JP5782718B2 - Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery using the same - Google Patents

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

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Description

本発明は、非水電解液、およびそれを用いた非水電解液電池に関するものである。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and a non-aqueous electrolyte battery using the same.

電子機器の急速な進歩に伴い、二次電池に対する高容量化への要求が高くなっており、ニッケル・カドミウム電池やニッケル・水素電池に比べてエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池が広く使用され、また活発に研究されている。
非水電解液電池に用いる電解液は、通常、主として電解質と非水溶媒とから構成されている。リチウムイオン二次電池の電解液としては、LiPF6、LiBF4、LiN(CF3SO22等の電解質を 、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等の高誘電率溶媒と、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の低粘度溶媒との混合溶媒に溶解させた非水電解液が用いられている。
With the rapid progress of electronic devices, the demand for higher capacity for secondary batteries is increasing, and lithium ion secondary batteries with higher energy density compared to nickel-cadmium batteries and nickel-hydrogen batteries are widely used. Also actively researched.
The electrolyte used for a nonaqueous electrolyte battery is usually composed mainly of an electrolyte and a nonaqueous solvent. As an electrolyte for a lithium ion secondary battery, an electrolyte such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , a high dielectric constant solvent such as ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, dimethyl carbonate, A nonaqueous electrolytic solution dissolved in a mixed solvent with a low viscosity solvent such as diethyl carbonate or ethyl methyl carbonate is used.

このようなリチウムイオン二次電池は、従来より充放電を繰り返すと容量の低下が起き、高温状態に晒された時にガス発生が起きる。それを改善するために非水溶媒や電解質について種々の検討がなされている。
これまでに特開平9−199172において、シュウ酸エステルを含有する非水電解液を用いることで、サイクル特性を向上させることが報告されている。
In such a lithium ion secondary battery, when charging and discharging are repeated, the capacity is reduced, and gas is generated when exposed to a high temperature state. In order to improve it, various studies have been made on nonaqueous solvents and electrolytes.
In JP-A-9-199172, it has been reported that the cycle characteristics are improved by using a nonaqueous electrolytic solution containing an oxalate ester.

特開平9−199172号公報JP-A-9-199172

しかしながら、特許文献1の発明では、本特許の一般式(1)で表される2価の基を分子内に1つしか含まない化合物を用いているため、サイクル特性の向上効果は満足できるものではなく、高温状態にさらされたときのガス発生を抑制する効果は期待されるものではなかった。
本発明は、非水電解液二次電池において、充電状態での高温保存時におけるガス発生を抑制し、かつ充放電を繰り返したときの容量低下を抑制する二次電池用非水電解液と、この非水電解液を用いた二次電池を提供することを課題とする。
However, in the invention of Patent Document 1, since the compound containing only one divalent group represented by the general formula (1) of this patent is used in the molecule, the effect of improving the cycle characteristics is satisfactory. However, the effect of suppressing gas generation when exposed to high temperature conditions was not expected.
In the non-aqueous electrolyte secondary battery, the present invention suppresses gas generation during high-temperature storage in a charged state, and suppresses capacity reduction when repeated charge and discharge, It is an object of the present invention to provide a secondary battery using this non-aqueous electrolyte.

本発明者らは、上記目的を達成するために種々の検討を重ねた結果、以下に述べる化合物を電解液中に含有することによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明の要旨は、
電解質と非水溶媒を含む非水電解液において、下記一般式(1)で表される2価の基を分子内に2以上有する化合物(A)を含有する(請求項1)。
As a result of various investigations to achieve the above object, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by containing the following compounds in the electrolytic solution, and the present invention has been completed. It was.
That is, the gist of the present invention is as follows.
A nonaqueous electrolytic solution containing an electrolyte and a nonaqueous solvent contains a compound (A) having two or more divalent groups represented by the following general formula (1) in the molecule (Claim 1).

Figure 0005782718
Figure 0005782718

化合物(A)が鎖状化合物である(請求項2)。
化合物(A)が下記一般式(2)で表される化合物である(請求項3)。
The compound (A) is a chain compound (Claim 2).
The compound (A) is a compound represented by the following general formula (2) (Claim 3).

Figure 0005782718
Figure 0005782718

(式中R1、R3はそれぞれ独立して、-OR4、-SR5、-NR6R7基からなる群から選ばれる1価の
基を表す。R4,R5はハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表し、R6,R7はハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基もしくは水素原子を表す。式中R2は-OR8O-、-SR9S-、-NR10-R11-NR12-基からなる群から選ばれる2価の基を表す。R8、R9 、R11は、ヘテロ原
子またはハロゲン原子を有していてもよい2価の炭化水素基を表し、R10,R12はハロゲン
原子を有していてもよい炭化水素基もしくは水素原子を表す。)
化合物(A)を非水電解液全体に対して0.001質量%以上、10質量%以下の割合で含有
する(請求項4)。
(Wherein R 1 and R 3 each independently represents a monovalent group selected from the group consisting of —OR 4 , —SR 5 and —NR 6 R 7 groups. R 4 and R 5 represent a halogen atom. R 6 and R 7 each represents a hydrocarbon group or a hydrogen atom which may have a halogen atom, wherein R 2 represents —OR 8 O— or —SR 9. Represents a divalent group selected from the group consisting of S—, —NR 10 —R 11 —NR 12 — groups, wherein R 8 , R 9 and R 11 may have a hetero atom or a halogen atom; A valent hydrocarbon group, R 10 and R 12 each represents a hydrocarbon group or a hydrogen atom optionally having a halogen atom.)
The compound (A) is contained in a proportion of 0.001 % by mass or more and 10% by mass or less with respect to the entire nonaqueous electrolytic solution (claim 4).

負極、正極及び非水電解液を含む非水電解液電池であって、非水電解液が請求項1乃至4の何れか1項に記載の非水電解液である(請求項5)。
一般式(3)で表される化合物(請求項6)。
A non-aqueous electrolyte battery including a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte, wherein the non-aqueous electrolyte is the non-aqueous electrolyte according to any one of claims 1 to 4 (claim 5).
A compound represented by the general formula (3) (Claim 6).

Figure 0005782718
Figure 0005782718

(式中R1、R3はそれぞれ独立して、-OR4、-SR5、-NR6R7基からなる群から選ばれる1価の
基を表す。R4,R5はハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表し、R6,R7はハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基もしくは水素原子を表す。式中R2は-OR8O-、-SR9S-、-NR10-R11-NR12-基からなる群から選ばれる2価の基を表す。R8、R9 、R11は、ヘテロ原
子またはハロゲン原子を有していてもよい2価の炭化水素基を表し、R10,R12はハロゲン
原子を有していてもよい炭化水素基もしくは水素原子を表す。)
(Wherein R 1 and R 3 each independently represents a monovalent group selected from the group consisting of —OR 4 , —SR 5 and —NR 6 R 7 groups. R 4 and R 5 represent a halogen atom. R 6 and R 7 each represents a hydrocarbon group or a hydrogen atom which may have a halogen atom, wherein R 2 represents —OR 8 O— or —SR 9. Represents a divalent group selected from the group consisting of S—, —NR 10 —R 11 —NR 12 — groups, wherein R 8 , R 9 and R 11 may have a hetero atom or a halogen atom; A valent hydrocarbon group, R 10 and R 12 each represents a hydrocarbon group or a hydrogen atom optionally having a halogen atom.)

本発明の非水電解液を用いることで、充電状態での高温保存時におけるガス発生を抑制し、かつ繰り返し充放電を行ったときの容量低下を抑制する効果に優れた非水電解液電池を得ることができる。
By using the non-aqueous electrolyte of the present invention, a non-aqueous electrolyte battery excellent in the effect of suppressing gas generation during high-temperature storage in a charged state and suppressing capacity reduction when repeatedly charged and discharged Can be obtained.

以下に、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。ただし、以下に記載する説明は本発明の実施形態の一例(代表例)であり、本発明は請求項に記載の要旨を超えない限
り、これらの内容に特定されるものではない。
〔1.非水電解液〕
本発明の非水電解液は、一般的な非水電解液と同様に、電解質及びこれを溶解する非水溶媒を含有し、更に前記一般式(1)で表される2価の基を分子内に2以上有する化合物(A)を含有することを特徴とする。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. However, the description described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these contents unless it exceeds the gist of the claims.
[1. (Nonaqueous electrolyte)
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention contains an electrolyte and a nonaqueous solvent that dissolves the electrolyte, as well as a general nonaqueous electrolytic solution. Further, the divalent group represented by the general formula (1) is a molecule. It contains the compound (A) having 2 or more in the inside.

〔1−1.電解質〕
本発明の非水電解液に用いる電解質に制限は無く、目的とする非水電解液二次電池に電解質として用いられるものであれば公知のものを任意に採用することができる。本発明の非水電解液をリチウム二次電池に用いる場合には、通常は、電解質としてリチウム塩を用いる。
[1-1. Electrolytes〕
There is no restriction | limiting in the electrolyte used for the non-aqueous electrolyte of this invention, A well-known thing can be arbitrarily employ | adopted if it is used as an electrolyte for the target non-aqueous electrolyte secondary battery. When the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is used for a lithium secondary battery, a lithium salt is usually used as an electrolyte.

電解質の具体例としては、LiClO4 、LiAsF6、LiPF6、Li2CO3、L
iBF4等の無機リチウム塩;LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22、リチウム環状1,3−ヘキサフルオロプロパンジスルホニルイミド、リチウム環状1,2−テトラフルオロエタンジスルホニルイミド、LiN(CF3SO2)(C49SO2)、LiC(CF3SO23、LiPF4(CF32、LiPF4(C252、Li
PF4(CF3SO22、LiPF4(C25SO22、LiBF2(CF32、LiBF2
(C252、LiBF2(CF3SO22、LiBF2(C25SO22等の含フッ素有機リチウム塩;リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムトリス(オキサラト)フォスフェート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート、等の含ジカルボン酸錯体リチウム塩などが挙げられる。
Specific examples of the electrolyte include LiClO 4, LiAsF 6 , LiPF 6 , Li 2 CO 3 , L
Inorganic lithium salts such as iBF 4 ; LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium cyclic 1,3-hexafluoropropane disulfonylimide, lithium cyclic 1, 2-tetrafluoroethanedisulfonylimide, LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 ) 2 , Li
PF 4 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (CF 3 ) 2 , LiBF 2
Fluorinated organolithium salts such as (C 2 F 5 ) 2 , LiBF 2 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ; lithium bis (oxalato) borate, lithium tris (oxalato) phos Examples thereof include lithium salts of dicarboxylic acid complexes such as fete, lithium difluorooxalatoborate, and lithium difluorobis (oxalato) phosphate.

これらのうち、電池中での安定性の点からLiPF6、LiBF4、LiN(CF3SO22、L iN(C25SO22が好ましく、特にLiPF6、LiBF4が好ましい。
また、電解質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。中でも、特定の無機リチウム塩の2種を併用したり、無機リチウム塩と含フッ素有機リチウム塩とを併用したりすると、トリクル充電時のガス発生が抑制されたり、高温保存後の劣化が抑制されるので好ましい。特に、LiPF6とLiBF4との併用や、LiPF6、LiBF4等の無機リチウム塩と、LiCF3SO3、LiN(CF3 SO22、LiN(C25SO22等の含フッ素有機リチウム塩とを併用することが好ましい。
Of these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 are preferable from the viewpoint of stability in the battery, and LiPF 6 and LiBF 4 are particularly preferable. .
Moreover, electrolyte may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. In particular, when two types of specific inorganic lithium salts are used in combination, or when inorganic lithium salts and fluorine-containing organic lithium salts are used in combination, gas generation during trickle charging is suppressed, and deterioration after high-temperature storage is suppressed. Therefore, it is preferable. In particular, the combination and the LiPF 6 and LiBF 4, and an inorganic lithium salt such as LiPF 6, LiBF 4, LiCF 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, etc. It is preferable to use in combination with a fluorine-containing organic lithium salt.

更に、LiPF6とLiBF4とを併用する場合、電解質全体に対してLiBF4が通常
0.01質量%以上、50質量%以下の比率で含有されていることが好ましい。上記比率は、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上であり、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、特に好ましくは5質量%以下、最も好ましくは3質量%以下である。比率が上記範囲内にあると所望の効果をより得やすくなりLiBFの解離度が低くなりすぎず、非水電解液の高抵抗化を抑えることができる。
Furthermore, when LiPF 6 and LiBF 4 are used in combination, it is preferable that LiBF 4 is usually contained at a ratio of 0.01% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the entire electrolyte. The ratio is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, particularly preferably 5% by mass or less, and most preferably. Is 3% by mass or less. When the ratio is within the above range, a desired effect can be more easily obtained, the degree of dissociation of LiBF 4 does not become too low, and the increase in resistance of the nonaqueous electrolytic solution can be suppressed.

