteristics” indicating deterioration resistance during use, and in a charged state. Exhibits excellent performance in all of the “charge storage stability” that indicates deterioration resistance when held for a long period of time.

本発明の好ましい実施形態に係るリチウムイオン二次電池の構成を模式化して示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the lithium ion secondary battery which concerns on preferable embodiment of this invention. 本発明の好ましい実施形態に係るリチウムイオン二次電池の具体的な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the specific structure of the lithium ion secondary battery which concerns on preferable embodiment of this invention. 参考例(実施例に用いる化合物)において測定したボルタモグラムである。It is the voltammogram measured in the reference example (compound used for an Example). 参考例(比較例に用いる化合物)において測定したボルタモグラムである。It is the voltammogram measured in the reference example (compound used for a comparative example).

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明の構成が、この内容により限定して解釈されるものではない。     Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the configuration of the present invention is not construed as being limited by the contents.

本発明の非水二次電池用電解液(以下、「電解液」とも言う)は、アニオン重合性モノマーと特定の重合開始剤前駆体とを有機溶媒中に含む。以下、その好ましい実施形態について説明する。
[第一の添加剤:アニオン重合性モノマー]
アニオン重合性モノマーとして知られているものであれば、本発明に適用できるものの範囲に含まれ、特に限定されないが、それらの中で特に、下記一般式(3−a)〜(3−d)で示される構造の化合物を用いることが好ましい。これらの化合物は単独で用いても、二種以上を任意に組み合わせて用いてもよい。
The electrolyte solution for non-aqueous secondary batteries of the present invention (hereinafter also referred to as “electrolyte solution”) contains an anion polymerizable monomer and a specific polymerization initiator precursor in an organic solvent. Hereinafter, the preferable embodiment will be described.
[First additive: anionic polymerizable monomer]
As long as it is known as an anion polymerizable monomer, it is included in the range applicable to the present invention, and is not particularly limited. Among them, in particular, the following general formulas (3-a) to (3-d) It is preferable to use a compound having a structure represented by These compounds may be used alone or in any combination of two or more.

Figure 0005764526
Figure 0005764526

・R
前記、式(3−a)のRは水素原子またはアルキル基を表す。Rとして好ましいアルキル基は、炭素数1から10のアルキル基(メチル、エチル、ヘキシル、シクロヘキシルなど)であり、Rは水素原子であることがさらに好ましい。
・ R 3
In the above formula (3-a), R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group. A preferable alkyl group as R 3 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (methyl, ethyl, hexyl, cyclohexyl, etc.), and R 3 is more preferably a hydrogen atom.

・R
式(3−a)のRは芳香族基、複素環基、ニトリル基、アルコキシ基、またはアシルオキシ基を表す。Rの芳香族基としては炭素数6から10の2π系芳香族基(フェニル、ナフチルなど)が好ましく、複素環基としては炭素数4から9の複素芳香族基(フリル、ピリジル、ピラジル、ピリミジル、キノリルなど)が好ましく、アルコキシ基としては炭素数1から10のアルコキシ基(メトキシ、エトキシ、ブトキシなど)が好ましく、アシルオキシ基としては炭素数1から10のアシルオキシ基(アセトキシ基、ヘキサノイルオキシ基など)が好ましく、式(3−a)のRとしては、フェニル基がより好ましい。なお、本明細書において「から」は「〜」と同じ意味で用い、その前後で規定される数値ないし番号を含む意味である。
・ R 4
R 4 in the formula (3-a) represents an aromatic group, a heterocyclic group, a nitrile group, an alkoxy group, or an acyloxy group. The aromatic group of R 4 is preferably a 2π-aromatic group having 6 to 10 carbon atoms (phenyl, naphthyl, etc.), and the heterocyclic group is a heteroaromatic group having 4 to 9 carbon atoms (furyl, pyridyl, pyrazyl, Pyrimidyl, quinolyl, etc.) are preferable, alkoxy groups having 1 to 10 carbon atoms (methoxy, ethoxy, butoxy, etc.) are preferable, and acyloxy groups having 1 to 10 carbon atoms (acetoxy group, hexanoyloxy). Group) and the like, and R 4 in formula (3-a) is more preferably a phenyl group. In the present specification, “kara” is used in the same meaning as “to”, and includes a numerical value or a number defined before and after that.

・R
式(3−b)のRは水素、アルキル基、または、シアノ基を表し、好ましいアルキル基としては炭素数1から10のアルキル基(メチル、エチル、ヘキシル、シクロヘキシルなど)であり、水素またはメチル基であることがより好ましい。
・ R 5
R 5 in Formula (3-b) represents hydrogen, an alkyl group, or a cyano group, and a preferable alkyl group is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (methyl, ethyl, hexyl, cyclohexyl, etc.), hydrogen or More preferred is a methyl group.

・R
式(3−b)のRはアルキル基またはアルコキシ基を表し、アルコキシ基であることがより好ましい。すなわち、式(3−b)はアクリル系化合物であることが好ましく、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、または、シアノアクリル酸エステルであることがより好ましい。この場合のエステルのアルコール部分に相当するアルコキシ基は炭素数1から10のアルコキシ基(メトキシ、エトキシ、ブトキシなど)が好ましく、メトキシ基あるいはエトキシ基がより好ましい。
・ R 6
R 6 in the formula (3-b) represents an alkyl group or an alkoxy group, and more preferably an alkoxy group. That is, the formula (3-b) is preferably an acrylic compound, and more preferably an acrylic ester, a methacrylic ester, or a cyanoacrylic ester. In this case, the alkoxy group corresponding to the alcohol part of the ester is preferably an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms (methoxy, ethoxy, butoxy, etc.), more preferably a methoxy group or an ethoxy group.

・R、R
式(3−c)のR及びRは水素、アルキル基または芳香族基を表す。R及びRが水素であるか、Rが水素でありRが芳香族基であることが好ましい。この場合の好ましい芳香族基としては炭素数6から10の芳香族基(フェニル、ナフチルなど)がより好ましい。
・ R 7 , R 8
R 7 and R 8 in the formula (3-c) represent hydrogen, an alkyl group, or an aromatic group. It is preferred that R 7 and R 8 are hydrogen, or R 7 is hydrogen and R 8 is an aromatic group. A preferable aromatic group in this case is an aromatic group having 6 to 10 carbon atoms (such as phenyl or naphthyl).

・X,Y,Z
式(3−c)のX、Y、Zは、それぞれ独立に−O−、−S−、−(C=O)−、−C(=S)−、−N(R)−、−S(O)−及び−SO−から選択される2価連結基を表すが、XとYが−O−、Zが−(C=O)−であること、すなわち、炭酸ビニレン系化合物が好ましい。前記Rはアルキル基または芳香族基を表す。アルキル基の好ましいものとしてはRと同義であり、芳香族基の好ましいものとしてはRと同義である。
・ X, Y, Z
X, Y, and Z in formula (3-c) are each independently -O-, -S-,-(C = O)-, -C (= S)-, -N (R)-, -S. (O) - and -SO 2 - represents a divalent linking group selected from, X and Y are -O-, Z is - (C = O) - and that, namely, vinylene compounds are preferred carbonate . R represents an alkyl group or an aromatic group. The preferred alkyl group has the same meaning as R 3, and the preferred aromatic group has the same meaning as R 4 .

・R
式(3−d)のRは水素原子又はアルキル基を表し、水素原子または炭素数1から10のアルキル基(メチル、エチル、ヘキシル、シクロヘキシルなど)が好ましく、水素またはメチル基であることがより好ましい。
・ R 9
R 9 in the formula (3-d) represents a hydrogen atom or an alkyl group, preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (methyl, ethyl, hexyl, cyclohexyl, etc.), and preferably a hydrogen atom or a methyl group. More preferred.

上述のRからRの置換基は、更に他の置換基Tを含んでいてもよい。
置換基Tとしては、下記のものが挙げられる。
アルキル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルキル基、例えばメチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル、ペンチル、ヘプチル、1−エチルペンチル、ベンジル、2−エトキシエチル、1−カルボキシメチル等);アルケニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルケニル基、例えば、ビニル、アリル、オレイル等);アルキニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルキニル基、例えば、エチニル、ブタジイニル、フェニルエチニル等);シクロアルキル基(好ましくは炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、4−メチルシクロヘキシル等);アリール基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリール基、例えば、フェニル、1−ナフチル、4−メトキシフェニル、2−クロロフェニル、3−メチルフェニル等);ヘテロ環基(好ましくは炭素原子数2〜20のヘテロ環基、例えば、2−ピリジル、4−ピリジル、2−イミダゾリル、2−ベンゾイミダゾリル、2−チアゾリル、2−オキサゾリル等);アルコキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ベンジルオキシ等);アリールオキシ基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ、1−ナフチルオキシ、3−メチルフェノキシ、4−メトキシフェノキシ等);アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基、例えば、エトキシカルボニル、2−エチルヘキシルオキシカルボニル等);アミノ基(好ましくは炭素原子数0〜20のアミノ基、例えば、アミノ、N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N−エチルアミノ、アニリノ等);スルホンアミド基(好ましくは炭素原子数0〜20のスルホンアミド基、例えば、N,N−ジメチルスルホンアミド、N−フェニルスルホンアミド等);アシル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアシル基、例えば、アセチル、ベンゾイル等);アシルオキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルオキシ基、例えば、アセチルオキシ、ベンゾイルオキシ等);カルバモイル基(好ましくは炭素原子数1〜20のカルバモイル基、例えば、N,N−ジメチルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル等);アシルアミノ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルアミノ基、例えば、アセチルアミノ、ベンゾイルアミノ等);シアノ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)であり、より好ましくはアルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基、シアノ基又はハロゲン原子であり、特に好ましくはアルキル基、アルケニル基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基又はシアノ基が挙げられる。
The above substituents R 3 to R 9 may further contain another substituent T.
Examples of the substituent T include the following.
An alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, pentyl, heptyl, 1-ethylpentyl, benzyl, 2-ethoxyethyl, 1-carboxymethyl, etc.); alkenyl A group (preferably an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms such as vinyl, allyl, oleyl and the like); an alkynyl group (preferably an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms such as ethynyl, butadiynyl, phenylethynyl and the like); A cycloalkyl group (preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms such as cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, etc.); an aryl group (preferably an aryl group having 6 to 26 carbon atoms such as Phenyl, 1-naphthyl, 4-methoxyphenyl, -Chlorophenyl, 3-methylphenyl and the like; a heterocyclic group (preferably a heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, such as 2-pyridyl, 4-pyridyl, 2-imidazolyl, 2-benzoimidazolyl, 2-thiazolyl, 2 -Oxazolyl etc.); alkoxy group (preferably alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as methoxy, ethoxy, isopropyloxy, benzyloxy etc.); aryloxy group (preferably aryloxy group having 6 to 26 carbon atoms) For example, phenoxy, 1-naphthyloxy, 3-methylphenoxy, 4-methoxyphenoxy and the like; alkoxycarbonyl groups (preferably alkoxycarbonyl groups having 2 to 20 carbon atoms, such as ethoxycarbonyl, 2-ethylhexyloxycarbonyl and the like) ); Amino group (preferably carbon) An amino group having 0 to 20 children, such as amino, N, N-dimethylamino, N, N-diethylamino, N-ethylamino, anilino, etc .; a sulfonamide group (preferably a sulfonamide having 0 to 20 carbon atoms) A group such as N, N-dimethylsulfonamide, N-phenylsulfonamide, etc .; an acyl group (preferably an acyl group having 2 to 20 carbon atoms such as acetyl, benzoyl, etc.); an acyloxy group (preferably a carbon atom) An acyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, such as acetyloxy, benzoyloxy, etc .; a carbamoyl group (preferably a carbamoyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as N, N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl, etc.); A group (preferably an acylamino group having 1 to 20 carbon atoms, such as acetylamino, Benzoylamino, etc.]; cyano group, halogen atom (eg fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), more preferably alkyl group, alkenyl group, aryl group, heterocyclic group, alkoxy group, aryloxy group An alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group, a cyano group or a halogen atom, particularly preferably an alkyl group, an alkenyl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group or a cyano group. .

化合物ないし置換基等がアルキル基、アルケニル基等を含むとき、これらは直鎖状でも分岐状でもよく、置換されていても無置換でもよい。またアリール基、ヘテロ環基等を含むとき、それらは単環でも縮環でもよく、置換されていても無置換でもよい。   When a compound or a substituent includes an alkyl group, an alkenyl group, etc., these may be linear or branched, and may be substituted or unsubstituted. When an aryl group, a heterocyclic group, or the like is included, they may be monocyclic or condensed, and may be substituted or unsubstituted.

なお、本明細書において化合物の表示については、当該化合物そのもののほか、その塩、錯体、そのイオンを含む意味に用いる。また、所望の効果を奏する範囲で、所定の一部を変化させた誘導体を含む意味である。また、本明細書において置換・無置換を明記していない置換基や連結基については、その基に任意の置換基を有していてもよい意味である。これは置換・無置換を明記していない化合物についても同義である。好ましい置換基としては、前記置換基Tが挙げられる。   In addition, in this specification, it uses for the meaning containing the salt, a complex, and its ion besides the said compound itself about the display of a compound. Moreover, it is the meaning including the derivative | guide_body which changed the predetermined part in the range with the desired effect. In addition, in the present specification, a substituent or a linking group for which substitution / non-substitution is not specified clearly means that the group may have an arbitrary substituent. This is also synonymous for compounds that do not specify substitution / non-substitution. Examples of the preferred substituent include the substituent T.

一般式(3−a)〜(3−d)で表される化合物としては下記のものを例示することができる。ただし、本発明はこれらの例により限定して解釈されるものではない。   Examples of the compounds represented by the general formulas (3-a) to (3-d) include the following. However, the present invention is not construed as being limited by these examples.

Figure 0005764526
Figure 0005764526

Figure 0005764526
Figure 0005764526

第一の添加剤(アニオン重合性モノマー)の添加量が少ない場合には、サイクル特性の向上効果が小さく、また、添加量が多すぎる場合には、電池の内部抵抗が上がるため電池の初期特性が損なわれる。第一の添加剤の濃度範囲は、0.001Mから0.1M(mol/l)の範囲であることが好ましく、0.005Mから0.05Mの範囲がより好ましい。   When the amount of the first additive (anionic polymerizable monomer) is small, the effect of improving the cycle characteristics is small, and when the amount is too large, the internal resistance of the battery increases, so the initial characteristics of the battery Is damaged. The concentration range of the first additive is preferably in the range of 0.001M to 0.1M (mol / l), and more preferably in the range of 0.005M to 0.05M.

[第二の添加剤:重合開始剤前駆体]
第二の添加剤となる重合開始剤前駆体は、(A)下記一般式(1’)で表される化合物、(B)下記一般式(2)で表される化合物、または、(C)負極上において電位0〜1.9V(対リチウム換算)で還元される化合物、のいずれかである。重合開始剤前駆体が、前記(C)化合物に属するか否かは、重合開始剤前駆体が還元電流ピーク電位を示すか否かで判断できる。その具体的な測定方法及び結果については実施例で後述するが、典型的には上記範囲の電位を掃引したときのボルタモグラムにおいて絶対値にして0.1mA/cm以上の電流ピークを示すか否かにより、還元されるものか否かを評価することができる。このピークはブロードなものやショルダーを有するものであってもよく、本発明の効果を奏する範囲で評価判断することができる。あるいは、チャートのベースラインを控除してピークを評価してもよい。
[Second additive: polymerization initiator precursor]
The polymerization initiator precursor as the second additive is (A) a compound represented by the following general formula (1 ′), (B) a compound represented by the following general formula (2), or (C) Any of the compounds reduced at a potential of 0 to 1.9 V (vs. lithium) on the negative electrode. Whether or not the polymerization initiator precursor belongs to the compound (C) can be determined by whether or not the polymerization initiator precursor exhibits a reduction current peak potential. Specific measurement methods and results thereof will be described later in the Examples. Typically, whether or not a current peak of 0.1 mA / cm 2 or more in absolute value is shown in a voltammogram when a potential in the above range is swept. Whether or not it can be reduced can be evaluated. This peak may be broad or have a shoulder, and can be evaluated and judged within the range where the effects of the present invention are exhibited. Alternatively, the peak may be evaluated by subtracting the baseline of the chart.

Figure 0005764526
Figure 0005764526

(一般式(1’)のR101及びR102は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R101とR102は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1’)のC=Oを含む5〜8員環を形成する。
一般式(2)のR103及びR104は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R103とR104は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(2)の−C(=O)C(=O)−を含む6〜8員環を形成してもよい。
一般式(1’)または(2)で表される化合物は、複数のものが結合して多量体を構成していてもよい。)
(R 101 and R 102 in the general formula (1 ′) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 101 and R 102 are bonded directly or via a linking group, and the C in the formula (1 ′) Forms a 5- to 8-membered ring containing ═O.
R 103 and R 104 in the general formula (2) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 103 and R 104 may be bonded directly or via a linking group to form a 6-8 membered ring containing —C (═O) C (═O) — in the formula (2).
A plurality of compounds represented by the general formula (1 ′) or (2) may be combined to form a multimer. )

また、前記(C)化合物の中で好ましい化合物は、下記一般式(1)で示される化合物である。   Moreover, a preferable compound in the said (C) compound is a compound shown by following General formula (1).

Figure 0005764526
Figure 0005764526

一般式(1)のR及びRは、芳香族基または複素芳香族基(不飽和複素環基)を表し、好ましくは、フェニル基、ナフチル基、ピリジル基である。RとRは、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成してもよい。なお、一般式(1)で表される化合物は複数のものが結合して多量体を構成していてもよい。本発明においてRとRとは直接あるいは連結基を介して結合し、C=Oを含む5〜8員環を形成していることが好ましい。 R 1 and R 2 in the general formula (1) represent an aromatic group or a heteroaromatic group (unsaturated heterocyclic group), and preferably a phenyl group, a naphthyl group, or a pyridyl group. R 1 and R 2 may be bonded directly or via a linking group to form a 5- to 8-membered ring containing C═O in the formula (1). Note that a plurality of compounds represented by the general formula (1) may be combined to form a multimer. In the present invention, R 1 and R 2 are preferably bonded directly or via a linking group to form a 5- to 8-membered ring containing C═O.

前記重合開始剤前駆体は、下記一般式(1)または(2)で表される化合物であるのがより好ましい。   The polymerization initiator precursor is more preferably a compound represented by the following general formula (1) or (2).

Figure 0005764526
(一般式(1)のR及びRは、芳香族基または複素芳香族基を表す。RとRは、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成してもよい。
ただし、式(1)で表される化合物が、負極上において電位1.9V超(対リチウム換算)で還元される化合物である場合は、RとRは式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成する。
一般式(2)のR103及びR104は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R103とR104は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(2)の−C(=O)C(=O)−を含む6〜8員環を形成してもよい。
一般式(1)または(2)で表される化合物は、複数のものが結合して多量体を構成していてもよい。)
Figure 0005764526
(R 1 and R 2 in the general formula (1) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 1 and R 2 are bonded directly or via a linking group, and C = O in the formula (1) A 5- to 8-membered ring containing
However, when the compound represented by the formula (1) is a compound that is reduced on the negative electrode at a potential exceeding 1.9 V (vs. lithium), R 1 and R 2 are C═O in the formula (1). 5 to 8 membered ring is formed.
R 103 and R 104 in the general formula (2) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 103 and R 104 may be bonded directly or via a linking group to form a 6-8 membered ring containing —C (═O) C (═O) — in the formula (2).
A plurality of compounds represented by general formula (1) or (2) may be combined to form a multimer. )

前記重合開始剤前駆体は、9−フルオレノン化合物、アントロン化合物、キサントン化合物、ジベンゾスベロン化合物、ジベンゾスベレロン化合物、アントラキノン化合物、ビアントロニル化合物、ビアントロン化合物、置換ベンゾフェノン化合物、ジベンゾイル化合物、及びこれらの誘導体よりなる群から選択される少なくともいずれか1種であることが好ましい。化学構造式で示すと、後記式(1−1)〜(1−27)で表される骨格を有する化合物であることがより好ましい(本発明において所定の化学構造の骨格というとき、その化学構造を有する化合物のほか、その構造を母核として有する化合物を含む意味に用いる。なお、化合物の語は上記で定義したのと同様である。)。換言すると、より好ましい前記重合開始剤前駆体は、9−フルオレノン骨格(1−1)、アントロン骨格(1−2)、キサントン骨格(1−3)、ジベンゾスベロン骨格(1−4)、ジベンゾスベレロン骨格(1−5)、アントラキノン骨格(1−6)、ビアントロニル骨格(1−8)、ビアントロン骨格(1−9)、置換ベンゾフェノン骨格の構造を持つもの、及びその芳香族環の炭素元素の1または2個が窒素元素に変わった構造(1−7、1−13〜1−23等)、あるいはベンゼン環に4つの炭素が縮合して多環芳香族環(例えばナフタレン環)を形成した構造(1−10、1−11等)、ジベンゾイル骨格(1−25、1−26、1−27)を有する。また、これらの骨格には、置換基を有していてもよく、好ましい置換基としては、前記置換基Tが挙げられる。より好ましい置換基はメトキシ基、シアノ基、メタンスルホニル基、アセチル基、フッ素原子がより好ましい。   The polymerization initiator precursor is a 9-fluorenone compound, anthrone compound, xanthone compound, dibenzosuberone compound, dibenzosuberone compound, anthraquinone compound, biantronyl compound, biantron compound, substituted benzophenone compound, dibenzoyl compound, and derivatives thereof It is preferably at least one selected from the group consisting of: In terms of chemical structural formula, it is more preferably a compound having a skeleton represented by the following formulas (1-1) to (1-27) (in the present invention, the chemical structure is referred to as the skeleton having a predetermined chemical structure). In addition to a compound having a structure, it is used to mean a compound having the structure as a mother nucleus. The term “compound” is as defined above.) In other words, more preferable polymerization initiator precursors are 9-fluorenone skeleton (1-1), anthrone skeleton (1-2), xanthone skeleton (1-3), dibenzosuberone skeleton (1-4), dibenzo Carbon having a structure of suberone skeleton (1-5), anthraquinone skeleton (1-6), biantronyl skeleton (1-8), biantron skeleton (1-9), substituted benzophenone skeleton, and aromatic ring carbon A structure in which one or two of the elements are changed to nitrogen elements (1-7, 1-13 to 1-23, etc.), or a polybenzene aromatic ring (for example, a naphthalene ring) by condensation of four carbons to a benzene ring It has a formed structure (1-10, 1-11, etc.) and a dibenzoyl skeleton (1-25, 1-26, 1-27). In addition, these skeletons may have a substituent, and preferred substituents include the substituent T. More preferred substituents are a methoxy group, a cyano group, a methanesulfonyl group, an acetyl group, and a fluorine atom.