一方、LiPF6、LiBF4等の無機リチウム塩と、LiCF3SO3、LiN(CF3
SO22、LiN(C25SO22等の含フッ素有機リチウム塩とを併用する場合、電解質全体に占める無機リチウム塩の割合は、通常70質量%以上、99質量%以下の範囲であることが望ましい。
本発明の非水電解液中におけるリチウム塩の濃度は、本発明の要旨を損なわない限り任意であるが、通常0.5mol/L以上、好ましくは0.6mol/L以上、より好ましくは0.8mol/L以上、更に好ましくは1.0mol以上で、特に好ましくは1.1mol以上、最も好ましくは、1.2mol以上である。また、通常3mol/L以下、好ましくは2mol/L以下、より好ましくは1.8mol以下、更に好ましくは1.6mol/L以下の範囲である。この濃度が上記範囲内にあると、非水電解液の粘度が高くなりすぎず、また高い電気導電率を提供することができるため、本発明の非水電解液を用いた非水電解液電池の性能をより向上させることができる。
On the other hand, inorganic lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3
SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) When used in combination with a fluorine-containing organic lithium salt of 2, etc., the proportion of the inorganic lithium salt in the whole electrolyte is usually 70 mass% or more, less 99% A range is desirable.
The concentration of the lithium salt in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is arbitrary as long as the gist of the present invention is not impaired, but is usually 0.5 mol / L or more, preferably 0.6 mol / L or more, more preferably 0.8. 8 mol / L or more, more preferably 1.0 mol / L or more, particularly preferably 1.1 mol / L or more, and most preferably 1.2 mol / L or more. Moreover, it is 3 mol / L or less normally, Preferably it is 2 mol / L or less, More preferably, it is 1.8 mol / L or less, More preferably, it is the range of 1.6 mol / L or less. When this concentration is within the above range, the viscosity of the non-aqueous electrolyte does not become too high, and a high electrical conductivity can be provided. Therefore, the non-aqueous electrolyte battery using the non-aqueous electrolyte of the present invention Performance can be further improved.

〔1−2.非水溶媒〕
本発明の非水電解液が含有する非水溶媒としては、従来から非水電解液の溶媒として公知のものの中から適宜選択して用いることができる。なお、非水溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
通常使用される非水溶媒の例としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、鎖状及び環状カルボン酸エステル、鎖状及び環状エーテル類、含リン有機溶媒、含硫黄有機溶媒
などが挙げられる。
[1-2. Nonaqueous solvent)
The non-aqueous solvent contained in the non-aqueous electrolyte of the present invention can be appropriately selected from those conventionally known as solvents for non-aqueous electrolytes. In addition, a non-aqueous solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
Examples of commonly used non-aqueous solvents include cyclic carbonates, chain carbonates, chain and cyclic carboxylic acid esters, chain and cyclic ethers, phosphorus-containing organic solvents, sulfur-containing organic solvents, and the like.

環状カーボネートとしては、 エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等のアルキレンカーボネート類やフルオロエチレンカーボネートなどのフッ素化アルキレンカーボネートが挙げられ、アルキレンカーボネート類の炭素数は、通常3以上6以下である。
これらの中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネートは、誘電率が高いため電解質が溶解し易く、非水電解液二次電池にしたときにサイクル特性がよいという点で好ましく、特にエチレンカーボネートが好ましい。
Examples of the cyclic carbonate include alkylene carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate, and fluorinated alkylene carbonates such as fluoroethylene carbonate. The alkylene carbonates usually have 3 to 6 carbon atoms.
Among these, ethylene carbonate, propylene carbonate, and fluoroethylene carbonate are preferable in that the electrolyte is easy to dissolve because of a high dielectric constant, and cycle characteristics are good when a non-aqueous electrolyte secondary battery is used. preferable.

鎖状カーボネートとしては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート等などのジアルキルカーボネート類が挙げられ、構成するアルキル基の炭素数は、それぞれ1以上5以下が好ましく、特に好ましくは1以上4以下である。また、アルキル基の水素の一部をフッ素で置換していてもよい。
中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートが電池特性向上の点から好ましい。
Examples of the chain carbonate include dialkyl carbonates such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, and di-n-propyl carbonate. Are preferably 1 or more and 5 or less, and particularly preferably 1 or more and 4 or less. Further, a part of hydrogen of the alkyl group may be substituted with fluorine.
Among these, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are preferable from the viewpoint of improving battery characteristics.

鎖状カルボン酸エステル類としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸t−ブチル、酢酸ア
ミル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、吉草酸メチル、吉草酸エチル等及びトリフルオロ酢酸プロピル、トリフルオロ酢酸ブチル等のこれらの化合物の水素の一部をフッ素で置換した化合物等が挙げられ、鎖状カルボン酸エステル類の総炭素数は、通常、3以上10以下、好ましくは4以上7以下である。これらの中でも、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸アミル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸メチル、酪酸エチル、吉草酸メチルがより好ましい。
Examples of chain carboxylic acid esters include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, sec-butyl acetate, isobutyl acetate, t-butyl acetate, amyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propionic acid Propyl, isopropyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, propyl butyrate, methyl valerate, ethyl valerate, etc. and compounds in which part of hydrogen of these compounds such as propyl trifluoroacetate and butyl trifluoroacetate is substituted with fluorine, etc. The total carbon number of the chain carboxylic acid esters is usually 3 or more and 10 or less, preferably 4 or more and 7 or less. Among these, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, amyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, and methyl valerate are more preferable.

環状カルボン酸エステルとしては、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン等が挙げられる。 これらの中でも、γ−ブチロラクトンがより好ましい。
更に、鎖状エーテルとしては、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、ジエトキシメタン、ジエトキシエタン、エトキシメトキシメタン、エトキシメトキシエタン等が挙げられる。これらの中でも、ジメトキシエタン、ジエトキシエタンがより好ましい。
Examples of the cyclic carboxylic acid ester include γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and δ-valerolactone. Among these, γ-butyrolactone is more preferable.
Furthermore, examples of the chain ether include dimethoxymethane, dimethoxyethane, diethoxymethane, diethoxyethane, ethoxymethoxymethane, ethoxymethoxyethane and the like. Among these, dimethoxyethane and diethoxyethane are more preferable.

環状エーテル例としては 、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等が
挙げられる。
更に、含リン有機溶媒の種類にも特に制限は無いが、通常使用されるものの例としては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリフェニル等のリン酸エステル類;
亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリフェニル等の亜リン酸エステル類;トリメチルホスフィンオキシド、トリエチルホスフィンオキシド、トリフェニルホスフィンオキシド等のホスフィンオキシド類やホスファゼン類 などが挙げられる。
Examples of cyclic ethers include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and the like.
Furthermore, the type of the phosphorus-containing organic solvent is not particularly limited. Examples of commonly used organic solvents include phosphate esters such as trimethyl phosphate, triethyl phosphate, and triphenyl phosphate;
Phosphites such as trimethyl phosphite, triethyl phosphite, triphenyl phosphite; phosphine oxides such as trimethylphosphine oxide, triethylphosphine oxide, triphenylphosphine oxide, and phosphazenes.

含硫黄有機溶媒としては、エチレンサルファイト、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、スルホラン、スルホレン等が挙げられる。
上記の非水溶媒の中でも、環状カーボネートであるエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネートより選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましく、更にこれらと鎖状カーボネートであるジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートより選ばれる少なくとも1種とを併用することが電解液の粘度と電気伝導度の点から好ましい。
Examples of the sulfur-containing organic solvent include ethylene sulfite, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, methyl methanesulfonate, busulfan, sulfolane, sulfolene and the like.
Among the above non-aqueous solvents, it is preferable to use at least one selected from cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and fluoroethylene carbonate, and these and chain carbonates such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate. It is preferable to use at least one selected from the viewpoints of the viscosity and electric conductivity of the electrolytic solution.

このように環状カーボネートと鎖状カーボネートとを非水溶媒として併用する場合、本発明の非水電解液中の非水溶媒中に占める鎖状カーボネートの好適な含有量は、通常20体積%以上、好ましくは40体積%以上、また、通常95体積%以下、好ましくは90 体積%以下である。一方、本発明の非水電解液中の非水溶媒中に占める環状カーボネートの好適な含有量は、通常5体積%以上、好ましくは10体積%以上、また、通常80体積%以下、好ましくは60体積%以下である。鎖状カーボネートの割合が上記範囲内であると、電解液の粘度が適度なものとなり、また電解質であるリチウム塩の解離度が低下せず、電気伝導率の低下が生じ難くなる。   Thus, when using a cyclic carbonate and a chain carbonate together as a non-aqueous solvent, the preferred content of the chain carbonate in the non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte of the present invention is usually 20% by volume or more, Preferably it is 40 volume% or more, and is 95 volume% or less normally, Preferably it is 90 volume% or less. On the other hand, the suitable content of the cyclic carbonate in the non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte of the present invention is usually 5% by volume or more, preferably 10% by volume or more, and usually 80% by volume or less, preferably 60%. % By volume or less. When the proportion of the chain carbonate is within the above range, the viscosity of the electrolytic solution becomes appropriate, and the degree of dissociation of the lithium salt that is the electrolyte does not decrease, so that the electrical conductivity is hardly lowered.

なお、本明細書において、非水溶媒の容量は25℃での測定値であるが、エチレンカーボネートのように25℃で固体のものは融点での測定値を用いる。
〔1−3.化合物(A)〕
電解質と非水溶媒を含む非水電解液において、下記一般式(1)で表される2価の基を分子内に2以上有する化合物(A)を含有することを特徴とする。
In the present specification, the capacity of the non-aqueous solvent is a measured value at 25 ° C., but a measured value at the melting point is used for a solid at 25 ° C. such as ethylene carbonate.
[1-3. Compound (A)]
A nonaqueous electrolytic solution containing an electrolyte and a nonaqueous solvent contains a compound (A) having two or more divalent groups represented by the following general formula (1) in the molecule.

Figure 0005782718
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本発明においては、化合物Aとして上記一般式(1)で表される2価の基を分子内に2以上有することで、充放電を繰り返したときの容量低下を抑制したり、充電状態での高温保存時におけるガス発生を抑制するのであり、それ以外の部分構造は特に限定されないが、(1)で表される2価の基を分子内に2以上有する鎖状化合物、環状化合物が挙げられる。そのなかでも特に鎖状化合物が好ましい。   In the present invention, by having two or more divalent groups represented by the above general formula (1) in the molecule as the compound A, it is possible to suppress a decrease in capacity when charging / discharging is repeated, It suppresses gas generation during high-temperature storage, and other partial structures are not particularly limited, but examples thereof include chain compounds and cyclic compounds having two or more divalent groups represented by (1) in the molecule. . Among these, a chain compound is particularly preferable.

化合物(A)であり鎖状化合物のなかでも、特に請求項3に示した以下の化合物(2)が好ましい。   Among the chain compounds, which are the compound (A), the following compound (2) shown in claim 3 is particularly preferable.

Figure 0005782718
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(式中R1、R3はそれぞれ独立して、-OR4、-SR5、-NR6R7基からなる群から選ばれる1価の
基を表す。R4, R5はハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表し、R6, R7はハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基もしくは水素原子を表す。式中R2は-OR8O-、-SR9S-、-NR10-R11-NR12-基からなる群から選ばれる2価の基を表す。R8、R9 、R11は、ヘテロ
原子またはハロゲン原子を有していてもよい2価の炭化水素基を表し、R10,R12はハロゲ
ン原子を有していてもよい炭化水素基もしくは水素原子を表す。)
上記R4, R5は、炭素数1〜10の炭化水素基であることが好ましく、炭素数1〜5である炭化水素基であることがより好ましく、炭素数1〜3である炭化水素基であることが特に好ましい。上記R6, R7は、炭素数1〜10の炭化水素基または水素原子であることが好ましく、炭素数1〜5の炭化水素基であることがより好ましく、炭素数1〜3の炭化水素基であることが特に好ましい。R8、R9 、R11は、炭素数1〜30のヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基であることが好ましく、炭素数1〜20のヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基であることがより好ましい。R10,R12は炭素数1〜10の炭化水素基また
は水素原子であることが好ましく、炭素数1〜5の炭化水素基または水素原子であることがより好ましく、炭素数1〜3の炭化水素基または水素原子であることが特に好ましい。(2)の具体例としては、以下のものが挙げられる。
(Wherein R 1 and R 3 each independently represents a monovalent group selected from the group consisting of —OR 4 , —SR 5 and —NR 6 R 7 groups. R 4 and R 5 represent a halogen atom. R 6 and R 7 each represents a hydrocarbon group or a hydrogen atom which may have a halogen atom, wherein R 2 represents —OR 8 O— or —SR 9. Represents a divalent group selected from the group consisting of S—, —NR 10 —R 11 —NR 12 — groups, wherein R 8 , R 9 and R 11 may have a hetero atom or a halogen atom; A valent hydrocarbon group, R 10 and R 12 each represents a hydrocarbon group or a hydrogen atom optionally having a halogen atom.)
R 4 and R 5 are preferably hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms, more preferably hydrocarbon groups having 1 to 5 carbon atoms, and hydrocarbon groups having 1 to 3 carbon atoms. It is particularly preferred that R 6 and R 7 are preferably a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a hydrogen atom, more preferably a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, and a hydrocarbon having 1 to 3 carbon atoms. Particularly preferred is a group. R 8 , R 9 , and R 11 are preferably hydrocarbon groups that may have 1 to 30 carbon atoms, and carbon atoms that may have 1 to 20 carbon atoms. More preferably, it is a hydrogen group. R 10 and R 12 are preferably a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a hydrogen atom, more preferably a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms or a hydrogen atom, and a carbon atom having 1 to 3 carbon atoms. A hydrogen group or a hydrogen atom is particularly preferable. Specific examples of (2) include the following.