前記重合開始剤前駆体としては下記のものを例示することができる。ただし、本発明はこれらの例により限定して解釈されるものではない。   The following can be illustrated as said polymerization initiator precursor. However, the present invention is not construed as being limited by these examples.

Figure 0005764526
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上記、式(1−1)から(1−27)の骨格を有する化合物は、その骨格同士、直接に、または連結基を介して、2量体以上の多量体を形成してもよい。本発明に用いる前記重合開始剤前駆体としては、上記の骨格を有する化合物の中で、式(1−1)〜(1−12)、(1−15)〜(1−23)、(1−26)及び(1−27)で表される化合物もしくはその誘導体よりなる群から選択される少なくともいずれか1種であることが好ましく、(1−1)、(1−2)、(1−3)、(1−4)、(1−6)、(1−26)の骨格を有する化合物がより好ましく、(1−1)の骨格を有する化合物であることが特に好ましい。   The compounds having the skeletons of formulas (1-1) to (1-27) may form a multimer of dimers or more, directly or via a linking group. As the polymerization initiator precursor used in the present invention, among the compounds having the skeleton, the formulas (1-1) to (1-12), (1-15) to (1-23), (1 It is preferably at least one selected from the group consisting of the compounds represented by -26) and (1-27) or derivatives thereof, (1-1), (1-2), (1- 3), (1-4), (1-6), a compound having a skeleton of (1-26) is more preferable, and a compound having a skeleton of (1-1) is particularly preferable.

前記重合開始剤前駆体は、前記(A)化合物、および、前記(B)化合物が、前記(C)化合物の要件を満たしていてもよい。すなわち、前記(A)化合物、および、前記(B)化合物は、負極上において電位0〜1.9V(対リチウム換算)で還元される化合物であってもよい。また、前記重合開始剤前駆体は、前記(A)化合物、前記(B)化合物、および、前記(C)化合物よりなる群から選択される二種以上で構成されてもよい。   In the polymerization initiator precursor, the compound (A) and the compound (B) may satisfy the requirements for the compound (C). That is, the compound (A) and the compound (B) may be compounds reduced on the negative electrode at a potential of 0 to 1.9 V (vs. lithium). Moreover, the said polymerization initiator precursor may be comprised by 2 or more types selected from the group which consists of said (A) compound, said (B) compound, and said (C) compound.

第二の添加剤(重合開始剤前駆体)の添加量が少ない場合には、サイクル特性の向上効果が小さく、また、添加量が多すぎる場合には、電池の内部抵抗が上がるため電池の初期特性が損なわれる。第二の添加剤の濃度範囲は、0.001Mから0.05M(mol/l)の範囲であることが好ましく、0.005Mから0.05Mの範囲がより好ましい。   When the amount of the second additive (polymerization initiator precursor) added is small, the effect of improving the cycle characteristics is small, and when the amount added is too large, the internal resistance of the battery increases, so Properties are impaired. The concentration range of the second additive is preferably in the range of 0.001M to 0.05M (mol / l), more preferably in the range of 0.005M to 0.05M.

本発明の好ましい実施形態に係る反応機構を以下のスキームAを用いて説明する。特開平11−97059(特許文献7)に記載の機構では過充電にならないとSEIが形成できない。一方、本発明においては、重合開始剤前駆体(本例では9−フルオレノン)が適正な還元電位を持つ。そのため、電極反応活性な前駆体を組み合わせることで、その還元体がアニオン重合開始剤となり、アニオン重合性モノマーに作用する。これにより、通常作動電位で、効率よくアニオン重合性モノマーの重合体等からなるSEIが形成できる。その結果、本発明によれば通常の動作電位でも所望の優れた効果を発揮する。   A reaction mechanism according to a preferred embodiment of the present invention will be described using Scheme A below. With the mechanism described in JP-A-11-97059 (Patent Document 7), SEI cannot be formed unless overcharging occurs. On the other hand, in the present invention, the polymerization initiator precursor (9-fluorenone in this example) has an appropriate reduction potential. Therefore, by combining an electrode reaction active precursor, the reduced product becomes an anionic polymerization initiator and acts on the anion polymerizable monomer. Thereby, SEI which consists of a polymer of an anion-polymerizable monomer, etc. efficiently can be formed at normal operating potential. As a result, according to the present invention, a desired excellent effect is exhibited even at a normal operating potential.

Figure 0005764526
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(有機溶媒)
本発明に用いられる有機溶媒としては、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸メチルプロピル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル、トリメチル酢酸エチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピオニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、燐酸トリメチル、ジメチルスルホキシドあるいはジメチルスルホキシド燐酸などが挙げられる。これらは、一種単独で用いても2種以上を併用してもよい。中でも、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルからなる群のうちの少なくとも1種が好ましく、特に、炭酸エチレンあるいは炭酸プロピレンなどの高粘度(高誘電率)溶媒(例えば、比誘電率ε≧30)と炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸ジエチルなどの低粘度溶媒(例えば、粘度≦1mPa・s)との組み合わせがより好ましい。電解質塩の解離性およびイオンの移動度が向上するからである。
しかしながら、本発明に用いられる有機溶媒(非水溶媒)は、上記例示によって限定されるものではない。
(Organic solvent)
Examples of the organic solvent used in the present invention include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane. , Tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, propion Ethyl acid, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethyl acetate, ethyl trimethyl acetate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, N, N-dimethylformamide, N-methylpi Examples include loridinone, N-methyloxazolidinone, N, N′-dimethylimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, trimethyl phosphate, dimethyl sulfoxide, and dimethyl sulfoxide phosphoric acid. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, at least one member selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate is preferable. Particularly, a high viscosity (high dielectric constant) solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate (for example, ratio A combination of a dielectric constant ε ≧ 30) and a low viscosity solvent such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, or diethyl carbonate (for example, viscosity ≦ 1 mPa · s) is more preferable. This is because the dissociation property of the electrolyte salt and the ion mobility are improved.
However, the organic solvent (nonaqueous solvent) used in the present invention is not limited to the above examples.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

[電解液の調製方法]
次に、本発明の電解液の代表的な調製方法を、金属イオンの塩としてリチウム塩を用いた場合を例に挙げて説明する。
本発明の電解液は、前記非水溶媒に、前記アニオン重合性モノマー、前記重合開始剤前駆体、リチウム塩、及び、所望により添加される種々の添加剤を溶解して、調製される。
[Method for preparing electrolytic solution]
Next, a typical method for preparing the electrolytic solution of the present invention will be described with reference to an example in which a lithium salt is used as a metal ion salt.
The electrolytic solution of the present invention is prepared by dissolving the anionic polymerizable monomer, the polymerization initiator precursor, a lithium salt, and various additives that are optionally added in the non-aqueous solvent.

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

(電解液の組成)
調製された電解液中のリチウム塩濃度は、濃度が高くなるにつれて電解液の粘度が高くなるため、高いイオン伝導度を示すための適正な濃度範囲が存在する。好ましい濃度範囲は、電解液全質量中10質量%から50質量%であり、さらに好ましくは15質量%から30質量%である。本発明の電解液の粘度(25℃)は特に限定されないが、10〜0.1mPa・sであることが好ましく、5〜0.5mPa・sであることがより好ましい。
(Composition of electrolyte)
The lithium salt concentration in the prepared electrolyte solution has an appropriate concentration range for showing high ionic conductivity because the viscosity of the electrolyte solution increases as the concentration increases. A preferable concentration range is 10% by mass to 50% by mass, and more preferably 15% by mass to 30% by mass, based on the total mass of the electrolytic solution. Although the viscosity (25 degreeC) of the electrolyte solution of this invention is not specifically limited, It is preferable that it is 10-0.1 mPa * s, and it is more preferable that it is 5-0.5 mPa * s.

(キット)
本発明の電解液は、複数の液体ないし粉末等から構成されたキットとされていてもよい。例えば、第1剤(第1液)を金属塩と有機溶媒とで構成し、第2剤(第2液)を前記アニオン重合性モノマーと有機溶媒とで構成し、使用前に2液を混合して調液する形態などであってもよい。このとき、本発明のキットにおいては、重合開始剤前駆体を前記第1剤、前記第2剤、及び/又はその他の剤に含有させておく。このようにすることで、上述した前記アニオン重合性モノマーと前記重合開始剤前駆体との相互作用を効果的に得ることができる。なお、上記各成分の含有量は、混合後に前記の範囲となることが好ましい。
(kit)
The electrolytic solution of the present invention may be a kit composed of a plurality of liquids or powders. For example, the first agent (first liquid) is composed of a metal salt and an organic solvent, the second agent (second liquid) is composed of the anionic polymerizable monomer and the organic solvent, and the two liquids are mixed before use. Then, it may be in the form of liquid preparation. At this time, in the kit of the present invention, a polymerization initiator precursor is contained in the first agent, the second agent, and / or other agent. By doing in this way, interaction with the above-mentioned anion polymerizable monomer and the above-mentioned polymerization initiator precursor can be obtained effectively. In addition, it is preferable that content of said each component becomes said range after mixing.

本発明のキットに用いることの出来る重合開始剤前駆体は、(A)下記一般式(1’)で表される化合物、(B)下記一般式(2)で表される化合物、または、(C)負極上において電位0〜1.9V(対リチウム換算)で還元される化合物のいずれかである。   The polymerization initiator precursor that can be used in the kit of the present invention includes (A) a compound represented by the following general formula (1 ′), (B) a compound represented by the following general formula (2), or ( C) Any of compounds reduced at a potential of 0 to 1.9 V (vs. lithium) on the negative electrode.

Figure 0005764526
(一般式(1’)のR101及びR102は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R101とR102は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1’)のC=Oを含む5〜8員環を形成する。
一般式(2)のR103及びR104は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R103とR104は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(2)の−C(=O)C(=O)−を含む6〜8員環を形成してもよい。
一般式(1’)または(2)で表される化合物は、複数が結合して多量体を構成していてもよい。
前記(C)化合物は、下記一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0005764526
(R 101 and R 102 in the general formula (1 ′) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 101 and R 102 are bonded directly or via a linking group, and the C in the formula (1 ′) Forms a 5- to 8-membered ring containing ═O.
R 103 and R 104 in the general formula (2) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 103 and R 104 may be bonded directly or via a linking group to form a 6-8 membered ring containing —C (═O) C (═O) — in the formula (2).
A plurality of the compounds represented by the general formula (1 ′) or (2) may be combined to form a multimer.
The compound (C) is preferably a compound represented by the following general formula (1).

Figure 0005764526
(一般式(1)のR及びRは、芳香族基または複素芳香族基を表す。RとRは、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成してもよい。
一般式(1)で表される化合物は、複数のものが結合して多量体を構成していてもよい。)
Figure 0005764526
(R 1 and R 2 in the general formula (1) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 1 and R 2 are bonded directly or via a linking group, and C = O in the formula (1) A 5- to 8-membered ring containing
A plurality of compounds represented by the general formula (1) may be combined to form a multimer. )

前記第1剤、前記第2剤、及びその他の剤の少なくともいずれか1つに含有させる前記重合開始剤前駆体が、一般式(1)または(2)で表される化合物のいずれかであることがより好ましい。   The polymerization initiator precursor contained in at least one of the first agent, the second agent, and the other agent is any one of the compounds represented by the general formula (1) or (2). It is more preferable.

Figure 0005764526
(一般式(1)のR及びRは、芳香族基または複素芳香族基を表す。RとRは、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成してもよい。
ただし、式(1)で表される化合物が、負極上において電位1.9V超(対リチウム換算)で還元される化合物である場合は、RとRは式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成する。
一般式(2)のR103及びR104は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R103とR104は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(2)の−C(=O)C(=O)−を含む6〜8員環を形成してもよい。
一般式(1)または(2)で表される化合物は、複数のものが結合して多量体を構成していてもよい。)
Figure 0005764526
(R 1 and R 2 in the general formula (1) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 1 and R 2 are bonded directly or via a linking group, and C = O in the formula (1) A 5- to 8-membered ring containing
However, when the compound represented by the formula (1) is a compound that is reduced on the negative electrode at a potential exceeding 1.9 V (vs. lithium), R 1 and R 2 are C═O in the formula (1). 5 to 8 membered ring is formed.
R 103 and R 104 in the general formula (2) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 103 and R 104 may be bonded directly or via a linking group to form a 6-8 membered ring containing —C (═O) C (═O) — in the formula (2).
A plurality of compounds represented by general formula (1) or (2) may be combined to form a multimer. )

[二次電池]
本発明の好ましい実施形態として、リチウムイオン二次電池についてその断面図を大幅に模式化して示した図1を参照して説明する。本実施形態のリチウムイオン二次電池10は、上記本発明の非水二次電池用電解液5と、リチウムイオンの挿入放出が可能な正極C(正極集電体1,正極活物質層2)と、リチウムイオンの挿入放出又は溶解析出が可能な負極A(負極集電体3,負極活物質層4)とを備える。これら必須の部材に加え、電池が使用される目的、電位の形状などを考慮し、正極と負極の間に配設されるセパレータ9、集電端子(図示せず)、及び外装ケース等(図示せず)を含んで構成されてもよい。必要に応じて、電池の内部及び電池の外部の少なくともいずれかに保護素子を装着してもよい。このような構造とすることにより、電解液5内でリチウムイオンの授受aが生じて充電αを行うことができ、授受bが生じて放電βを行うことができる。また、回路配線7および動作機構6を介して運転あるいは蓄電を行うことができる。
本発明のリチウム二次電池については、上述したようにアニオン重合性モノマーおよび重合開始剤前駆体が効果的に作用して、負極表面4aないし正極表面2aに良好なSEIを形成し、電池初期容量を維持したサイクル特性及び充電保存性の向上を達成したものと考えられる。なお、図1は説明のために大幅に模式化して示しており、同図の構成により、本発明が限定して解釈されるものではない。
[Secondary battery]
As a preferred embodiment of the present invention, a lithium ion secondary battery will be described with reference to FIG. The lithium ion secondary battery 10 of this embodiment includes the electrolyte solution 5 for a non-aqueous secondary battery of the present invention and a positive electrode C capable of inserting and releasing lithium ions (a positive electrode current collector 1 and a positive electrode active material layer 2). And a negative electrode A (negative electrode current collector 3, negative electrode active material layer 4) capable of inserting and releasing lithium ions or dissolving and depositing lithium ions. In addition to these essential members, considering the purpose of use of the battery, the shape of the potential, etc., a separator 9 disposed between the positive electrode and the negative electrode, a current collecting terminal (not shown), an outer case, etc. (Not shown). If necessary, a protective element may be attached to at least one of the inside of the battery and the outside of the battery. By adopting such a structure, the exchange α of lithium ions occurs in the electrolytic solution 5 and the charge α can be performed, and the exchange β can occur and the discharge β can be performed. Further, operation or power storage can be performed via the circuit wiring 7 and the operation mechanism 6.
For the lithium secondary battery of the present invention, as described above, the anion polymerizable monomer and the polymerization initiator precursor effectively act to form good SEI on the negative electrode surface 4a or the positive electrode surface 2a, and the initial battery capacity It is considered that the improvement of the cycle characteristics and the charge storage stability were maintained. Note that FIG. 1 is schematically illustrated for the sake of explanation, and the present invention is not construed as being limited by the configuration shown in FIG.

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

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

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

(電池を構成する部材)
本実施形態のリチウム二次電池は、電解液5、正極及び負極の電極合剤C及び、A、セパレータの基本部材9を具備して構成される。以下、これらの各部材について述べる。本発明のリチウム二次電池は、電解液として、少なくとも前記本発明の非水二次電池用電解液を含む。
(電解液)
本実施形態のリチウム二次電池に用いられる電解液は、前述した方法により調製された、前記アニオン重合性モノマーと、前記重合開始剤前駆体と、非水溶媒と、電解質塩としてのリチウム塩とを、少なくとも含有する本発明の非水二次電池用電解液を主成分として含有することが好ましい。即ち、電解液5は、前記アニオン重合性モノマーと、前記重合開始剤前駆体と、前記非水溶媒と、電解質塩としてのリチウム塩とを少なくとも含有する非水二次電池用電解液であることが好ましい。非水二次電池用電解液に用いられる電解質塩としては、前述の周期律表第一族又は第二族に属する金属イオンの塩、すなわち、前記本発明の非水二次電池用電解液の実施の態様で詳細に記載したものを用いることができる。また、本実施形態のリチウム二次電池に用いられる非水溶媒も同様に、前記本発明の非水二次電池用電解液の実施の態様で詳細に記載したものを用いることができる。さらには他の添加剤を加えて、より一層性能を向上させることができる。
(Members constituting the battery)
The lithium secondary battery of this embodiment includes an electrolytic solution 5, an electrode mixture C of positive and negative electrodes C and A, and a basic member 9 of a separator. Hereinafter, each of these members will be described. The lithium secondary battery of the present invention includes at least the electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery of the present invention as an electrolytic solution.
(Electrolyte)
The electrolytic solution used in the lithium secondary battery of the present embodiment is prepared by the method described above, the anion polymerizable monomer, the polymerization initiator precursor, a nonaqueous solvent, and a lithium salt as an electrolyte salt. It is preferable to contain as a main component the electrolyte solution for non-aqueous secondary batteries of this invention containing at least. That is, the electrolytic solution 5 is an electrolytic solution for a nonaqueous secondary battery containing at least the anion polymerizable monomer, the polymerization initiator precursor, the nonaqueous solvent, and a lithium salt as an electrolyte salt. Is preferred. As the electrolyte salt used in the electrolyte solution for non-aqueous secondary battery, the salt of metal ion belonging to Group 1 or Group 2 of the above periodic table, that is, the electrolyte solution for non-aqueous secondary battery of the present invention. Those described in detail in the embodiment can be used. Moreover, what was described in detail in the aspect of the electrolyte solution for non-aqueous secondary batteries of the said this invention can be similarly used for the non-aqueous solvent used for the lithium secondary battery of this embodiment. Furthermore, other additives can be added to further improve the performance.

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

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

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

(電極合剤)
電極合剤は、集電体(電極基材)上に活物質と導電材、結着剤、フィラーなどの分散物を塗布したものであり、リチウム二次電池においては、活物質が正極活物質である正極合剤と、活物質が負極活物質である負極合剤とが使用される。次に、電極合剤を構成する、正極活物質、負極活物質、導電材、結着剤、フィラー及び集電体について説明する。
(正極活物質)
本発明の非水二次電池用電解液には、粒子状の正極活性物質を用いてもよい。本発明に用いられる正極活物質としては、可逆的にリチウムイオンを挿入・放出できる遷移金属酸化物を用いることができるが、リチウム含有遷移金属酸化物を用いるのが好ましい。本発明において、正極活物質として好ましく用いられるリチウム含有遷移金属酸化物としては、リチウム含有Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Wを含む酸化物等が好適に挙げられる。またリチウム以外のアルカリ金属(周期律表の第1(Ia)族、第2(IIa)族の元素)、及び/又はAl、Ga、In、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P、Bなどを混合してもよい。混合量としては、遷移金属に対して0〜30mol%が好ましい。
(Electrode mixture)
The electrode mixture is obtained by applying a dispersion of an active material and a conductive material, a binder, a filler, etc. on a current collector (electrode base material). In a lithium secondary battery, the active material is a positive electrode active material. And a negative electrode mixture in which the active material is a negative electrode active material. Next, the positive electrode active material, the negative electrode active material, the conductive material, the binder, the filler, and the current collector that constitute the electrode mixture will be described.
(Positive electrode active material)
A particulate positive electrode active substance may be used in the electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery of the present invention. As the positive electrode active material used in the present invention, a transition metal oxide capable of reversibly inserting and releasing lithium ions can be used, but a lithium-containing transition metal oxide is preferably used. In the present invention, preferred examples of the lithium-containing transition metal oxide preferably used as the positive electrode active material include oxides containing lithium, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, and W. It is done. Alkali metals other than lithium (elements of Group 1 (Ia) and Group 2 (IIa) of the periodic table) and / or Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Si, P , B, etc. may be mixed. The mixing amount is preferably 0 to 30 mol% with respect to the transition metal.