Figure 0005782718
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Figure 0005782718
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Figure 0005782718
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上記の中でも、(2-B)、(2-D)、(2-F)、(2-I)、(2-K)、(2-L)、(2-M)、
(2-O)、(2-P)、(2-Q)、(2-S)、(2-T)、(2-U)が電池特性の向上効果および製造が容易である点から好ましい。
化合物(A)の含有量は特に限定されるものではないが、非水電解液に対し、それぞれ0.001質量%以上、10質量%以下が好ましい。0.01質量%以上であるのが更に好ましく、特に0.1質量%以上が好ましい。一方、7質量%以下が更に好ましく、5質量%以下が特に好ましい。化合物(A)の含有量が上記範囲内であると、非水電解液の抵抗が増加し難いため、本発明の効果がより発揮される傾向にある。化合物(A)で表される化合物は、1種であっても、複数種を併用してもよいが、複数種を併用する場合、上記含有量は、複数種の合計量を表す。
化合物(A)を含有する電解液を用いた場合、サイクル特性が向上する。その詳細な機構は明らかになっていないが、電極上に良好な皮膜を形成することによって本発明のような効果が得られるものと考えられる。
Among the above, (2-B), (2-D), (2-F), (2-I), (2-K), (2-L), (2-M),
(2-O), (2-P), (2-Q), (2-S), (2-T), and (2-U) are preferable from the viewpoint of improving battery characteristics and facilitating production. .
Although content of a compound (A) is not specifically limited, 0.001 mass% or more and 10 mass% or less are respectively preferable with respect to a non-aqueous electrolyte. The content is more preferably 0.01% by mass or more, and particularly preferably 0.1% by mass or more. On the other hand, 7 mass% or less is still more preferable, and 5 mass% or less is especially preferable. When the content of the compound (A) is within the above range, the resistance of the nonaqueous electrolytic solution is difficult to increase, and thus the effect of the present invention tends to be exhibited. Although the compound represented by a compound (A) may be 1 type, or may use multiple types together, when using multiple types together, the said content represents the total amount of multiple types.
When the electrolytic solution containing the compound (A) is used, cycle characteristics are improved. Although the detailed mechanism is not clarified, it is considered that the effect of the present invention can be obtained by forming a good film on the electrode.

〔1−4.その他の添加剤〕
本発明の非水電解液は、本発明の効果を著しく損なわない範囲において、各種の添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、従来公知のものを任意に用いることができる。
尚、添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併
用してもよい。
[1-4. Other additives]
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention may contain various additives as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. A conventionally well-known thing can be arbitrarily used as an additive.
In addition, an additive may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

添加剤の例としては、過充電防止剤や、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を改善するための助剤などが挙げられる。
過充電防止剤の具体例としては、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物; 2−フルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼン等
の前記芳香族化合物の部分フッ物; 2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、2,6−ジフルオロアニオール等の含フッ素アニソール化合物; などが
挙げられる。
Examples of the additive include an overcharge inhibitor and an auxiliary agent for improving capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high temperature storage.
Specific examples of the overcharge inhibitor include aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, and dibenzofuran; Partial fluorides of the aromatic compounds such as fluorobiphenyl, o-cyclohexylfluorobenzene, p-cyclohexylfluorobenzene; fluorine-containing compounds such as 2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole, 2,6-difluoroaniol Anisole compounds; and the like.

なお、これらの過充電防止剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
本発明の非水電解液が過充電防止剤を含有する場合、その濃度は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水電解液全体に対して通常0.1質量%以上、5質量%以下の範囲とすることが望ましい。非水電解液に過充電防止剤を含有させることによって、過充電による非水電解液二次電池の破裂・発火を抑制することができ、非水電解液二次電池の安全性が向上するので好ましい。
In addition, these overcharge inhibitors may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
When the non-aqueous electrolyte of the present invention contains an overcharge inhibitor, its concentration is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.1% by mass or more based on the whole non-aqueous electrolyte, It is desirable to set it as the range of 5 mass% or less. By including an overcharge inhibitor in the non-aqueous electrolyte, it is possible to suppress rupture and ignition of the non-aqueous electrolyte secondary battery due to overcharge, and the safety of the non-aqueous electrolyte secondary battery is improved. preferable.

一方、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を改善するための助剤の具体例としては、
ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、フルオロビニレンカーボネート、トリフルオロメチルビニレンカーボネート等のビニレンカーボネート化合物、
ビニルエチレンカーボネート、4−メチル−4−ビニルエチレンカーボネート、5−メチル−4−ビニルエチレンカーボネート、4,4−ジビニルエチレンカーボネート、4,5−ジビニルエチレンカーボネート等のビニルエチレンカーボネート化合物;
4−エチニルエチレンカーボネート、4,5−ジエチニルエチレンカーボネート、4−メチル−4−エチニルエチレンカーボネート、4−エチニル−5−メチルエチレンカーボネートなどにエチニルエチレンカーボネート化合物、
4,4−ジメチル−5−メチレンエチレンカーボネート、4−メチレンエチレンカーボネート等のメチレンエチレンカーボネート化合物などが挙げられる
これらのうち、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、4−メチル−4−ビニルエチレンカーボネートまたは4,5−ジビニルエチレンカーボネートがサイクル特性や高温保存後の容量維持特性向上の点から好ましく、なかでもビニレンカーボネートまたはビニルエチレンカーボネートがより好ましく、特にビニレンカーボネートが好ましい。これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
On the other hand, as a specific example of the auxiliary agent for improving capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high temperature storage,
Vinylene carbonate compounds such as vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, fluoro vinylene carbonate, trifluoromethyl vinylene carbonate,
Vinyl ethylene carbonate compounds such as vinyl ethylene carbonate, 4-methyl-4-vinyl ethylene carbonate, 5-methyl-4-vinyl ethylene carbonate, 4,4-divinyl ethylene carbonate, 4,5-divinyl ethylene carbonate;
4-ethynylethylene carbonate, 4,5-diethynylethylene carbonate, 4-methyl-4-ethynylethylene carbonate, 4-ethynyl-5-methylethylene carbonate, and the like,
Among these, there may be mentioned methylene ethylene carbonate compounds such as 4,4-dimethyl-5-methylene ethylene carbonate and 4-methylene ethylene carbonate. Among these, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, 4-methyl-4-vinyl ethylene carbonate or 4, 5-Divinylethylene carbonate is preferable from the viewpoint of improving cycle characteristics and capacity maintenance characteristics after high-temperature storage. Among them, vinylene carbonate or vinylethylene carbonate is more preferable, and vinylene carbonate is particularly preferable. These may be used alone or in combination of two or more.

2種類以上を併用する場合は、ビニレンカーボネートとビニルエチレンカーボネートとを併用するのが好ましい。
炭素―炭素不飽和結合を有する環状カーボネート化合物を含有する場合、非水電解液中におけるその割合は、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.3質量%以上、最も好ましくは0.5質量%以上である。またその上限は、通常10質量%、好ましくは8質量%、特に好ましくは6質量%である。炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネート化合物が上記範囲内である場合、高温保存時にガス発生量が増大し難く、さらに電池のサイクル特性や高温保存後の容量維持特性を向上させるという効果を十分に発揮することができる。
When using 2 or more types together, it is preferable to use together vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate.
When the cyclic carbonate compound having a carbon-carbon unsaturated bond is contained, the proportion in the non-aqueous electrolyte is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.3% by mass. % Or more, most preferably 0.5% by mass or more. Moreover, the upper limit is 10 mass% normally, Preferably it is 8 mass%, Most preferably, it is 6 mass%. When the cyclic carbonate compound having a carbon-carbon unsaturated bond is within the above range, it is difficult to increase the amount of gas generated during high-temperature storage, and the effect of improving battery cycle characteristics and capacity maintenance characteristics after high-temperature storage is sufficient. Can be demonstrated.

また、ハロゲン原子を有する環状カーボネートとしては、フルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,4,5−トリフルオロエチレンカーボネート、4,4,5,5−テトラフルオロエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、4,4,5−トリフルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート等が挙げられる。これらのうち、フルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルエチレンカーボネートがサイクル特性向上や高温保存特性向上の点から好ましい。これらは単独で用いて
も、2種類以上を併用してもよい。
Examples of the cyclic carbonate having a halogen atom include fluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, 4,4,5-trifluoroethylene carbonate, 4,4,5,5- Tetrafluoroethylene carbonate, 4-fluoro-5-methylethylene carbonate, 4-fluoro-4-methylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-methylethylene carbonate, 4,4,5-trifluoro-5-methylethylene Examples thereof include carbonate and trifluoromethylethylene carbonate. Of these, fluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, and 4-fluoro-5-methylethylene carbonate are preferable from the viewpoint of improving cycle characteristics and high-temperature storage characteristics. These may be used alone or in combination of two or more.

非水電解液がフッ素原子を有する環状カーボネート化合物を含有する場合、非水電解液中におけるその割合は、通常、0.001質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.3質量%以上、最も好ましくは0.5質量%以上であり、通常、30質量%以下、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下である。
ただし、フルオロエチレンカーボネートは1−2非水溶媒の項で説明したように、溶媒として用いてもよく、その場合は上記の含有量に限定されない。
When the non-aqueous electrolyte contains a cyclic carbonate compound having a fluorine atom, the proportion in the non-aqueous electrolyte is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.8. It is 3% by mass or more, most preferably 0.5% by mass or more, and is usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less.
However, fluoroethylene carbonate may be used as a solvent as described in the section of 1-2 nonaqueous solvent, and in that case, the content is not limited to the above.

また、モノフルオロリン酸塩またはジフルオロリン酸塩としては、モノフルオロリン酸塩およびジフルオロリン酸塩のカウンターカチオンとしては特に限定はないが、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、及び、N(式中、R〜Rは、各々独立に、水素原子又は炭素数1〜12の有機基を表わす。)で表されるアンモニウム等が例示として挙げられる。 The monofluorophosphate or difluorophosphate is not particularly limited as a counter cation of monofluorophosphate and difluorophosphate, but lithium, sodium, potassium, magnesium, calcium, and N + Examples include ammonium represented by R 4 R 5 R 6 R 7 (wherein R 4 to R 7 each independently represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 12 carbon atoms).

上記アンモニウムのR〜Rで表わされる炭素数1〜12の有機基としては特に限定はないが、例えば、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ハロゲン原子又はアルキル基で置換されていてもよいシクロアルキル基、ハロゲン原子又はアルキル基で置換されていてもよいアリール基、置換基を有していてもよい窒素原子含有複素環基等が挙げられる。中でもR〜Rとして、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又は窒素原子含有複素環基等が好ましい。 Although it does not specifically limit as a C1-C12 organic group represented by R < 4 > -R < 7 > of the said ammonium, For example, it is substituted by the alkyl group, the halogen atom, or the alkyl group which may be substituted by the halogen atom. Examples thereof include an cycloalkyl group which may be substituted, an aryl group which may be substituted with a halogen atom or an alkyl group, and a nitrogen atom-containing heterocyclic group which may have a substituent. Among these, as R 4 to R 7 , a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or a nitrogen atom-containing heterocyclic group is preferable.

モノフルオロリン酸塩およびジフルオロリン酸塩の具体例としては、モノフルオロリン酸リチウム、モノフルオロリン酸ナトリウム、モノフルオロリン酸カリウム、ジフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸ナトリウム、ジフルオロリン酸カリウム等が挙げられ、モノフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウムが好ましく、ジフルオロリン酸リチウムがより好ましい。   Specific examples of monofluorophosphate and difluorophosphate include lithium monofluorophosphate, sodium monofluorophosphate, potassium monofluorophosphate, lithium difluorophosphate, sodium difluorophosphate, and potassium difluorophosphate. And lithium monofluorophosphate and lithium difluorophosphate are preferable, and lithium difluorophosphate is more preferable.

これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
非水電解液がモノフルオロリン酸塩および/またはジフルオロリン酸塩を含有する場合、非水電解液中におけるその割合は、通常、0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、特に好ましくは0.1質量%以上、最も好ましくは0.2質量%以上であり、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、特に好ましくは2質量%以下である。
These may be used alone or in combination of two or more.
When the non-aqueous electrolyte contains a monofluorophosphate and / or difluorophosphate, the proportion in the non-aqueous electrolyte is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, Especially preferably, it is 0.1 mass% or more, Most preferably, it is 0.2 mass% or more, Usually, 5 mass% or less, Preferably it is 3 mass% or less, Most preferably, it is 2 mass% or less.

なお、モノフルオロリン酸塩及びジフルオロリン酸塩は、非水電解液として実際に二次電池作製に供すると、その電池を解体して再び非水電解液を抜き出しても、その中の含有量が著しく低下している場合が多い。従って、電池から抜き出した非水電解液から、少なくとも1種のモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩が検出できるものは、非水電解液中にこれらを本発明で規定する所定割合で含む非水電解液であるとみなされる。   In addition, when the monofluorophosphate and difluorophosphate are actually used for producing a secondary battery as a non-aqueous electrolyte, the content of the monofluorophosphate and the difluorophosphate is not limited even if the battery is disassembled and the non-aqueous electrolyte is extracted again. Is often significantly reduced. Accordingly, those in which at least one monofluorophosphate and / or difluorophosphate can be detected from the non-aqueous electrolyte extracted from the battery are detected in the non-aqueous electrolyte at a predetermined ratio defined in the present invention. It is considered to be a non-aqueous electrolyte containing.

また、ニトリル化合物としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ヘキサンニトリル、ヘプタンニトリル、オクタンニトリル、ノナンニトリル、デカンニトリル、ドデカンニトリル(ラウロニトリル)、トリデカンニトリル、テトラデカンニトリル(ミリストニトリル)、ヘキサデカンニトリル、ペンタデカンニトリル、ヘプタデカンニトリル、オクタデカンニトリル(ステアノニトリル)、ノナデカンニトリル、イコサンニトリル等のモノニトリル;マロノニトリル、スクシノニトリル、
グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、アゼラニトリル、セバコニトリル、ウンデカンジニトリル、ドデカンジニトリル、メチルマロノニトリル、エチルマロノニトリル、イソプロピルマロノニトリル、tert−ブチルマロノニトリル、
メチルスクシノニトリル、2,2−ジメチルスクシノニトリル、2,3−ジメチルスクシノニトリル、トリメチルスクシノニトリル、テトラメチルスクシノニトリル、3,3’−オキシジプロピオニトリル、3,3’−チオジプロピオニトリル、3,3’−(エチレンジオキシ)ジプロピオニトリル、3,3’−(エチレンジチオ)ジプロピオニトリル、1,2,3−プロパントリカルボニトリル、1,3,5−ペンタントリカルボニトリル、1,2,3−トリス(2−シアノエトキシ)プロパン、トリス(2−シアノエチル)アミン
等のジニトリルが挙げられ、これらの中でも、ラウロニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリルが好ましい。
As nitrile compounds, acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, hexane nitrile, heptane nitrile, octane nitrile, nonane nitrile, decane nitrile (lauronitrile), tridecane nitrile, tetradecane nitrile (myristonitrile) ), Mononitriles such as hexadecane nitrile, pentadecane nitrile, heptadecane nitrile, octadecane nitrile (steanonitrile), nonadecane nitrile, icosane nitrile; malononitrile, succinonitrile,
Glutaronitrile, adiponitrile, pimonitrile, suberonitrile, azeronitrile, sebacononitrile, undecandinitrile, dodecandinitrile, methylmalononitrile, ethylmalononitrile, isopropylmalononitrile, tert-butylmalononitrile,
Methylsuccinonitrile, 2,2-dimethylsuccinonitrile, 2,3-dimethylsuccinonitrile, trimethylsuccinonitrile, tetramethylsuccinonitrile, 3,3'-oxydipropionitrile, 3,3'-thio Dipropionitrile, 3,3 ′-(ethylenedioxy) dipropionitrile, 3,3 ′-(ethylenedithio) dipropionitrile, 1,2,3-propanetricarbonitrile, 1,3,5-pentanetri Examples thereof include dinitriles such as carbonitrile, 1,2,3-tris (2-cyanoethoxy) propane, tris (2-cyanoethyl) amine, and among these, lauronitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, and pimelonitrile. Is preferred.

これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
非水電解液がニトリル化合物を含有する場合、非水電解液中におけるその割合は、通常、0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、特に好ましくは0.1質量%以上、最も好ましくは0.2質量%以上であり、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、特に好ましくは2質量%以下である。
These may be used alone or in combination of two or more.
When the non-aqueous electrolyte contains a nitrile compound, the proportion in the non-aqueous electrolyte is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, particularly preferably 0.1% by mass or more, Most preferably, it is 0.2% by mass or more, usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass or less.

その他、コハク酸無水物、マレイン酸無水物、フタル酸無水物、シトラコン酸無水物等の酸無水物;
エリスリタンカーボネート、スピロ−ビス−ジメチレンカーボネート等のカーボネート化合物;
エチレンサルファイト、1,3−プロパンスルトン、1,3−プロペンスルトン、1,4−ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、スルホラン、スルホレン、ジメチルスルホン、ジフェニルスルホン、ジビニルスルホン、メチルフェニルスルホン、ジエチルジスルフィド、ジブチルジスルフィド、 N,N−ジメチルメタンスルホンア
ミド、N,N−ジエチルメタンスルホンアミド等の含硫黄化合物;
1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、 1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルスクシイミド、
4−取りフルオロメチルフェニルイソシアネート、1,6−ジイソシアナトヘキサン等の含窒素化合物;
ヘプタン、オクタン、シクロヘプタン等の炭化水素化合物;
フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、トリフルオロベンゼン、ベンゾトリフルオライド、ペンタフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン等の含フッ素芳香族化合物;
などが挙げられる。
Other acid anhydrides such as succinic anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride, citraconic anhydride;
Carbonate compounds such as erythritan carbonate and spiro-bis-dimethylene carbonate;
Ethylene sulfite, 1,3-propane sultone, 1,3-propene sultone, 1,4-butane sultone, methyl methanesulfonate, busulfan, sulfolane, sulfolene, dimethyl sulfone, diphenyl sulfone, divinyl sulfone, methylphenyl sulfone, diethyl disulfide , Sulfur-containing compounds such as dibutyl disulfide, N, N-dimethylmethanesulfonamide, N, N-diethylmethanesulfonamide;
1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methylsuccinimide,
Nitrogen-containing compounds such as 4-trifluoromethylphenyl isocyanate and 1,6-diisocyanatohexane;
Hydrocarbon compounds such as heptane, octane, cycloheptane;
Fluorine-containing aromatic compounds such as fluorobenzene, difluorobenzene, trifluorobenzene, benzotrifluoride, pentafluorobenzene, hexafluorobenzene;
Etc.

これらの助剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
これらの助剤を含有する場合、その濃度は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水電解液全体に対して通常0.1質量%以上、5質量%以下の範囲とすることが好ましい。
These auxiliary agents may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
When these auxiliaries are contained, their concentration is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but are usually in the range of 0.1% by mass or more and 5% by mass or less with respect to the whole nonaqueous electrolytic solution. It is preferable.

〔1−6.ゲル化剤〕
非水電解液は、本発明のリチウム二次電池に用いる際、通常は液体状態で存在するが、例えば、これを高分子によってゲル化して、半固体状電解質にしてもよい。ゲル化に用いる高分子は任意であるが、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリレート、ポリメタクリレートなどが挙げられる。なお、ゲル化に用いる高分子は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
[1-6. Gelling agent]
The nonaqueous electrolytic solution is usually present in a liquid state when used in the lithium secondary battery of the present invention. For example, it may be gelled with a polymer to form a semi-solid electrolyte. The polymer used for the gelation is arbitrary, and examples thereof include polyvinylidene fluoride, a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polyethylene oxide, polyacrylate, and polymethacrylate. In addition, the polymer | macromolecule used for gelatinization may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

また、非水電解液を半固体状電解質として用いる場合、半固体状電解質に占める非水電解液の比率は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。好適な範囲としては、半固体状電解質の総量に対する非水電解液の比率が、通常30質量%以上、好ましくは5
0質量%以上、より好ましくは75質量%以上であり、また、通常99.95質量%以下、好ましくは99質量%以下、より好ましくは98質量%以下である。非水電解液の比率が上記範囲内であると、電解液を保持しやすく液漏れを抑えやすくなり、十分な充放電効率や容量を提供することができる。
Moreover, when using a non-aqueous electrolyte as a semi-solid electrolyte, the ratio of the non-aqueous electrolyte in the semi-solid electrolyte is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. As a suitable range, the ratio of the non-aqueous electrolyte to the total amount of the semisolid electrolyte is usually 30% by mass or more, preferably 5
It is 0 mass% or more, More preferably, it is 75 mass% or more, and is 99.95 mass% or less normally, Preferably it is 99 mass% or less, More preferably, it is 98 mass% or less. When the ratio of the nonaqueous electrolytic solution is within the above range, the electrolytic solution can be easily retained and liquid leakage can be easily suppressed, and sufficient charge / discharge efficiency and capacity can be provided.

〔1−7.非水電解液の製造方法〕
本発明の非水電解液は、上述した非水溶媒に、上述した電解質と、本発明の前記一般式(1)で表される窒素−水素結合を有するアミド化合物と、必要に応じて用いられるその他の添加剤などを溶解させることにより、調製することができる。
尚、非水電解液中に水が存在すると、水の電気分解、水とリチウム金属との反応、リチウム塩の加水分解などが起こる可能性があり、好ましくない。従って、非水電解液の調製に際して、非水溶媒などの各成分は、予め脱水しておくのが好ましい。具体的には、その水分含有率が通常50ppm以下、中でも20ppm以下の値となるまで脱水しておくことが好ましい。脱水の手法は任意に選択することが可能であるが、例えば減圧下で加熱したり、モレキュラーシーブを通過させたりする等の手法が挙げられる。
[1-7. Nonaqueous electrolyte production method]
The non-aqueous electrolytic solution of the present invention is used in the above-described non-aqueous solvent, if necessary, and the above-described electrolyte, the amide compound having a nitrogen-hydrogen bond represented by the general formula (1) of the present invention, and the like. It can be prepared by dissolving other additives.
If water is present in the non-aqueous electrolyte, electrolysis of water, reaction between water and lithium metal, hydrolysis of lithium salt, and the like may occur, which is not preferable. Therefore, when preparing the non-aqueous electrolyte, each component such as a non-aqueous solvent is preferably dehydrated in advance. Specifically, it is preferable to dehydrate until the water content is usually 50 ppm or less, particularly 20 ppm or less. The method of dehydration can be arbitrarily selected, and examples thereof include a method of heating under reduced pressure or passing through a molecular sieve.

〔2.非水電解液二次電池〕
本発明の非水電解液二次電池は、非水電解液以外の構成については、従来公知の非水電解液二次電池と同様であり、通常は、本発明の非水電解液が含浸されている多孔膜(セパレータ)を介して正極と負極とが積層され、これらがケース(外装体)に収納された形態を有する。本発明の非水電解液二次電池の形状は特に制限されるものではなく、円筒型、角形、ラミネート型、コイン型、大型等の何れであってもよい。
[2. Nonaqueous electrolyte secondary battery)
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is the same as the conventionally known non-aqueous electrolyte secondary battery except for the non-aqueous electrolyte, and is usually impregnated with the non-aqueous electrolyte of the present invention. The positive electrode and the negative electrode are laminated via a porous film (separator), and these are housed in a case (exterior body). The shape of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, and may be any of a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a coin shape, a large size, and the like.

〔2−1.非水電解液〕
非水電解液としては、上述の本発明の非水電解液を用いる。なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、本発明の非水電解液に対し、その他の非水電解液を混合して用いることも可能である。
〔2−2.負極〕
本発明の非水電解液二次電池に用いられる負極を構成する負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、特に制限はない。その具体例としては、炭素質材料、合金系材料、リチウム含有金属複合酸化物材料等が挙げられる。
[2-1. (Nonaqueous electrolyte)
As the non-aqueous electrolyte, the above-described non-aqueous electrolyte of the present invention is used. In addition, in the range which does not deviate from the meaning of this invention, it is also possible to mix and use other nonaqueous electrolyte solutions with respect to the nonaqueous electrolyte solution of this invention.
[2-2. Negative electrode)
The negative electrode active material constituting the negative electrode used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions. Specific examples thereof include carbonaceous materials, alloy-based materials, lithium-containing metal composite oxide materials, and the like.

<炭素質材料負極>
炭素質材料負極(以下「炭素負極」と称す場合がある。)の負極活物質として用いられる炭素質材料としては、以下の(1)〜(4)から選ばれるものが、初期不可逆容量、高電流密度充放電特性のバランスが良く好ましい。また、(1)〜(4)の炭素質材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
<Carbonaceous material negative electrode>
As a carbonaceous material used as a negative electrode active material of a carbonaceous material negative electrode (hereinafter sometimes referred to as “carbon negative electrode”), one selected from the following (1) to (4) is an initial irreversible capacity, high Good balance of current density charge / discharge characteristics is preferable. Moreover, the carbonaceous materials (1) to (4) may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.