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

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

前記LiM3Oを含む材料、LiM4Oで表されるスピネル構造を有する材料の中でも、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiCoNi1−j、LiMn、 LiNiMn1−j、LiCoNiAl1−j−h、LiCoNiMn1−j−h、LiMnAl2−h、LiMnNi2−h(ここでgは0.02〜1.2を表す。jは0.1〜0.9を表す。hは0〜2を表す。)が特に好ましく、もっと好ましくはLiCoO2、LiMn、LiNi0.85Co0.01Al0.05、及びLiNi0.33Co0.33Mn0.33である。高容量、高出力の観点で上記のうちNiを含む電極が更に好ましい。ここで、前記g値及び前記h値は、充放電開始前の値であり、充放電により増減する値である。具体的には、
LiNi0.5Mn0.5、LiNi0.85Co0.01Al0.05
LiNi0.33Co0.33Mn0.33、LiMn1.8Al0.2
LiMn1.5Ni0.5等が挙げられる。
The Li g M3O material containing 2, among the materials having the spinel structure represented by Li h M4 2 O, Li g CoO 2, Li g NiO 2, Li g MnO 2, Li g Co j Ni 1-j O 2, Li h Mn 2 O 4 , LiNi j Mn 1-j O 2, LiCo j Ni h Al 1-j-h O 2, LiCo j Ni h Mn 1-j-h O 2, LiMn h Al 2-h O 4 , LiMn h Ni 2 -h O 4 (where g represents 0.02 to 1.2, j represents 0.1 to 0.9, and h represents 0 to 2) is particularly preferable. , More preferably Li g CoO 2, LiMn 2 O 4, LiNi 0.85 Co 0.01 Al 0.05 O 2, and is LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 . Of these, an electrode containing Ni is more preferable from the viewpoint of high capacity and high output. Here, the g value and the h value are values before the start of charging / discharging, and are values that increase or decrease due to charging / discharging. In particular,
LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.85 Co 0.01 Al 0.05 O 2 ,
LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 ,
LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 and the like.

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

本発明の非水電解液を用いた二次電池において、用いられる前記正極活物質の平均粒子サイズは特に限定されないが、0.1μm〜50μmが好ましい。前記正極活物質の比表面積としては特に限定されないが、BET法で0.01m/g〜50m/gであるのが好ましい。また、前記正極活物質5gを蒸留水100mlに溶かした時の上澄み液のpHとしては、7以上12以下が好ましい。 In the secondary battery using the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, the average particle size of the positive electrode active material used is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm to 50 μm. The No particular limitation is imposed on the specific surface area of the positive electrode active material, preferably from 0.01m 2 / g~50m 2 / g by the BET method. Further, the pH of the supernatant liquid when 5 g of the positive electrode active material is dissolved in 100 ml of distilled water is preferably 7 or more and 12 or less.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

本発明においては、チタン酸リチウム、より具体的にはリチウム・チタン酸化物(Li[Li1/3Ti5/3]O)を負極の活物質として用いることが好ましい。これを負極活物質として用いることにより、前記アニオン重合性モノマーと前記重合開始剤前駆体によるSEIの形成効果が一段と高まり、一層優れた電池性能を発揮させることができる。 In the present invention, it is preferable to use lithium titanate, more specifically, lithium-titanium oxide (Li [Li 1/3 Ti 5/3 ] O 4 ) as the active material of the negative electrode. By using this as a negative electrode active material, the formation effect of SEI by the anionic polymerizable monomer and the polymerization initiator precursor is further enhanced, and more excellent battery performance can be exhibited.

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

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

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

(フィラー)
本発明に用いることのできる電極合剤は、フィラーを含んでいてもよい。フィラーを形成する材料は、本発明の非水電解質二次電池において、化学変化を起こさない繊維状材料であれば何でも用いることができる。通常、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのオレフィン系ポリマー、ガラス、炭素などの材料からなる繊維状のフィラーが用いられる。フィラーの添加量は特に限定されないが、0〜30質量%が好ましい。
(Filler)
The electrode mixture that can be used in the present invention may contain a filler. As the material for forming the filler, any fibrous material that does not cause a chemical change in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be used. Usually, fibrous fillers made of materials such as olefin polymers such as polypropylene and polyethylene, glass, and carbon are used. Although the addition amount of a filler is not specifically limited, 0-30 mass% is preferable.

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

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

前記集電体の形状としては、通常フィルムシート状のものが使用されるが、ネット、パンチされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体なども用いることができる。前記集電体の厚みとしては、特に限定されないが、1μm〜500μmが好ましい。また、集電体表面は、表面処理により凹凸を付けることも好ましい。
これらの材料から適宜選択した部材により本発明の非水電解質二次電池の集電体が形成される。
As the shape of the current collector, a film sheet shape is usually used, but a net, a punched material, a lath body, a porous body, a foamed body, a molded body of a fiber group, and the like can also be used. The thickness of the current collector is not particularly limited, but is preferably 1 μm to 500 μm. Moreover, it is also preferable that the current collector surface is roughened by surface treatment.
The current collector of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is formed by a member appropriately selected from these materials.

(セパレータ)
本実施形態のリチウム二次電池に用いられるセパレータは、正極と負極を電子的に絶縁する機械的強度、イオン透過性、及び正極と負極の接触面で酸化・還元耐性のある材料であれば特に限定されることはない。このような材料として多孔質のポリマー材料や無機材料、有機無機ハイブリッド材料、あるいはガラス繊維などが用いられる。これらセパレータは安全性確保のためのシャットダウン機能、すなわち、80℃以上で隙間を閉塞して抵抗を上げ、電流を遮断する機能、を持つことが好ましく、閉塞温度は90℃以上、180℃以下であることが好ましい。
(Separator)
The separator used in the lithium secondary battery according to the present embodiment is a material that has mechanical strength that electrically insulates the positive electrode and the negative electrode, ion permeability, and oxidation / reduction resistance at the contact surface between the positive electrode and the negative electrode. There is no limit. As such a material, a porous polymer material, an inorganic material, an organic-inorganic hybrid material, glass fiber, or the like is used. These separators preferably have a shutdown function for ensuring safety, that is, a function of closing the gap at 80 ° C. or higher to increase resistance and interrupting current, and the closing temperature is 90 ° C. or higher and 180 ° C. or lower. Preferably there is.

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

前記ポリマー材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの単一の材料を用いたものでも、2種以上の複合化材料を用いたものであってもよい。セパレータが有する孔の孔径、気孔率や孔(隙間)の閉塞温度などが異なる2種以上の微多孔性フィルムを積層したものが、好ましい。   The polymer material may be a single material such as polyethylene or polypropylene, or may be a material using two or more composite materials. What laminated | stacked the 2 or more types of microporous film from which the hole diameter of the hole which a separator has, a porosity, the obstruction | occlusion temperature of a hole (gap), etc. differs is preferable.

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

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

以下、図2により、有底筒型形状リチウム二次電池100を例に挙げて、その構成及び作製方法について説明する。有底筒型形状の電池では、充填される発電素子に対する外表面積が小さくなるので、充電や放電時に内部抵抗によって発生するジュール発熱を効率よく外部に逃がす設計にすることが好ましい。また、熱伝導性が高い物質の充填比率を高め、内部での温度分布が小さくなるように設計することが好ましい。図2は、有底筒型形状リチウム二次電池100を例である。この電池は、セパレータ12を介して重ね合わせた正極シート14、負極シート16を捲回して外装缶18内に収納した有底筒型リチウム二次電池100となっている。その他、図2中の20が絶縁板、22が封口板、24が正極集電体、26がガスケット、28が圧力感応弁体、30が電流遮断素子である。なお、拡大した円内の図示は視認性を考慮しハッチングを変えているが、各部材は符号により全体図と対応している。   Hereinafter, with reference to FIG. 2, a configuration and a manufacturing method thereof will be described using the bottomed cylindrical lithium secondary battery 100 as an example. In a battery having a bottomed cylindrical shape, since the outer surface area with respect to the power generating element to be filled becomes small, it is preferable to design so that Joule heat generated by the internal resistance at the time of charging or discharging can be efficiently released to the outside. Moreover, it is preferable to design so that the filling ratio of the substance having high thermal conductivity is increased and the temperature distribution inside is reduced. FIG. 2 shows an example of a bottomed cylindrical lithium secondary battery 100. This battery is a bottomed cylindrical lithium secondary battery 100 in which a positive electrode sheet 14 and a negative electrode sheet 16 overlapped with a separator 12 are wound and accommodated in an outer can 18. 2, 20 is an insulating plate, 22 is a sealing plate, 24 is a positive electrode current collector, 26 is a gasket, 28 is a pressure sensitive valve body, and 30 is a current interrupting element. In addition, although the illustration in the enlarged circle has changed hatching in consideration of visibility, each member corresponds to the whole drawing by reference numerals.

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

本実施形態では、円筒形の電池を例に挙げたが、本発明はこれに制限されず、例えば、前記方法で作製された正・負の前記電極シートを、セパレータを介して重ね合わせた後、そのままシート状電池に加工するか、或いは、折りまげた後、角形の缶(電池缶)に挿入して、前記缶と前記電極シートを電気的に接続した後、電解質を注入し、封口板を用いて開口部を封止して角形電池を形成してもよい。   In this embodiment, a cylindrical battery has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, after the positive and negative electrode sheets manufactured by the above method are overlaid through a separator. Then, it is processed into a sheet-like battery as it is, or after being folded and inserted into a rectangular can (battery can), the can and the electrode sheet are electrically connected, an electrolyte is injected, and a sealing plate May be used to seal the opening to form a prismatic battery.

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

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

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

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

[本発明の非水電解質二次電池の用途]
本発明の非水電解質二次電池は、前記アニオン重合性モノマーと前記重合開始剤前駆体を加えることで、サイクル特性が良好な二次電池を作製することができるため、種々の用途に適用される。
適用態様には特に限定はないが、例えば、本発明の非水電解質二次電池を電子機器に搭載する場合、当該電子機器としては、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、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、電気シェーバー、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、メモリーカードなどが挙げられる。その他民生用として、自動車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機など)などが挙げられる。更に、各種軍需用、宇宙用として用いることができる。また、太陽電池と組み合わせることもできる。
[Use of non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention]
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be applied to various applications because a secondary battery having good cycle characteristics can be produced by adding the anionic polymerizable monomer and the polymerization initiator precursor. The
Although there is no particular limitation on the application mode, for example, when the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is mounted on an electronic device, the electronic device may be a notebook computer, pen input personal computer, mobile personal computer, electronic book player, portable Telephone, cordless phone, pager, handy terminal, portable fax, portable copy, portable printer, headphone stereo, video movie, LCD TV, handy cleaner, portable CD, minidisc, electric shaver, transceiver, electronic notebook, calculator, memory Cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, memory cards, etc. Other consumer products include automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game equipment, road conditioners, watches, strobes, cameras, medical equipment (such as pacemakers, hearing aids, and shoulder grinders). Furthermore, it can be used for various military use and space use. Moreover, it can also combine with a solar cell.