(1)天然黒鉛
(2)人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質を400から3200℃の範囲で1回以上熱処理した炭素質材料
(3)負極活物質層が少なくとも2種類以上の異なる結晶性を有する炭素質から成り立ちかつ/又はその異なる結晶性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料
(4)負極活物質層が少なくとも2種類以上の異なる配向性を有する炭素質から成り立ちかつ/又はその異なる配向性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料
上記(2)の人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質の具体的な例としては、天然黒鉛、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチ、石油系ピッチ、あるいはこれらピッチを酸化処理したもの、ニードルコークス、ピッチコークス及びこれらを一部黒鉛化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等の有機物の熱分解物、炭化可能な有機物、及びこれらの炭化物、又は炭化可能な有機物をベンゼン、トルエ
ン、キシレン、キノリン、n−へキサン等の低分子有機溶媒に溶解させた溶液及びこれらの炭化物等が挙げられる。
(1) Natural graphite
(2) Carbonaceous material obtained by heat-treating artificial carbonaceous material and artificial graphite material at least once in the range of 400 to 3200 ° C
(3) A carbonaceous material in which the negative electrode active material layer is composed of at least two types of carbonaceous materials having different crystallinity and / or has an interface in contact with the different crystalline carbonaceous materials.
(4) The carbonaceous material in which the negative electrode active material layer is composed of at least two kinds of carbonaceous materials having different orientations and / or has an interface in contact with the carbonaceous materials having different orientations.
Specific examples of the artificial carbonaceous material and the artificial graphite material of (2) above include natural graphite, coal-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch, petroleum-based pitch, or those obtained by oxidizing these pitches, Needle coke, pitch coke and carbon materials partially graphitized thereof, furnace black, acetylene black, organic pyrolysis products such as pitch-based carbon fibers, carbonizable organic materials, and these carbides or carbonizable organic materials Examples thereof include solutions dissolved in low-molecular organic solvents such as benzene, toluene, xylene, quinoline, and n-hexane, and carbides thereof.

なお、上記の炭化可能な有機物の具体的な例としては、軟ピッチから硬ピッチまでのコールタールピッチ、或いは乾留液化油等の石炭系重質油、常圧残油、減圧残油の直流系重質油、原油、ナフサ等の熱分解時に副生するエチレンタール等分解系石油重質油、更にアセナフチレン、デカシクレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素、フェナジンやアクリジン等の窒素原子含有複素環式化合物、チオフェン、ビチオフェン等の硫黄原子含有複素環式化合物、ビフェニル、テルフェニル等のポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、これらのものの不溶化処理品、含窒素性のポリアクニロニトリル、ポリピロール等の有機高分子、含硫黄性のポリチオフェン、ポリスチレン等の有機高分子、セルロース、リグニン、マンナン、ポリガラクトウロン酸、キトサン、サッカロースに代表される多糖類等の天然高分子、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド等の熱可塑性樹脂、フルフリルアルコール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。   In addition, as a concrete example of said carbonizable organic substance, coal-based heavy oil such as coal tar pitch from soft pitch to hard pitch, or dry distillation liquefied oil, normal pressure residual oil, direct current system of reduced pressure residual oil Decomposed petroleum heavy oil such as ethylene tar by-produced during pyrolysis of heavy oil, crude oil, naphtha, etc., and aromatic hydrocarbons such as acenaphthylene, decacyclene, anthracene, phenanthrene, and nitrogen atom-containing heterocycles such as phenazine and acridine Formula compounds, sulfur atom-containing heterocyclic compounds such as thiophene and bithiophene, polyphenylenes such as biphenyl and terphenyl, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, insolubilized products of these, nitrogen-containing polyacrylonitrile, Organic polymers such as polypyrrole, organic compounds such as sulfur-containing polythiophene, polystyrene , Cellulose, lignin, mannan, polygalacturonic acid, chitosan, natural polymers such as polysaccharides represented by saccharose, thermoplastic resins such as polyphenylene sulfide and polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, imide resin And thermosetting resins.

炭素負極の製造は、本発明の効果を著しく制限しない限り、公知のいずれの方法を用いることができる。例えば、負極活物質に、バインダー、溶媒、必要に応じて、増粘剤、導電材、充填材等を加えてスラリーとし、これを集電体に塗布、乾燥した後にプレスすることによって形成することができる。
電池の非水電解液注液工程直前の段階での片面あたりの負極活物質層の厚さは、通常15μm以上であり、20μm以上が好ましく、30μm以上が更に好ましく、また、通常150μm以下であり、120μm以下が好ましく、100μm以下が更に好ましい。負極活物質の厚さが、上記範囲内であると、非水電解液が集電体界面付近まで浸透しやすく、高電流密度充放電特性の低下を防ぐことができる。また、負極活物質に対する集電体の体積比が極端に増加することもないので、電池の容量が減少することもない。
Any known method can be used for producing the carbon negative electrode as long as the effect of the present invention is not significantly limited. For example, it is formed by adding a binder, a solvent, and, if necessary, a thickener, a conductive material, a filler, etc. to a negative electrode active material to form a slurry, which is applied to a current collector, dried and then pressed. Can do.
The thickness of the negative electrode active material layer per side at the stage immediately before the non-aqueous electrolyte injection step of the battery is usually 15 μm or more, preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more, and usually 150 μm or less. 120 μm or less is preferable, and 100 μm or less is more preferable. When the thickness of the negative electrode active material is within the above range, the non-aqueous electrolyte solution can easily penetrate to the vicinity of the current collector interface, and a reduction in high current density charge / discharge characteristics can be prevented. Moreover, since the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material does not increase extremely, the capacity of the battery does not decrease.

また、負極活物質をロール成形してシート電極としてもよく、圧縮成形によりペレット電極としてもよい。
負極活物質を保持させる集電体としては、公知のものを任意に用いることができ、例えば、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられるが、加工し易さとコストの点から特に銅が好ましい。
Further, the negative electrode active material may be roll-formed to form a sheet electrode, or may be formed into a pellet electrode by compression molding.
As the current collector for holding the negative electrode active material, a known material can be arbitrarily used, and examples thereof include metal materials such as copper, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel. In particular, copper is preferable.

また、集電体の形状は、集電体が金属材料の場合は、例えば、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられる。中でも、好ましくは金属薄膜、より好ましくは銅箔であり、更に好ましくは圧延法による圧延銅箔と、電解法による電解銅箔があり、どちらも集電体として用いることができる。   In addition, the shape of the current collector may be, for example, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foam metal, or the like when the current collector is a metal material. Among them, a metal thin film is preferable, and a copper foil is more preferable, and a rolled copper foil by a rolling method and an electrolytic copper foil by an electrolytic method are more preferable, and both can be used as a current collector.

また、銅箔の厚さが25μmよりも薄い場合、純銅よりも強度の高い銅合金(リン青銅、チタン銅、コルソン合金、Cu−Cr−Zr合金等)を用いることができる。
圧延法により作製した銅箔からなる集電体は、銅結晶が圧延方向に並んでいるため、負極を密に丸めても、鋭角に丸めても割れにくく、小型の円筒状電池に好適に用いることができる。
In addition, when the thickness of the copper foil is less than 25 μm, a copper alloy (phosphor bronze, titanium copper, Corson alloy, Cu—Cr—Zr alloy, etc.) having higher strength than pure copper can be used.
A current collector made of a copper foil produced by a rolling method is suitable for use in a small cylindrical battery because the copper crystals are arranged in the rolling direction so that the negative electrode is hard to crack even if it is rounded sharply or rounded at an acute angle. be able to.

電解銅箔は、例えば、銅イオンが溶解された非水電解液中に金属製のドラムを浸漬し、これを回転させながら電流を流すことにより、ドラムの表面に銅を析出させ、これを剥離して得られるものである。上記の圧延銅箔の表面に、電解法により銅を析出させていてもよい。銅箔の片面又は両面には、粗面化処理や表面処理(例えば、厚さが数nm〜1μm程度までのクロメート処理、Ti等の下地処理等)がなされていてもよい。   Electrolytic copper foil, for example, immerses a metal drum in a non-aqueous electrolytic solution in which copper ions are dissolved, and allows current to flow while rotating it, thereby depositing copper on the surface of the drum and peeling it off Is obtained. Copper may be deposited on the surface of the rolled copper foil by an electrolytic method. One side or both sides of the copper foil may be subjected to a roughening treatment or a surface treatment (for example, a chromate treatment having a thickness of about several nm to 1 μm, a base treatment such as Ti).

金属薄膜の厚さは任意であるが、通常1μm以上であり、3μm以上が好ましく、5μm以上が更に好ましく、また、通常1mm以下であり、100μm以下が好ましく、30μm以下が更に好ましい。
金属皮膜の厚さが、上記範囲内にあると、適度な強度となるため塗布が容易となり、捲回等の電極の形を変形させることも生じ難くなる。なお、金属薄膜は、メッシュ状でもよい。
The thickness of the metal thin film is arbitrary, but is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and usually 1 mm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 30 μm or less.
When the thickness of the metal film is within the above range, the coating becomes easy because it has an appropriate strength, and the shape of the electrode such as winding is not easily deformed. The metal thin film may be mesh.

集電体と負極活物質層の厚さの比は特には限定されないが、「(非水電解液注液直前
の片面の負極活物質層厚さ)/(集電体の厚さ)」の値が、150以下が好ましく、20以下が更に好ましく、10以下が特に好ましく、また、0.1以上が好ましく、0.4以上が更に好ましく、1以上が特に好ましい。
集電体と負極活物質層の厚さの比が、上記範囲内であると、高電流密度充放電時に集電体のジュール熱による発熱を生じる難くなり、負極活物質に対する集電体の体積比が極端に増加することもないので、電池の容量が減少することもない
負極活物質を電極化した際の電極構造は特には限定されないが、集電体上に存在している負極活物質の密度は、1g・cm-3以上が好ましく、1.2g・cm-3以上が更に好ましく、1.3g・cm-3以上が特に好ましく、また、2g・cm-3以下が好ましく、1.95g・cm-3以下がより好ましく、1.9g・cm-3以下が更に好ましい。集電体上に存在している負極活物質の密度が、上記範囲内であると、負極活物質粒子が破壊されることもなく、初期不可逆容量の増加を防いだり、集電体/負極活物質界面付近への非水電解液の浸透性低下を招くことなく高電流密度充放電特性の悪化を防ぐことができる。また、また、負極活物質間の導電性も低下し難くなるため、電池抵抗の増大を防ぎ、単位容積当たりの容量が低下し難くなる。
The thickness ratio between the current collector and the negative electrode active material layer is not particularly limited.
The negative electrode active material layer thickness on one side) / (current collector thickness) ”is preferably 150 or less, more preferably 20 or less, particularly preferably 10 or less, and more preferably 0.1 or more, 0.4 or more is more preferable, and 1 or more is particularly preferable.
If the ratio of the thickness of the current collector to the negative electrode active material layer is within the above range, heat generation due to Joule heat of the current collector during high current density charge / discharge is difficult to occur, and the volume of the current collector relative to the negative electrode active material Since the ratio does not increase extremely, the capacity of the battery does not decrease. The electrode structure when the negative electrode active material is made into an electrode is not particularly limited, but the negative electrode active material present on the current collector the density is preferably 1 g · cm -3 or more, more preferably 1.2 g · cm -3 or more, 1.3 g · cm -3 or more are particularly preferred, and is preferably 2 g · cm -3 or less, 1. 95 g · cm −3 or less is more preferable, and 1.9 g · cm −3 or less is still more preferable. When the density of the negative electrode active material present on the current collector is within the above range, the negative electrode active material particles are not destroyed, and an increase in initial irreversible capacity is prevented, and the current collector / negative electrode active The deterioration of the high current density charge / discharge characteristics can be prevented without causing a decrease in the permeability of the non-aqueous electrolyte to the vicinity of the substance interface. In addition, since the conductivity between the negative electrode active materials is difficult to decrease, the increase in battery resistance is prevented, and the capacity per unit volume is difficult to decrease.

負極活物質を結着するバインダーとしては、非水電解液や電極製造時に用いる溶媒に対して安定な材料であれば、特に制限されない。
具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物;EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物;ポリイミド等が挙げられる。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よい。
The binder for binding the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte and the solvent used during electrode production.
Specific examples include resin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, and nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, fluorine rubber, NBR ( Acrylonitrile / butadiene rubber), rubbery polymers such as ethylene / propylene rubber; styrene / butadiene / styrene block copolymers or hydrogenated products thereof; EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / ethylene / Thermoplastic elastomeric polymer such as butadiene / styrene copolymer, styrene / isoprene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene Soft resinous polymers such as vinyl acetate copolymer and propylene / α-olefin copolymer; Fluorine-based polymers such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer Polymers: Polymer compositions having ion conductivity of alkali metal ions (particularly lithium ions); polyimides and the like. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

スラリーを形成するための溶媒としては、負極活物質、バインダー(結着剤)、並びに必要に応じて使用される増粘剤及び導電剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。
水系溶媒の例としては水、アルコール等が挙げられ、有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N・N−ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジエチルエーテル、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチ
ルスルフォキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。
As the solvent for forming the slurry, any solvent can be used as long as it can dissolve or disperse the negative electrode active material, the binder (binder), and the thickener and conductive agent used as necessary. There is no particular limitation on the type, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.
Examples of the aqueous solvent include water, alcohol and the like, and examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N -N-dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, diethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, etc. .

特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤等を含有させ、SBR等のラテックスを用いてスラリー化することが好ましい。なお、これらの溶媒は、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よい。
負極活物質に対するバインダーの割合は、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%
以上が更に好ましく、0.6質量%以上が特に好ましく、また、20質量%以下が好ま
しく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましく、8質量%以下が特に好ましい。負極活物質に対するバインダーの割合が、上記範囲内であると、電池容量の低下や極電極の強度低下を招き難くなる。
In particular, when an aqueous solvent is used, it is preferable to add a dispersant or the like in addition to the thickener and slurry it using a latex such as SBR. In addition, these solvents may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
The ratio of the binder to the negative electrode active material is preferably 0.1% by mass or more, 0.5% by mass
The above is more preferable, 0.6% by mass or more is particularly preferable, 20% by mass or less is preferable, 15% by mass or less is more preferable, 10% by mass or less is further preferable, and 8% by mass or less is particularly preferable. When the ratio of the binder to the negative electrode active material is within the above range, it is difficult to cause a decrease in battery capacity and a decrease in strength of the electrode.

特に、SBRに代表されるゴム状高分子を主要成分に含有する場合には、負極活物質に対するバインダーの割合は、通常0.1質量%以上であり、0.5質量%以上が好ましく、0.6質量%以上が更に好ましく、また、通常5質量%以下であり、3質量%以下が好ましく、2質量%以下が更に好ましい。
また、ポリフッ化ビニリデンに代表されるフッ素系高分子を主要成分に含有する場合には負極活物質に対する割合は、通常1質量%以上であり、2質量%以上が好ましく、3質量%以上が更に好ましく、また、通常15質量%以下であり、10質量%以下が好ましく、8質量%以下が更に好ましい。
In particular, when a rubbery polymer typified by SBR is contained as a main component, the ratio of the binder to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, and 0 .6% by mass or more is more preferable, and is usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less.
Moreover, when the main component contains a fluorine-based polymer typified by polyvinylidene fluoride, the ratio to the negative electrode active material is usually 1% by mass or more, preferably 2% by mass or more, and more preferably 3% by mass or more. Preferably, it is usually 15% by mass or less, preferably 10% by mass or less, and more preferably 8% by mass or less.

増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調整するために使用される。増粘剤としては、特に制限はないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。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よい。   A thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry. The thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

増粘剤を用いる場合、負極活物質に対する増粘剤の割合は、通常0.1質量%以上であり、0.5質量%以上が好ましく、0.6質量%以上が更に好ましく、また、通常5質量%以下であり、3質量%以下が好ましく、2質量%以下が更に好ましい。 負極活物質に
対する増粘剤の割合が、上記範囲内であると、塗布性に優れ、負極活物質層に占める負極活物質の割合が低下させることなく、電池容量が低下や負極活物質間の抵抗増大の問題が生じ難くなる。
When using a thickener, the ratio of the thickener to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, and usually 5 mass% or less, preferably 3 mass% or less, more preferably 2 mass% or less. When the ratio of the thickener to the negative electrode active material is within the above range, the coating property is excellent, and the battery capacity decreases and the negative electrode active material does not decrease without decreasing the ratio of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer. The problem of increased resistance is less likely to occur.

<合金系材料負極>
本発明の非水電解液二次電池の負極は、金属イオンを吸蔵・放出しうる負極活物質として合金系材料、好ましくはSi、Snより選ばれる少なくとも1種の原子を含有する負極(以下「合金系材料負極」と称す場合がある。)であってもよい。
合金系材料負極の負極活物質として用いられる合金系材料としては、リチウムを吸蔵・放出可能であれば、リチウム合金を形成する単体金属及び合金、またはそれらの酸化物・炭化物・窒化物・珪化物・硫化物・燐化物等の化合物のいずれであっても特に限定はされないが、好ましくはリチウム合金を形成する単体金属及び合金であれば、周期表第13族及び14族の金属・半金属元素(即ち炭素を除く)を含む材料あることが好ましく、さらにはSi、Sn(これらを以下「特定金属元素」という場合がある。)の単体金属、及びこれら原子を含む合金・化合物である事が好ましい。
<Alloy-based material negative electrode>
The negative electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a negative electrode containing at least one atom selected from alloy materials, preferably Si and Sn, as a negative electrode active material capable of occluding and releasing metal ions (hereinafter referred to as “ It may be referred to as “alloy-based material negative electrode”).
Alloy material As the alloy material used as the negative electrode active material of the negative electrode, as long as lithium can be occluded / released, simple metals and alloys that form lithium alloys, or oxides / carbides / nitrides / silicides thereof Any compound such as sulfide or phosphide is not particularly limited, but preferably a single metal or alloy that forms a lithium alloy, Group 13 and Group 14 metal / metalloid elements of the periodic table It is preferable that there is a material containing (that is, excluding carbon), and further, a simple metal of Si and Sn (which may be referred to as “specific metal element” hereinafter), and an alloy / compound containing these atoms. preferable.

特定金属元素から選ばれる少なくとも1種の原子を有する負極活物質の例としては、何れか1種の特定金属元素の金属単体、2種以上の特定金属元素からなる合金、1種又は2種以上の特定金属元素とその他の1種又は2種以上の金属元素とからなる合金、並びに、1種又は2種以上の特定金属元素を含有する化合物が挙げられる。負極活物質としてこれ
らの金属単体、合金又は金属化合物を用いることで、電池の高容量化が可能である。
Examples of the negative electrode active material having at least one kind of atom selected from the specific metal element include a single metal of any one specific metal element, an alloy composed of two or more specific metal elements, one type, or two or more types And an alloy composed of one or more other metal elements and a compound containing one or more specific metal elements. By using these simple metals, alloys or metal compounds as the negative electrode active material, the capacity of the battery can be increased.

1種又は2種以上の特定金属元素を含有する化合物の例としては、1種又は2種以上の特定金属元素を含有する炭化物、酸化物、窒化物、珪化物、硫化物、燐化物等の複合化合物が挙げられる。
また、これらの複合化合物が、金属単体、合金、又は非金属元素等の数種の元素と複雑に結合した化合物も例として挙げることができる。より具体的には、例えばSiやSnでは、これらの元素と負極として動作しない金属との合金を用いることができる。また例えばSnでは、SnとSi、Sn以外で負極として作用する金属と、さらに負極として動作しない金属と、非金属元素との組み合わせで5〜6種の元素を含むような複雑な化合物も用いることができる。
Examples of compounds containing one or more specific metal elements include carbides, oxides, nitrides, silicides, sulfides, phosphides, etc. containing one or more specific metal elements. Examples include complex compounds.
Moreover, the compound which these complex compounds combined with several elements, such as a metal simple substance, an alloy, or a nonmetallic element, can also be mentioned as an example. More specifically, for example, in Si and Sn, an alloy of these elements and a metal that does not operate as a negative electrode can be used. Also, for example, in Sn, a complex compound containing 5 to 6 kinds of elements in combination with a metal that acts as a negative electrode other than Sn, Si, and Sn, a metal that does not operate as a negative electrode, and a non-metallic element is also used. Can do.

これらの負極活物質の中でも、電池にしたときに単位質量当りの容量が大きいことから、何れか1種の特定金属元素の金属単体、2種以上の特定金属元素の合金、特定金属元素の酸化物や炭化物、窒化物等が好ましく、特に、Si及び/又はSnの金属単体、合金、酸化物や炭化物、窒化物等が、単位質量当りの容量及び環境負荷の観点から好ましい。
また、金属単体又は合金を用いるよりは単位質量当りの容量には劣るものの、サイクル特性に優れることから、Si及び/又はSnを含有する以下の化合物も好ましい。
Among these negative electrode active materials, since the capacity per unit mass is large when a battery is formed, any one metal element of a specific metal element, an alloy of two or more specific metal elements, oxidation of a specific metal element In particular, Si and / or Sn metals, alloys, oxides, carbides, nitrides, and the like are preferable from the viewpoint of capacity per unit mass and environmental load.
In addition, although the capacity per unit mass is inferior to that of a single metal or an alloy, the following compounds containing Si and / or Sn are also preferable because of excellent cycle characteristics.

・Si及び/又はSnと酸素との元素比が通常0.5以上であり、好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.9以上、また、通常1.5以下であり、好ましくは1.3以下、更に好ましくは1.1以下のSi及び/又はSnの酸化物。
・Si及び/又はSnと窒素との元素比が通常0.5以上であり、好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.9以上、また、通常1.5以下であり、好ましくは1.3以下、更に好ましくは1.1以下のSi及び/又はSnの窒化物。
The element ratio between Si and / or Sn and oxygen is usually 0.5 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.9 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1. Si and / or Sn oxides of 3 or less, more preferably 1.1 or less.
-Element ratio of Si and / or Sn and nitrogen is usually 0.5 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.9 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1. Si and / or Sn nitride of 3 or less, more preferably 1.1 or less.

・Si及び/又はSnと炭素との元素比が通常0.5以上であり、好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.9以上、また、通常1.5以下であり、好ましくは1.3以下、更に好ましくは1.1以下のSi及び/又はSnの炭化物。
なお、上述の負極活物質は、何れか1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
-Element ratio of Si and / or Sn and carbon is usually 0.5 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.9 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1. Si and / or Sn carbides of 3 or less, more preferably 1.1 or less.
In addition, any one of the above-described negative electrode active materials may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

合金系材料負極は、公知のいずれの方法を用いて製造することが可能である。具体的に、負極の製造方法としては、例えば、上述の負極活物質に結着剤や導電材等を加えたものをそのままロール成型してシート電極とする方法や、圧縮成形してペレット電極とする方法や負極用の集電体(以下「負極集電体」という場合がある。)上に塗布法、蒸着法、スパッタ法、メッキ法等の手法により、上述の負極活物質を含有する薄膜層(負極活物質層)を形成する方法が用いられる。   The alloy-based material negative electrode can be produced using any known method. Specifically, as a manufacturing method of the negative electrode, for example, a method in which a negative electrode active material added with a binder or a conductive material is roll-formed as it is to form a sheet electrode, or a compression-molded pellet electrode and And a thin film containing the above-described negative electrode active material by a method such as a coating method, a vapor deposition method, a sputtering method, or a plating method on a negative electrode current collector (hereinafter also referred to as “negative electrode current collector”) A method of forming a layer (negative electrode active material layer) is used.

負極集電体の材質としては、鋼、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス等が挙げられる。これらのうち、薄膜に加工し易いという点及びコストの点から、銅箔が好ましい。
負極集電体の厚さは、通常1μm以上、好ましくは5μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは50μm以下である。負極集電体の厚さが上記範囲内にあると、電池全体の容量低下が生じ難くなり、取り扱いも容易となる。
Examples of the material of the negative electrode current collector include steel, copper alloy, nickel, nickel alloy, and stainless steel. Of these, copper foil is preferred from the viewpoint of easy processing into a thin film and cost.
The thickness of the negative electrode current collector is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, and is usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less. When the thickness of the negative electrode current collector is within the above range, the capacity of the entire battery is hardly reduced, and handling becomes easy.

なお、表面に形成される負極活物質層との結着効果を向上させるため、これら負極集電体の表面は、予め粗面化処理しておくことが好ましい。表面の粗面化方法としては、ブラ
スト処理、粗面ロールによる圧延、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメリバフ
、鋼線などを備えたワイヤーブラシなどで集電体表面を研磨する機械的研磨法、電解研磨
法、化学研磨法等が挙げられる。
In addition, in order to improve the binding effect with the negative electrode active material layer formed on the surface, the surface of these negative electrode current collectors is preferably subjected to a roughening treatment in advance. As the surface roughening method, the surface of the current collector is polished with a blast treatment, rolling with a rough surface roll, abrasive cloth paper with abrasive particles fixed thereto, a grindstone, an emery buff, a wire brush equipped with a steel wire, or the like. Examples thereof include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method.

また、負極集電体の質量を低減させて電池の質量当たりのエネルギー密度を向上させるために、エキスパンドメタルやパンチングメタルのような穴あきタイプの負極集電体を使用することもできる。このタイプの負極集電体は、その開口率を変更することで、質量も白在に変更可能である。また、このタイプの負極集電体の両面に負極活物質層を形成させた場合、この穴を通してのリベット効果により、負極活物質層の剥離が更に起こり難くなる。しかし、開口率があまりに高くなった場合には、負極活物質層と負極集電体との接触面積が小さくなるため、かえって接着強度は低くなることがある。   Further, in order to reduce the mass of the negative electrode current collector and improve the energy density per mass of the battery, a perforated negative electrode current collector such as an expanded metal or a punching metal can be used. In this type of negative electrode current collector, the mass can be changed to white by changing the aperture ratio. Further, when a negative electrode active material layer is formed on both surfaces of this type of negative electrode current collector, the negative electrode active material layer is further less likely to peel due to the rivet effect through the hole. However, when the aperture ratio becomes too high, the contact area between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector becomes small, and thus the adhesive strength may be lowered.

〔2−3.正極〕
本発明の非水電解液二次電池に使用される正極に含まれる正極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば特に制限はないが、例えば、リチウムと少なくとも1種の遷移金属を含有する物質が好ましい。具体例としては、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム含有遷移金属リン酸化合物が挙げられる。
[2-3. (Positive electrode)
The positive electrode active material contained in the positive electrode used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions. Substances containing at least one transition metal are preferred. Specific examples include lithium transition metal composite oxides and lithium-containing transition metal phosphate compounds.

リチウム遷移金属複合酸化物としては、LiCoO2等のリチウム・コバルト複合酸化
物、LiNiO2等のリチウム・ニッケル複合酸化物、LiMnO2、LiMn24、Li2MnO4等のリチウム・マンガン複合酸化物、これらのリチウム遷移金属複合酸化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、Si等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。
Lithium transition metal composite oxides include lithium / cobalt composite oxides such as LiCoO 2 , lithium / nickel composite oxides such as LiNiO 2 , and lithium / manganese composite oxides such as LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , and Li 2 MnO 4. And some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal composite oxides are Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si And the like substituted with other metals.