本発明の非水電解質二次電池において電荷の輸送に用いられる金属イオンは特に限定されないが、周期律表第一族又は第二族に属する金属イオンを利用したものであることが好ましい。中でも、リチウムイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、アルミニウムイオン等を用いることが好ましい。リチウムイオンを用いた二次電池についての一般的な技術事項は冒頭に挙げた特許文献等、多くの文献や書籍があり参考になる。その他、ナトリウムイオンを用いた二次電池については、Journal of Electrochemical Society;Electrochemical Science and Technology、米国、1980年、第127巻、第2097〜2099頁等を参照することができる。マグネシウムイオンについては、Nature 407, p.724−727(2000)等を参照することができる。カルシウムイオンについては、J.Electrochem. Soc., Vol.138, 3536 (1991)等を参照することができる。本発明においてはその普及の程度からリチウムイオン二次電池に適用することが好ましいが、それ以外のものにおいても所望の効果を奏するものであり、これに限定して解釈されるものではない。   Although the metal ion used for charge transport in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, it is preferable to use a metal ion belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table. Among these, it is preferable to use lithium ions, sodium ions, magnesium ions, calcium ions, aluminum ions, and the like. There are many documents and books such as the patent documents listed at the beginning for general technical matters regarding secondary batteries using lithium ions, which are helpful. In addition, for secondary batteries using sodium ions, Journal of Electrochemical Society; Electrochemical Science and Technology, USA, 1980, Vol. 127, pages 2097-2099, and the like can be referred to. For magnesium ions, see Nature 407, p. 724-727 (2000) and the like can be referred to. For calcium ions, see J.H. Electrochem. Soc. , Vol. 138, 3536 (1991) and the like. In the present invention, it is preferable to apply to a lithium ion secondary battery because of its widespread use, but the other effects also have a desired effect and should not be construed as being limited thereto.

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

<参考例>
表Aに示した重合開始剤前駆体を1M LiPFの炭酸エチレン/炭酸ジエチルの体積比が1対1の電解液中に0.1mol/l濃度で添加し、サンプル溶液を調製した。各サンプル溶液について、作用極にグラッシーカーボン電極(3mmΦ)、対極に白金メッシュ、参照極に銀/硝酸銀電極(ALS社製)を用いた3極電気化学測定系にて、ポテンショスタット(BioLogic社製VMP3(商品名))を用い、室温(約25℃)でのボルタンメトリー(掃引速度5mV/sec)を行った。観測された還元電流ピークが見られた電位をLi/Li電位に換算して表Aに記載し、各ボルタモグラムを図3、図4に示した。なお、換算式は表Aの欄外*に記載した。
<Reference example>
The polymerization initiator precursor shown in Table A was added at a concentration of 0.1 mol / l in an electrolyte solution having a volume ratio of ethylene carbonate / diethyl carbonate of 1M LiPF 6 of 1: 1 to prepare a sample solution. For each sample solution, potentiostat (manufactured by BioLogic) in a three-electrode electrochemical measurement system using a glassy carbon electrode (3 mmΦ) as a working electrode, a platinum mesh as a counter electrode, and a silver / silver nitrate electrode (manufactured by ALS) as a reference electrode. Voltammetry (sweep speed 5 mV / sec) at room temperature (about 25 ° C.) was performed using VMP3 (trade name). The potential at which the observed reduction current peak was observed was converted to Li / Li + potential and listed in Table A, and the respective voltammograms are shown in FIGS. The conversion formula is described in the margin * of Table A.

Figure 0005764526
比較例(1) 特開平11−97059号公報 記載の添加剤
* Ep(対Li/Li)=Ep(測定値:対銀/硝酸銀電位)+3.18(V)
Figure 0005764526
Comparative Example (1) Additive described in JP-A-11-97059 * Ep (vs. Li / Li + ) = Ep (measured value: silver / silver nitrate potential) + 3.18 (V)

(実施例1・比較例1)
・電解液の調製
1M LiPFの炭酸エチレン/炭酸ジエチルの体積比が1対1の電解液に、表1に示した重合開始剤前駆体及びアニオン性重合モノマーを、表中に記載の量で加え試験用電解液を調製した。
・2032形コイン電池の作製
正極は活物質:コバルト酸リチウム(LiCoO) 85質量%、導電助剤(導電材):カーボンブラック 7質量%、バインダー:PVDF(ポリフッ化ビニリデン) 8質量%で作製し、負極は活物質:黒鉛 86質量%、導電助剤(導電材):カーボンブラック 6質量%、バインダー:PVDF 8質量%で作製した。セパレータはポリプロピレン製25μm厚である。上記の正負極、セパレータを使用し、各試験用電解液について、2032形コイン電池を作製し、下記項目の評価を行った。結果を表1に示している。
(Example 1 and Comparative Example 1)
-Preparation of electrolyte solution In an electrolyte solution having a volume ratio of ethylene carbonate / diethyl carbonate of 1M LiPF 6 of 1: 1, the polymerization initiator precursor and the anionic polymerization monomer shown in Table 1 in the amounts described in the table. In addition, a test electrolyte was prepared.
-Production of 2032 type coin battery The positive electrode is produced with 85% by mass of active material: lithium cobaltate (LiCoO 2 ), conductive auxiliary agent (conductive material): 7% by mass of carbon black, binder: 8% by mass of PVDF (polyvinylidene fluoride). The negative electrode was made of active material: 86% by mass of graphite, conductive auxiliary agent (conductive material): 6% by mass of carbon black, and binder: 8% by mass of PVDF. The separator is made of polypropylene and has a thickness of 25 μm. Using the above positive and negative electrodes and separator, a 2032 type coin battery was prepared for each test electrolyte, and the following items were evaluated. The results are shown in Table 1.

<電池初期容量>
上記の方法で作製した2032形コイン電池を用いて、30℃の恒温槽中、0.4mA(0.2C)で電池電圧が4.2Vになるまで定電流充電した後、−0.4mA(0.2C)で電池電圧が2.75Vになるまで定電流放電を行ない、この操作を5回繰り返し、5回目の放電容量を初期放電容量とした。
<Battery initial capacity>
Using the 2032 type coin battery produced by the above method, after constant current charging in a thermostatic bath at 30 ° C. until the battery voltage becomes 4.2 V at 0.4 mA (0.2 C), −0.4 mA ( 0.2C), constant current discharge was performed until the battery voltage reached 2.75 V, and this operation was repeated 5 times, and the discharge capacity at the fifth time was defined as the initial discharge capacity.

<容量維持率−200サイクル>
上記の方法で作製した2032形コイン電池を用いて60℃の恒温槽中、4.0mAで電池電圧が4.2Vになるまで1C定電流充電した後、4.2V定電圧において電流値が0.12mAになるまで、または2時間充電を行い、次に4.0mAで電池電圧が2.75Vになるまで1C定電流放電を行い、1サイクルとした。これを200サイクルに達するまで繰り返し、200サイクル目の放電容量(mAh)を測定した。
放電容量維持率(%)=
(200サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100
<Capacity maintenance rate-200 cycles>
Using the 2032 type coin battery produced by the above method, charging at 1 C constant current in a constant temperature bath at 60 ° C. until the battery voltage becomes 4.2 V at 4.0 mA, the current value is 0 at 4.2 V constant voltage. The battery was charged until .12 mA or 2 hours, and then 1 C constant current was discharged at 4.0 mA until the battery voltage reached 2.75 V, resulting in one cycle. This was repeated until 200 cycles were reached, and the discharge capacity (mAh) at the 200th cycle was measured.
Discharge capacity maintenance rate (%) =
(Discharge capacity at the 200th cycle / discharge capacity at the first cycle) × 100

<充電保存性−30日>
上記の方法で作製した2032形コイン電池を用いて、30℃の環境下、0.4mAで電池電圧が4.2Vになるまで0.1C定電流充電した後、4.2V定電圧において電流値が0.12mAになるまで、または2時間充電を行い、0.4mAで電池電圧が2.75Vになるまで0.1C定電流放電を行い、初期放電容量を測定した。さらに、0.4mAで電池電圧が4.2Vになるまで0.1C定電流充電した後、4.2V定電圧において電流値が0.12mAになるまで、または2時間充電を行った後、電池を45℃の環境下で30日間放置した。その後、30℃の環境に取り出した後、同様の放電条件にて放電を行ったときの放電容量を測定し、下記容量維持率を算出した。
放電容量維持率[充電保存性](%)=
(30日後の放電容量/初期放電容量)×100
<Charge storage stability-30 days>
Using the 2032 type coin battery produced by the above method, after charging at a constant current of 0.1 C until the battery voltage reaches 4.2 V at 0.4 mA in an environment of 30 ° C., the current value at a constant voltage of 4.2 V Was charged for 2 hours until 0.12 mA, or 0.1 C constant current discharge was performed at 0.4 mA until the battery voltage reached 2.75 V, and the initial discharge capacity was measured. Further, after charging at a constant current of 0.1 C until the battery voltage becomes 4.2 V at 0.4 mA, the battery is charged until the current value becomes 0.12 mA at a constant voltage of 4.2 V or after charging for 2 hours. Was left in an environment of 45 ° C. for 30 days. Then, after taking out to 30 degreeC environment, the discharge capacity when discharging was performed on the same discharge conditions was measured, and the following capacity maintenance rate was computed.
Discharge capacity maintenance rate [Charge storage stability] (%) =
(Discharge capacity after 30 days / initial discharge capacity) × 100

Figure 0005764526
Figure 0005764526

<表中の注釈>
(1)スチレンのみを利用した例
(2)特開昭62−86673号公報 記載の添加剤
9−フルオレノンを利用した例
(3)特開平11−97059号公報 記載の添加剤の組合せ
スチレン/ブロモベンゼンの併用を利用した例
(4)特開2000−149989号公報 記載のモノマー
スチレンにベンゾフェノンの併用を利用した例
(注)試験結果を未記載としたものを「−」で表記した
<Notes in the table>
(1) Examples using only styrene (2) Additives described in JP-A-62-86673
Example using 9-fluorenone (3) Combination of additives described in JP-A-11-97059
Example using combination of styrene / bromobenzene (4) Monomer described in JP-A-2000-149989
Example of using benzophenone in combination with styrene (Note) Test results not described are shown as "-"

上記のとおり本発明の非水電解液によれば、十分な初期容量を示し、容量維持性においてその性能の向上を達成することができる。具体的に本発明に係る実施例においては、添加剤を用いない電解液(C11a)に対し、容量維持率(200サイクル)について11〜19ポイント、充電保存性(30日)について13〜24ポイントの向上が見られるが、これは実用上十分に認識しえる改良幅であり、初期容量を大きく落とすことなく容量維持率の向上が達成されている。すなわち、高い性能が実現されつつあり発展の余地が限られてきた近時のリチウムイオン電池にあって、さらにその性能の有意な改良につながるものである。   As described above, according to the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, a sufficient initial capacity can be exhibited, and an improvement in performance can be achieved in capacity maintenance. Specifically, in the examples according to the present invention, 11 to 19 points for the capacity retention rate (200 cycles) and 13 to 24 points for the charge storage stability (30 days) with respect to the electrolyte solution (C11a) not using the additive. However, this is an improvement range that can be sufficiently recognized in practice, and an improvement in the capacity retention rate has been achieved without greatly reducing the initial capacity. That is, in the recent lithium-ion battery in which high performance is being realized and the room for development is limited, the performance is further significantly improved.