置換されたものの具体例としては、例えば、LiNi0.5Mn0.52、LiNi0.85
0.10Al0.052、LiNi0.33Co0.33Mn0.332、LiMn1.8Al0.24、Li Mn1.5Ni0.54等が挙げられる。
リチウム含有遷移金属リン酸化合物としては、LiFePO4、Li3Fe2(PO43
、LiFeP27等のリン酸鉄類、LiCoPO4等のリン酸コバルト類、これらのリチ
ウム遷移金属リン酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Nb、Si等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。
As specific examples of the substituted ones, for example, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.85 C
o 0.10 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 , Li Mn 1.5 Ni 0.5 O 4 and the like.
Lithium-containing transition metal phosphate compounds include LiFePO 4 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3
, Iron phosphates such as LiFeP 2 O 7, cobalt phosphates such as LiCoPO 4 , and some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal phosphate compounds are Al, Ti, V, Cr, Mn, Examples include those substituted with other metals such as Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb, and Si.

さらに、上述した遷移金属とリチウムとの複合酸化物の表面をAl、B、Ti、Zr、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、Ca、Ga等の金属の酸化物で被覆すると、高電圧における溶媒の酸化反応が抑制されて好ましい。なかでもAl23、TiO2、ZrO2、MgOは強度が高く、安定した被覆効果を発現させるため特に好ましい。 Furthermore, the surface of the composite oxide of transition metal and lithium described above is oxidized with metals such as Al, B, Ti, Zr, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, Ca, and Ga. It is preferable to coat with an object because the oxidation reaction of the solvent at a high voltage is suppressed. Of these, Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , and MgO are particularly preferable because they have high strength and exhibit a stable coating effect.

なお、これらの正極活物質は、何れか1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
正極活物質のタップ密度は、通常1.3g・cm-3以上であり、1.5g・cm-3以上が好ましく、1.6g・cm-3以上が更に好ましく、1.7g・cm-3以上が特に好ましく、また、通常2.5g・cm-3以下であり、2.4g・cm-3以下が好ましい。タップ密度の高い金属複合酸化物粉体を用いることにより、高密度の正極活物質層を形成することができる。正極活物質のタップ密度が上記範囲内であると電池容量を低下し難くなる。
In addition, these positive electrode active materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
The tap density of the positive electrode active material is usually 1.3 g · cm −3 or more, preferably 1.5 g · cm −3 or more, more preferably 1.6 g · cm −3 or more, and 1.7 g · cm −3. more particularly preferred, and generally not more than 2.5g · cm -3, 2.4g · cm -3 or less. By using a metal composite oxide powder having a high tap density, a high-density positive electrode active material layer can be formed. When the tap density of the positive electrode active material is within the above range, it is difficult to reduce the battery capacity.

正極活物質のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値が、通常0.2m2・g-1以上であり、0.3m2・g-1以上が好ましく、0.4m2・g-1以上が更に
好ましく、また、通常4.0m2・g-1以下であり、2.5m2・g-1以下が好ましく、1.5m2・g-1以下が更に好ましい。 BET比表面積の値が、上記範囲内であると、電池性能が低下し難くなり、正極活物質形成時の塗布性もよくなる。
BET specific surface area of the positive electrode active material, the value of the measured specific surface area using the BET method is usually 0.2 m 2 · g -1 or more, 0.3 m 2 · g -1 or more preferably, 0.4 m more preferably 2 · g -1 or more, generally not more than 4.0 m 2 · g -1, preferably 2.5 m 2 · g -1 or less, more preferably 1.5 m 2 · g -1 or less. When the value of the BET specific surface area is within the above range, the battery performance is hardly lowered, and the coating property at the time of forming the positive electrode active material is improved.

正極活物質の製造法としては、本発明の要旨を超えない範囲で特には制限されないが、いくつかの方法が挙げられ、無機化合物の製造法として一般的な方法が用いられる。
以下に、本発明に使用される正極の構成及びその作製法について説明する。
正極は、正極活物質粒子と結着剤とを含有する正極活物質層を、集電体上に形成して作製される。
Although it does not restrict | limit especially as a manufacturing method of a positive electrode active material in the range which does not exceed the summary of this invention, Several methods are mentioned, A general method is used as a manufacturing method of an inorganic compound.
Below, the structure of the positive electrode used for this invention and its preparation method are demonstrated.
The positive electrode is produced by forming a positive electrode active material layer containing positive electrode active material particles and a binder on a current collector.

正極活物質を用いる正極の製造は、公知の何れの方法で作製することができる。すなわち、正極活物質と結着剤、並びに必要に応じて導電材及び増粘剤等を乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、又はこれらの材料を液体媒体に溶解又は分散させてスラリーとして、これを正極集電体に塗布し、乾燥することにより、正極活物質層を集電体上に形成させることにより正極を得ることができる。   The production of the positive electrode using the positive electrode active material can be produced by any known method. That is, a positive electrode active material and a binder, and if necessary, a conductive material and a thickener mixed in a dry form are pressure-bonded to a positive electrode current collector, or these materials are liquid media A positive electrode can be obtained by forming a positive electrode active material layer on the current collector by applying it to a positive electrode current collector and drying it as a slurry by dissolving or dispersing in a slurry.

正極活物質の正極活物質層中の含有量は、通常10質量%以上、好ましくは30質量%以上、特に好ましくは50質量%以上、また、通常99.9質量%以下、好ましくは99質量%以下である。正極活物質層中の正極活物質の含有量が、上記範囲内であると、電気容量が低下し難くなる。また、十分な強度を提供することもできる。なお、正極活物質粉体は1種を単独で用いても良く、異なる組成又は異なる粉体物性の2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is usually 10% by mass or more, preferably 30% by mass or more, particularly preferably 50% by mass or more, and usually 99.9% by mass or less, preferably 99% by mass. It is as follows. When the content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is within the above range, the electric capacity is difficult to decrease. In addition, sufficient strength can be provided. In addition, a positive electrode active material powder may be used individually by 1 type, and may use together 2 or more types of a different composition or different powder physical properties by arbitrary combinations and ratios.

導電材としては、公知の導電材を任意に用いることができる。具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料;天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト);アセチレンブラック等のカーボンブラック;ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素質材料等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   A known conductive material can be arbitrarily used as the conductive material. Specific examples include metal materials such as copper and nickel; graphite such as natural graphite and artificial graphite (graphite); carbon black such as acetylene black; and carbonaceous materials such as amorphous carbon such as needle coke. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

導電材は、正極活物質層中に、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、また、通常50質量%以下、好ましくは30質量%以下、より好ましくは15質量%以下含有するように用いられる。導電材の含有量が上記範囲内であると、導電性が十分付与することができ、電池容量の低下も生じ難くなる。
正極活物質層の製造に用いる結着剤は、非水電解液や電極製造時用いる溶媒に対して安定な材料であれば、特に限定されない。
The conductive material is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and usually 50% by mass or less, preferably 30% by mass or less in the positive electrode active material layer. More preferably, it is used so as to contain 15% by mass or less. When the content of the conductive material is within the above range, sufficient conductivity can be imparted, and the battery capacity is hardly reduced.
The binder used for manufacturing the positive electrode active material layer is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte and the solvent used in manufacturing the electrode.

塗布法による場合の結着剤は、電極製造時に用いる液体媒体に対して溶解又は分散される材料であればよいが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   The binder used in the coating method may be any material that can be dissolved or dispersed in the liquid medium used during electrode production. Specific examples include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, and aromatic polyamide. Resin polymers such as cellulose and nitrocellulose; rubbery polymers such as SBR (styrene butadiene rubber), NBR (acrylonitrile butadiene rubber), fluorine rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene propylene rubber; styrene Butadiene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymer, styrene / isoprene / styrene block copolymer or hydrogen thereof Additives, etc. Thermoplastic elastomeric polymers; soft resinous polymers such as syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer; polyvinylidene fluoride (PVdF) ), Fluorinated polymers such as polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer; polymer compositions having ionic conductivity of alkali metal ions (especially lithium ions), etc. It is done. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

正極活物質層中の結着剤の割合は、通常0.1質量%以上であり、1質量%以上が好ま
しく、3質量%以上が更に好ましく、また、通常80質量%以下であり、60質量%以下が好ましく、40質量%以下が更に好ましく、10質量%以下が特に好ましい。
結着剤の割合が、上記範囲内であると、正極活物質を十分保持することができ、十分な機械的強度を提供することができ、サイクル特性等の電池性能の悪化を防ぐことができる。また、電池容量や導電性の低下も生じ難くなる。
The ratio of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and usually 80% by mass or less, and 60% by mass. % Or less is preferable, 40% by mass or less is more preferable, and 10% by mass or less is particularly preferable.
When the ratio of the binder is within the above range, the positive electrode active material can be sufficiently retained, sufficient mechanical strength can be provided, and deterioration of battery performance such as cycle characteristics can be prevented. . In addition, battery capacity and conductivity are less likely to decrease.

スラリーを形成するための液体媒体としては、正極活物質、導電剤、結着剤、並びに必要に応じて使用される増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。
水系媒体の例としては、例えば、水、アルコールと水との混合媒等が挙げられる。有機系媒体の例としては、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルナフタレン等の芳香族炭化水素類;キノリン、ピリジン等の複素環化合物;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸メチル、アクリル酸メチル等のエステル類;ジエチレントリアミン、N・N−ジメチルアミノプロピルアミン等のアミン類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類;N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒等を挙げることができる。なお、これらは、1種を単独で用いてもよく、また2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
The liquid medium for forming the slurry may be any type of solvent that can dissolve or disperse the positive electrode active material, the conductive agent, the binder, and the thickener used as necessary. There is no particular limitation, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.
Examples of the aqueous medium include water, a mixed medium of alcohol and water, and the like. Examples of organic media include aliphatic hydrocarbons such as hexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and methylnaphthalene; heterocyclic compounds such as quinoline and pyridine; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone. Esters such as methyl acetate and methyl acrylate; amines such as diethylenetriamine and N · N-dimethylaminopropylamine; ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran (THF); N-methylpyrrolidone (NMP) and dimethylformamide Amides such as dimethylacetamide; aprotic polar solvents such as hexamethylphosphalamide and dimethylsulfoxide. In addition, these may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

スラリーを形成するための液体媒体として水系媒体を用いる場合、増粘剤と、スチレンブタジエンゴム(SBR)等のラテックスを用いてスラリー化するのが好ましい。増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調整するために使用される。
増粘剤としては、本発明の効果を著しく損なわない限り制限はないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。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よい。
When an aqueous medium is used as the liquid medium for forming the slurry, it is preferable to make a slurry using a thickener and a latex such as styrene butadiene rubber (SBR). A thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry.
The thickener is not limited as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Specifically, carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and salts thereof Etc. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

増粘剤を使用する場合、活物質に対する増粘剤の割合は、通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上、また、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下が望ましい。上記範囲内であると塗布性を低下させることがなく、正極活物質層に占める活物質の割合も低下しないので、電池容量の低下や正極活物質間の抵抗増大が生じ難くなる。   When a thickener is used, the ratio of the thickener to the active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, and usually 5% by mass. % Or less, preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less. Within the above range, the applicability is not lowered, and the ratio of the active material in the positive electrode active material layer is not lowered, so that it is difficult to reduce the battery capacity and increase the resistance between the positive electrode active materials.

スラリーの塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ハンドプレス、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。正極活物質層の密度は、1g・cm-3以上が好ましく、1.5g・cm-3以上が更に好ましく、2g・cm-3以上が特に好ましく、また、4g・cm-3以下が好ましく、3.5g・cm-3以下が更に好ましく、3g・cm-3以下が特に好ましい。正極活物質層の密度が、上記範囲内であると、集電体/活物質界面付近への非水電解液の浸透性がよく、特に高電流密度での充放電特性が低下し難くなる。活物質間の導電性が低下し難くなるため、電池抵抗増大が生じ難くなる。 The positive electrode active material layer obtained by applying and drying the slurry is preferably consolidated by a hand press, a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material. The density of the positive electrode active material layer is preferably 1 g · cm −3 or more, more preferably 1.5 g · cm −3 or more, particularly preferably 2 g · cm −3 or more, and preferably 4 g · cm −3 or less, 3.5 g · cm −3 or less is more preferable, and 3 g · cm −3 or less is particularly preferable. When the density of the positive electrode active material layer is within the above range, the nonaqueous electrolyte permeates near the current collector / active material interface, and the charge / discharge characteristics at a high current density are unlikely to deteriorate. Since the conductivity between the active materials is unlikely to decrease, the battery resistance is hardly increased.

正極集電体の材質としては特に制限は無く、公知のものを任意に用いることができる。具体例としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料;カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素質材料が挙げられる。中でも金属材料、特にアルミニウムが好ましい。
集電体の形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられ、炭素質材料の場
合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。これらのうち、金属薄膜が好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成してもよい。
There is no restriction | limiting in particular as a material of a positive electrode electrical power collector, A well-known thing can be used arbitrarily. Specific examples include metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum; and carbonaceous materials such as carbon cloth and carbon paper. Of these, metal materials, particularly aluminum, are preferred.
Examples of the shape of the current collector include metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punch metal, foam metal, etc. A carbon thin film, a carbon cylinder, etc. are mentioned. Of these, metal thin films are preferred. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape.