(実施例2・比較例2)
・電解液の調製
1M LiPFの炭酸エチレン/エチルメチルカーボネートの体積比が1対2の電解液に、表2に示した重合開始剤前駆体及びアニオン性重合モノマーを、表2中に記載の量で加え試験用電解液を調製した。
・2032形コイン電池の作製
正極は活物質:コバルト酸リチウム(LiCoO) 85質量%、導電助剤(導電材):カーボンブラック 7質量%、バインダー:PVDF 8質量%で作製し、負極は活物質:チタン酸リチウム(LiTi12) 94質量%、導電助剤(導電材):カーボンブラック 3質量%、バインダー:PVDF 3質量%で作製した。セパレータはポリプロピレン製25μm厚である。上記の正負極、セパレータを使用し、各試験用電解液について、2032形コイン電池を作製し、下記項目の評価を行った。結果を表2に示している。なお、表2以降は電池No.を省略しているが、電解液No.から末尾のaを削除した番号が、電池No.に該当するものとする。
(Example 2 and Comparative Example 2)
-Preparation of electrolyte solution The electrolyte initiator and the anionic polymerization monomer shown in Table 2 were added to the electrolyte solution having a volume ratio of ethylene carbonate / ethylmethyl carbonate of 1M LiPF 6 of 1: 2 as shown in Table 2. A test electrolyte solution was prepared in an amount.
・ Production of 2032 type coin battery The positive electrode is made of active material: lithium cobaltate (LiCoO 2 ) 85% by mass, conductive auxiliary agent (conductive material): carbon black 7% by mass, binder: PVDF 8% by mass, and the negative electrode is active Material: 94% by mass of lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), conductive auxiliary agent (conductive material): carbon black 3% by mass, binder: PVDF 3% by mass. The separator is made of polypropylene and has a thickness of 25 μm. Using the above positive and negative electrodes and separator, a 2032 type coin battery was prepared for each test electrolyte, and the following items were evaluated. The results are shown in Table 2. In Table 2 and later, the battery No. Is omitted, but electrolyte No. The number from which the trailing a is deleted is the battery number. It shall fall under.

<電池初期容量>
実施例1・比較例1と同様にして測定した。ただし、充電時の電圧を2.85Vとし、放電後の電圧の下限値を1.2Vとした。
<Battery initial capacity>
Measurement was performed in the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1. However, the voltage at the time of charging was 2.85V, and the lower limit value of the voltage after discharging was 1.2V.

<容量維持率−200サイクル>
実施例1・比較例1と同様にして測定した。ただし、恒温槽の温度を30℃とした。
<Capacity maintenance rate-200 cycles>
Measurement was performed in the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1. However, the temperature of the thermostatic bath was 30 ° C.

Figure 0005764526
Figure 0005764526

(実施例3・比較例3)
実施例2・比較例2と同様にして、電解液を調製し、2032形コイン電池を作製した。電池初期容量の測定も実施例2・比較例2と同様にして行った。結果を表3に示している。容量維持率(200サイクル)については、実施例2・比較例2の条件に対して、充電時の電圧を2.85Vとし、放電時の電圧の下限値を1.2Vとする以外、同様に行った。この結果を表3に示した。
(Example 3 and Comparative Example 3)
In the same manner as in Example 2 and Comparative Example 2, an electrolytic solution was prepared to produce a 2032 type coin battery. The battery initial capacity was also measured in the same manner as in Example 2 and Comparative Example 2. The results are shown in Table 3. The capacity retention rate (200 cycles) is the same as in Example 2 and Comparative Example 2 except that the voltage at the time of charging is 2.85 V and the lower limit value of the voltage at the time of discharging is 1.2 V. went. The results are shown in Table 3.

Figure 0005764526
Figure 0005764526

(実施例4・比較例4)
実施例2・比較例2と同様にして、電解液を調製した。2032形コイン電池は下記のとおりにして作製した。
・2032形コイン電池の作製
正極は活物質:ニッケルマンガンコバルト酸リチウム(LiNi1/3Mn1/3Co1/3) 85質量%、導電助剤(導電材):カーボンブラック 7質量%、バインダー:PVDF 8質量%で作製し、負極は活物質:チタン酸リチウム(LiTi12) 94質量%、導電助剤(導電材):カーボンブラック 3質量%、バインダー:PVDF 3質量%で作製した。セパレータはポリプロピレン製25μm厚である。上記の正負極、セパレータを使用し、各試験用電解液について、2032形コイン電池を作製し、下記項目の評価を行った。結果を表4に示している。
(Example 4 and Comparative Example 4)
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 2 and Comparative Example 2. A 2032 type coin battery was manufactured as follows.
-Production of 2032 type coin battery The positive electrode is active material: nickel manganese lithium cobaltate (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ) 85% by mass, conductive auxiliary agent (conductive material): 7% by mass of carbon black , Binder: PVDF 8% by mass, negative electrode is active material: lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) 94% by mass, conductive auxiliary agent (conductive material): carbon black 3% by mass, binder: PVDF 3% by mass %. The separator is made of polypropylene and has a thickness of 25 μm. Using the above positive and negative electrodes and separator, a 2032 type coin battery was prepared for each test electrolyte, and the following items were evaluated. The results are shown in Table 4.

電池初期容量の測定は、充電電圧を2.95Vとする以外、実施例2・比較例2と同様にして行った。結果を表4に示している。
容量維持率(200サイクル)については、実施例2・比較例2の条件に対して、充電時の電圧を2.95Vとし、放電時の電圧の下限値を1.2Vとする以外、同様に行った。この結果を表4に示した。
The initial battery capacity was measured in the same manner as in Example 2 and Comparative Example 2, except that the charging voltage was 2.95V. The results are shown in Table 4.
The capacity retention rate (200 cycles) is the same as in Example 2 and Comparative Example 2 except that the voltage during charging is 2.95 V and the lower limit of the voltage during discharging is 1.2 V. went. The results are shown in Table 4.

Figure 0005764526
Figure 0005764526

上記実施例2以下の結果から、本発明の非水電解液によれば、異なる電極や充放電条件であっても、十分な初期容量を維持してサイクル特性を高める改良効果を奏することが分かる。   From the results of Example 2 and the following, it can be seen that the nonaqueous electrolytic solution of the present invention has an improvement effect of maintaining sufficient initial capacity and improving cycle characteristics even under different electrodes and charge / discharge conditions. .

参照の便宜に資するため、下記に各実施例で用いた電極の材料及び試験条件をまとめて示しておく。   For convenience of reference, the electrode materials and test conditions used in each example are summarized below.

Figure 0005764526
Figure 0005764526

1 正極導電材
2 正極活物質
3 負極導電材
4 負極活物質
5 電解液
6 動作手段
7 配線
9 セパレータ
10 リチウムイオン二次電池
12 セパレータ
14 正極シート
16 負極シート
18 負極を兼ねる外装缶
20 絶縁板
22 封口板
24 正極集電体
26 ガスケット
28 圧力感応弁体
30 電流遮断素子
100 有底筒型形状リチウム二次電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode conductive material 2 Positive electrode active material 3 Negative electrode conductive material 4 Negative electrode active material 5 Electrolyte 6 Operation means 7 Wiring 9 Separator 10 Lithium ion secondary battery 12 Separator 14 Positive electrode sheet 16 Negative electrode sheet 18 The outer can 20 which also serves as a negative electrode Insulating plate 22 Sealing plate 24 Positive electrode current collector 26 Gasket 28 Pressure sensitive valve body 30 Current interrupting element 100 Bottomed cylindrical lithium secondary battery

Claims (14)

アニオン重合性モノマーと重合開始剤前駆体と有機溶媒とを含む電解液であって、前記重合開始剤前駆体が、(A)下記一般式(1’)で表される化合物、(B)下記一般式(2)で表される化合物、または、(C)負極上において電位0〜1.9V(対リチウム換算)で還元される化合物、のいずれかであり、前記アニオン重合性モノマーと前記重合開始剤前駆体との添加量が、それぞれ0.001mol/l以上0.1mol/l以下である非水二次電池用電解液。
Figure 0005764526
(一般式(1’)のR101及びR102は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R101とR102は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1’)のC=Oを含む5〜8員環を形成する。
一般式(2)のR103及びR104は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R103とR104は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(2)の−C(=O)C(=O)−を含む6〜8員環を形成してもよい。
一般式(1’)または(2)で表される化合物は、複数のものが結合して多量体を構成していてもよい。)
An electrolytic solution containing an anionic polymerizable monomer, a polymerization initiator precursor, and an organic solvent, wherein the polymerization initiator precursor is (A) a compound represented by the following general formula (1 ′), (B) compound represented by the general formula (2), or, (C) a compound which is reduced on the negative electrode in the potential 0~1.9V (vs. Li equivalent) state, and are one of the said anionic polymerizable monomer The electrolyte solution for nonaqueous secondary batteries whose addition amount with a polymerization initiator precursor is 0.001 mol / l or more and 0.1 mol / l or less, respectively .
Figure 0005764526
(R 101 and R 102 in the general formula (1 ′) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 101 and R 102 are bonded directly or via a linking group, and the C in the formula (1 ′) Forms a 5- to 8-membered ring containing ═O.
R 103 and R 104 in the general formula (2) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 103 and R 104 may be bonded directly or via a linking group to form a 6-8 membered ring containing —C (═O) C (═O) — in the formula (2).
A plurality of compounds represented by the general formula (1 ′) or (2) may be combined to form a multimer. )
前記(C)化合物が、下記一般式(1)で表される化合物である請求項1に記載の非水二次電池用電解液。
Figure 0005764526
(一般式(1)のR及びRは、芳香族基または複素芳香族基を表す。RとRは、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成してもよい。
一般式(1)で表される化合物は、複数のものが結合して多量体を構成していてもよい。)
The electrolyte solution for a nonaqueous secondary battery according to claim 1, wherein the compound (C) is a compound represented by the following general formula (1).
Figure 0005764526
(R 1 and R 2 in the general formula (1) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 1 and R 2 are bonded directly or via a linking group, and C = O in the formula (1) A 5- to 8-membered ring containing
A plurality of compounds represented by the general formula (1) may be combined to form a multimer. )
前記重合開始剤前駆体が、下記一般式(1)または(2)で表される化合物である請求項1又は2に記載の非水二次電池用電解液。
Figure 0005764526
(一般式(1)のR及びRは、芳香族基または複素芳香族基を表す。RとRは、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成してもよい。
ただし、式(1)で表される化合物が、負極上において電位1.9V超(対リチウム換算)で還元される化合物である場合は、RとRは式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成する。
一般式(2)のR103及びR104は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R103とR104は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(2)の−C(=O)C(=O)−を含む6〜8員環を形成してもよい。
一般式(1)または(2)で表される化合物は、複数のものが結合して多量体を構成していてもよい。)
The electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the polymerization initiator precursor is a compound represented by the following general formula (1) or (2).
Figure 0005764526
(R 1 and R 2 in the general formula (1) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 1 and R 2 are bonded directly or via a linking group, and C = O in the formula (1) A 5- to 8-membered ring containing
However, when the compound represented by the formula (1) is a compound that is reduced on the negative electrode at a potential exceeding 1.9 V (vs. lithium), R 1 and R 2 are C═O in the formula (1). 5 to 8 membered ring is formed.
R 103 and R 104 in the general formula (2) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 103 and R 104 may be bonded directly or via a linking group to form a 6-8 membered ring containing —C (═O) C (═O) — in the formula (2).
A plurality of compounds represented by general formula (1) or (2) may be combined to form a multimer. )
前記アニオン重合性モノマーが、下記一般式(3−a)〜(3−d)で表される化合物の少なくとも1つである請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。
Figure 0005764526
(一般式(3−a)において、Rは水素原子またはアルキル基を表す。Rは芳香族基、複素環基、ニトリル基、アルコキシ基、またはアシルオキシ基を表す。)
(一般式(3−b)において、Rは水素原子、アルキル基またはシアノ基を表す。Rはアルキル基またはアルコキシ基を表す。)
(一般式(3−c)において、R及びRは水素原子、アルキル基または芳香族基を表す。X、Y、Zは、それぞれ独立に−O−、−S−、−C(=O)−、−C(=S)−、−N(R)−、−S(O)−及び−SO−から選択される2価の連結基を表し、Rはアルキル基または芳香族基を表す。)
(一般式(3−d)において、Rはアルキル基または水素原子を表す。)
(一般式(3−a)〜(3−d)で表される化合物は、R〜Rで互いに連結した多量体を形成してもよい。)
The non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the anionic polymerizable monomer is at least one of compounds represented by the following general formulas (3-a) to (3-d). Electrolyte.
Figure 0005764526
(In General Formula (3-a), R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group. R 4 represents an aromatic group, a heterocyclic group, a nitrile group, an alkoxy group, or an acyloxy group.)
(In General Formula (3-b), R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a cyano group. R 6 represents an alkyl group or an alkoxy group.)
(In the general formula (3-c), R 7 and R 8 represent a hydrogen atom, an alkyl group or an aromatic group. X, Y, and Z are independently —O—, —S—, —C (= O) -, - C (= S) -, - N (R) -, - S (O) - and -SO 2 - represents a divalent linking group selected from, R represents an alkyl group or an aromatic group Represents.)
(In the general formula (3-d), R 9 represents an alkyl group or a hydrogen atom.)
(The compounds represented by the general formulas (3-a) to (3-d) may form multimers linked to each other at R 3 to R 9 ).
前記重合開始剤前駆体が、9−フルオレノン化合物、アントロン化合物、キサントン化合物、ジベンゾスベロン化合物、ジベンゾスベレロン化合物、アントラキノン化合物、ビアントロニル化合物、ビアントロン化合物、置換ベンゾフェノン化合物、ジベンゾイル化合物、及びこれらの誘導体よりなる群から選択される少なくともいずれか1種である請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。   The polymerization initiator precursor is a 9-fluorenone compound, anthrone compound, xanthone compound, dibenzosuberone compound, dibenzosuberone compound, anthraquinone compound, biantronyl compound, biantron compound, substituted benzophenone compound, dibenzoyl compound, and derivatives thereof The electrolyte solution for nonaqueous secondary batteries according to any one of claims 1 to 4, which is at least one selected from the group consisting of: 前記重合開始剤前駆体が、下記式(1−1)〜(1−27)で表される化合物もしくはその誘導体よりなる群から選択される少なくともいずれか1種である請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。
Figure 0005764526
Figure 0005764526
(一般式(1−24)は、4−フルオロ体又は4,4’−ジフルオロ体である。)
The polymerization initiator precursor is at least any one selected from the group consisting of compounds represented by the following formulas (1-1) to (1-27) or derivatives thereof. The electrolyte solution for non-aqueous secondary batteries of Claim 1.
Figure 0005764526
Figure 0005764526
(General formula (1-24) is a 4-fluoro product or a 4,4′-difluoro product.)
前記重合開始剤前駆体が、前記式(1−1)〜(1−12)、(1−15)〜(1−23)、(1−26)及び(1−27)で表される化合物もしくはその誘導体よりなる群から選択される少なくともいずれか1種である請求項6に記載の非水二次電池用電解液。   The polymerization initiator precursor is a compound represented by the formulas (1-1) to (1-12), (1-15) to (1-23), (1-26) and (1-27). Alternatively, the electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery according to claim 6, which is at least one selected from the group consisting of derivatives thereof. 前記アニオン重合性モノマーが、芳香族置換ビニル化合物、炭酸ビニレン系化合物、または、アクリル系化合物の少なくともいずれか1つである請求項1〜7のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。   The nonionic secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the anion polymerizable monomer is at least one of an aromatic substituted vinyl compound, a vinylene carbonate compound, or an acrylic compound. Electrolytic solution. 前記電解液が、周期律表第一族又は第二族に属する金属イオンもしくはその塩をさらに含む請求項1〜のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。 The electrolyte solution, the periodic table family or non-aqueous liquid electrolyte for a secondary battery according to any one of the second group metal belonging to ion or claim 1-8, further comprising a salt thereof. 請求項1〜のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液と、周期律表第一族または第二族に属する金属のイオンの挿入放出が可能な正極と、当該イオンの挿入放出または溶解析出が可能な負極とを備える非水電解質二次電池。 An electrolyte for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 9 , a positive electrode capable of inserting and releasing ions of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode capable of insertion / release or dissolution / deposition. 前記負極の活物質としてチタン酸リチウムを適用した請求項10に記載の非水電解質二次電池。 The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 10 , wherein lithium titanate is applied as an active material of the negative electrode. 第1剤と第2剤とを混合して用いる非水二次電池用電解液のキットであって、
前記第1剤が周期律表第一族または第二族に属する金属のイオンもしくはそれを含む金属塩を含有し、前記第2剤がアニオン重合性モノマーを含有し、(A)下記一般式(1’)で表される化合物、(B)下記一般式(2)で表される化合物、または、(C)負極上において電位0〜1.9V(対リチウム換算)で還元される化合物のいずれかからなる重合開始剤前駆体を前記第1剤、前記第2剤、及びその他の剤の少なくともいずれか1つに含有させてなり、前記アニオン重合性モノマーと前記重合開始剤前駆体とが、混合後の添加量が、それぞれ0.001mol/l以上0.1mol/l以下となるよう添加されている、非水二次電池用電解液のキット。
Figure 0005764526
(一般式(1’)のR101及びR102は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R101とR102は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1’)のC=Oを含む5〜8員環を形成する。
一般式(2)のR103及びR104は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R103とR104は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(2)の−C(=O)C(=O)−を含む6〜8員環を形成してもよい。
一般式(1’)または(2)で表される化合物は、複数が結合して多量体を構成していてもよい。
An electrolyte solution kit for a non-aqueous secondary battery using a mixture of a first agent and a second agent,
The first agent contains an ion of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table or a metal salt containing the same, the second agent contains an anionically polymerizable monomer, and (A) the following general formula ( 1 ′), (B) a compound represented by the following general formula (2), or (C) a compound reduced on the negative electrode at a potential of 0 to 1.9 V (vs. lithium). A polymerization initiator precursor comprising the above-mentioned first agent, the second agent, and at least one of the other agents, the anionic polymerizable monomer and the polymerization initiator precursor, The kit of the electrolyte solution for non-aqueous secondary batteries added so that the addition amount after mixing may be 0.001 mol / l or more and 0.1 mol / l or less, respectively .
Figure 0005764526
(R 101 and R 102 in the general formula (1 ′) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 101 and R 102 are bonded directly or via a linking group, and the C in the formula (1 ′) Forms a 5- to 8-membered ring containing ═O.
R 103 and R 104 in the general formula (2) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 103 and R 104 may be bonded directly or via a linking group to form a 6-8 membered ring containing —C (═O) C (═O) — in the formula (2).
A plurality of the compounds represented by the general formula (1 ′) or (2) may be combined to form a multimer.
前記(C)化合物が、下記一般式(1)で表される化合物である請求項12に記載の非水二次電池用電解液のキット。
Figure 0005764526
(一般式(1)のR及びRは、芳香族基または複素芳香族基を表す。RとRは、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成してもよい。
一般式(1)で表される化合物は、複数のものが結合して多量体を構成していてもよい。)
The kit for an electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery according to claim 12 , wherein the compound (C) is a compound represented by the following general formula (1).
Figure 0005764526
(R 1 and R 2 in the general formula (1) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 1 and R 2 are bonded directly or via a linking group, and C = O in the formula (1) A 5- to 8-membered ring containing
A plurality of compounds represented by the general formula (1) may be combined to form a multimer. )
前記第1剤、前記第2剤、及びその他の剤の少なくともいずれか1つに含有させる前記重合開始剤前駆体が、下記一般式(1)または(2)で表される化合物のいずれかである請求項12又は13に記載の非水二次電池用電解液のキット。
Figure 0005764526
(一般式(1)のR及びRは、芳香族基または複素芳香族基を表す。RとRは、直接あるいは連結基を介して結合し、式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成してもよい。
ただし、式(1)で表される化合物が、負極上において電位1.9V超(対リチウム換算)で還元される化合物である場合は、RとRは式(1)のC=Oを含む5〜8員環を形成する。
一般式(2)のR103及びR104は、芳香族基または複素芳香族基を表す。R103とR104は、直接あるいは連結基を介して結合し、式(2)の−C(=O)C(=O)−を含む6〜8員環を形成してもよい。
一般式(1)または(2)で表される化合物は、複数のものが結合して多量体を構成していてもよい。)
The polymerization initiator precursor to be contained in at least one of the first agent, the second agent, and the other agent is any one of the compounds represented by the following general formula (1) or (2) The kit of the electrolyte solution for nonaqueous secondary batteries of a certain 12 or 13 .
Figure 0005764526
(R 1 and R 2 in the general formula (1) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 1 and R 2 are bonded directly or via a linking group, and C = O in the formula (1) A 5- to 8-membered ring containing
However, when the compound represented by the formula (1) is a compound that is reduced on the negative electrode at a potential exceeding 1.9 V (vs. lithium), R 1 and R 2 are C═O in the formula (1). 5 to 8 membered ring is formed.
R 103 and R 104 in the general formula (2) represent an aromatic group or a heteroaromatic group. R 103 and R 104 may be bonded directly or via a linking group to form a 6-8 membered ring containing —C (═O) C (═O) — in the formula (2).
A plurality of compounds represented by general formula (1) or (2) may be combined to form a multimer. )
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