集電体の金属薄膜の厚さは任意であるが、通常1μm以上であり、3μm以上が好ましく、5μm以上が更に好ましく、また、通常1mm以下であり、100μm以下が好ましく、50μm以下が更に好ましい。金属薄膜が、上記範囲よりも薄いと、集電体として必要な強度が不足する場合がある。また、薄膜が上記範囲よりも厚いと、取り扱い性が損なわれる場合がある。   The thickness of the metal thin film of the current collector is arbitrary, but is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and usually 1 mm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. . If the metal thin film is thinner than the above range, the strength required for the current collector may be insufficient. Moreover, when a thin film is thicker than the said range, a handleability may be impaired.

集電体と正極活物質層の厚さの比は特には限定されないが、(非水電解液注液直前の片面の活物質層厚さ)/(集電体の厚さ)が通常150以下であり、20以下が好ましく、10以下が特に好ましく、また、通常0.1以上であり、0.4以上が好ましく、1以上が特に好ましい。集電体と正極活物質層の厚さの比が、上記範囲内であると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じ難くなり、電池容量の低下も生じ難くなる。   The ratio of the thickness of the current collector to the positive electrode active material layer is not particularly limited, but the (active material layer thickness on one side immediately before the nonaqueous electrolyte injection) / (thickness of the current collector) is usually 150 or less. It is preferably 20 or less, particularly preferably 10 or less, usually 0.1 or more, preferably 0.4 or more, and particularly preferably 1 or more. When the ratio of the thickness of the current collector to the positive electrode active material layer is within the above range, the current collector is less likely to generate heat due to Joule heat during high current density charge / discharge, and the battery capacity is also unlikely to decrease.

〔2−4.セパレータ〕
正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常はセパレータを介在させる。
セパレータの材料や形状については特に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のものを任意に採用することができる。中でも、本発明の非水電解液に対し安定な材料で形成された、樹脂、ガラス繊維、無機物等が用いられ、保液性に優れた多孔性シート又は不織布状の形態の物等を用いるのが好ましい。
[2-4. (Separator)
Usually, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit.
There is no restriction | limiting in particular about the material and shape of a separator, As long as the effect of this invention is not impaired remarkably, a well-known thing can be employ | adopted arbitrarily. Among them, a resin, glass fiber, inorganic material, etc. formed of a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is used, and a porous sheet or a nonwoven fabric-like material having excellent liquid retention properties is used. Is preferred.

樹脂、ガラス繊維セパレータの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ガラスフィルター等を用いることができる。中でも好ましくはガラスフィルター、ポリオレフィンであり、更に好ましくはポリオレフィンである。これらの材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   As materials for the resin and the glass fiber separator, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyethersulfone, glass filters and the like can be used. Of these, glass filters and polyolefins are preferred, and polyolefins are more preferred. These materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

上記セパレータの厚さは任意であるが、通常1μm以上であり、5μm以上が好ましく、10μm以上が更に好ましく、また、通常50μm以下であり、40μm以下が好ましく、30μm以下が更に好ましい。セパレータの厚みが上記範囲内であると、絶縁性や機械的強度が低下し難くなる。また、レート特性等の電池性能も低下し難くなり、非水電解液二次電池全体としてのエネルギー密度の低下を防げる。   The thickness of the separator is arbitrary, but is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less. When the thickness of the separator is within the above range, the insulating properties and mechanical strength are difficult to decrease. In addition, battery performance such as rate characteristics is not easily lowered, and the energy density of the non-aqueous electrolyte secondary battery as a whole can be prevented from being lowered.

更に、セパレータとして多孔性シートや不織布等の多孔質のものを用いる場合、セパレータの空孔率は任意であるが、通常20%以上であり、35%以上が好ましく、45%以上が更に好ましく、また、通常90%以下であり、85%以下が好ましく、75%以下が更に好ましい。空孔率が上記範囲内であると、膜抵抗が大きくなり難く、レート特性を良好にする。また、セパレータの機械的強度にも優れ、絶縁性が低下し難くなる。   Furthermore, when a porous material such as a porous sheet or nonwoven fabric is used as the separator, the porosity of the separator is arbitrary, but is usually 20% or more, preferably 35% or more, more preferably 45% or more, Moreover, it is 90% or less normally, 85% or less is preferable and 75% or less is still more preferable. When the porosity is within the above range, the membrane resistance is hardly increased and the rate characteristic is improved. Moreover, it is excellent in the mechanical strength of the separator, and the insulation is difficult to be lowered.

また、セパレータの平均孔径も任意であるが、通常0.5μm以下であり、0.2μm以下が好ましく、また、通常0.05μm以上である。平均孔径が、上記範囲内であると、短絡が生じ難くなり、膜抵抗も大きくならずレート特性に優れる。
一方、無機物の材料としては、例えば、アルミナや二酸化珪素等の酸化物類、窒化アルミや窒化珪素等の窒化物類、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩類が用いられ、粒子形状もしくは繊維形状のものが用いられる。
Moreover, although the average pore diameter of a separator is also arbitrary, it is 0.5 micrometer or less normally, 0.2 micrometer or less is preferable, and it is 0.05 micrometer or more normally. When the average pore diameter is within the above range, short-circuiting hardly occurs, the film resistance is not increased, and the rate characteristic is excellent.
On the other hand, as the inorganic material, for example, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used. Things are used.

その形態としては、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0.01〜1μm、厚さが5〜50μmのものが好適に用いられ
る。前記の独立した薄膜形状以外に、樹脂製の結着剤を用いて前記無機物の粒子を含有する複合多孔層を正極及び/又は負極の表層に形成させてなるセパレータを用いることができる。例えば、正極の両面に90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子を、フッ素樹脂を結着剤として多孔層を形成させることが挙げられる。
As a form thereof, a thin film shape such as a nonwoven fabric, a woven fabric, a microporous film or the like is used. In the thin film shape, those having a pore diameter of 0.01 to 1 μm and a thickness of 5 to 50 μm are preferably used. In addition to the independent thin film shape, a separator formed by forming a composite porous layer containing the inorganic particles on the surface layer of the positive electrode and / or the negative electrode using a resin binder can be used. For example, a porous layer may be formed by using alumina particles having a 90% particle size of less than 1 μm on both surfaces of the positive electrode and using a fluororesin as a binder.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。
[実施例1〜4、比較例1〜2]
<非水電解液の調製>
非水電解液は表1に示す組成でそれぞれ調製した。実施例1の調製例を以下に記載する。実施例1以外もこれに準ずる。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited to these Examples, unless the summary is exceeded.
[Examples 1-4, Comparative Examples 1-2]
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
Nonaqueous electrolytes were prepared with the compositions shown in Table 1, respectively. The preparation example of Example 1 is described below. This applies to the cases other than Example 1.

乾燥アルゴン雰囲気下、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジメチルカーボネー
ト(DMC)の混合物(容量比2:8)に、十分に乾燥したLiPFを1mol・dm-3
となるように加え、化合物(2-L)を非水電解液に対して1質量%になるように加えて電
解液を調整した。
Under a dry argon atmosphere, 1 mol · dm −3 of fully dried LiPF 6 was added to a mixture of fluoroethylene carbonate (FEC) and dimethyl carbonate (DMC) (volume ratio 2: 8).
Then, the compound (2-L) was added so as to be 1% by mass with respect to the non-aqueous electrolyte solution to prepare an electrolyte solution.

Figure 0005782718
Figure 0005782718

表1に記載の化合物は以下のものである。
EMCはエチルメチルカーボネートを示す。
The compounds listed in Table 1 are as follows.
EMC indicates ethyl methyl carbonate.

Figure 0005782718
Figure 0005782718

その他の添加剤A、B及びCは以下の化合物を示す。
Other additives A, B and C represent the following compounds.

Figure 0005782718
Figure 0005782718

<正極の作製>
正極活物質としてのコバルト酸リチウム(LiCoO2)94質量%と、導電材としてのアセチレンブラック3質量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)3質量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で混合して、スラリー化した。得られたスラリーを1平方センチメートルあたり50ミリグラムになるように、厚さ12μmのアルミ箔の両面に塗布して乾燥し、プレス機で厚さ85μmに圧延したものを、活物質が幅30mm、長さ40mmとなるように切り出して正極とした。作成した正極は摂氏80度において12時間減圧乾燥をして用いた。
<Preparation of positive electrode>
94% by mass of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 3% by mass of acetylene black as a conductive material, and 3% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, an N-methylpyrrolidone solvent Mixed in to a slurry. The resulting slurry was applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 12 μm so as to be 50 mg per square centimeter, dried, and rolled to a thickness of 85 μm with a press machine. The active material had a width of 30 mm and a length of A positive electrode was cut out to be 40 mm. The prepared positive electrode was used after being dried under reduced pressure at 80 degrees Celsius for 12 hours.

<負極の作製>
負極活物質として、非炭素材料であるケイ素73.2質量部および銅8.1質量部と、人造黒鉛粉末(ティムカル社製商品名「KS−6」)12.2質量部とを用い、これらに
ポリフッ化ビニリデンを12質量部含有するN−メチルピロリドン溶液54.2質量部、および、N−メチルピロリドン50質量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー状とした。得られたスラリーを、負極集電体である厚さ18μmの銅箔上に均一に塗布して負極とし、その後電極密度が1.5g・cm-3程度となるようにプレスし、活物質が幅30mm、長さ40mmとなるように切り出して負極(ケイ素合金負極)とした。なお、この負極は摂氏60度で12時間減圧乾燥して用いた。
<Production of negative electrode>
As the negative electrode active material, 73.2 parts by mass of silicon, which is a non-carbon material, 8.1 parts by mass of copper, and 12.2 parts by mass of artificial graphite powder (trade name “KS-6” manufactured by Timcal) were used. To this, 54.2 parts by mass of an N-methylpyrrolidone solution containing 12 parts by mass of polyvinylidene fluoride and 50 parts by mass of N-methylpyrrolidone were added and mixed with a disperser to form a slurry. The obtained slurry was uniformly applied onto a negative electrode current collector 18 μm thick copper foil to form a negative electrode, and then pressed so that the electrode density was about 1.5 g · cm −3. A negative electrode (silicon alloy negative electrode) was cut out to have a width of 30 mm and a length of 40 mm. The negative electrode was dried under reduced pressure at 60 degrees Celsius for 12 hours.

<二次電池の作成>
上記の正極、負極、及びポリエチレン製のセパレータを、負極、セパレータ、正極、セパレータ、負極の順に積層して電池要素を作製した。この電池要素をアルミニウム(厚さ40μm)の両面を樹脂層で被覆したラミネートフィルムからなる袋内に正・負極の端子を突設させながら挿入した後、非水電解液を袋内に0.4mL注入し、真空封止を行ない
、シート状電池を作製した。更に、電極間の密着性を高めるために、ガラス板でシート状電池を挟んで加圧した。
<Creation of secondary battery>
The positive electrode, the negative electrode, and the polyethylene separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, the positive electrode, the separator, and the negative electrode to produce a battery element. This battery element was inserted into a bag made of a laminate film in which both surfaces of aluminum (thickness: 40 μm) were coated with a resin layer while projecting positive and negative terminals, and then 0.4 mL of non-aqueous electrolyte was put into the bag. This was injected and vacuum sealed to produce a sheet battery. Furthermore, in order to improve the adhesion between the electrodes, the sheet-like battery was sandwiched between glass plates and pressurized.

<電池の評価>
1.サイクル試験
上記シート状の電池を、25℃において0.2Cに相当する定電流で充電終止電圧4.2V、放電終止電圧3Vで充放電を数サイクル行って安定させた。その後、45℃において0.5Cに相当する電流で充放電を100回繰り返した。サイクル試験の1回目の放電容量
に対する100回目の放電容量の割合を放電容量維持率(%)として評価した。
<Battery evaluation>
1. Cycle test
The sheet-like battery was stabilized by charging and discharging several cycles at a constant current corresponding to 0.2 C at 25 ° C. with a charge end voltage of 4.2 V and a discharge end voltage of 3 V. Thereafter, charge and discharge were repeated 100 times at 45 ° C. with a current corresponding to 0.5 C. The ratio of the discharge capacity at the 100th time to the discharge capacity at the first time in the cycle test was evaluated as a discharge capacity maintenance rate (%).

Figure 0005782718
Figure 0005782718

本発明の化合物を含まない電解液を使用した比較例1に対し、本発明の化合物を含む電解液を使用した実施例1ないし3では、放電容量維持率が向上した。また、本発明の化合物を含まない電解液を使用した比較例2に対し、本発明の化合物を含む電解液を使用した実施例4ないし6では、放電容量維持率が向上した。このことから、溶媒を変更場合や、その他の添加剤を加えた場合でも効果があると言える。また、比較例3では一般式(1)で示される2価の基を分子内に1つ有する化合物(C)、シュウ酸ジエチルは添加剤
を含まない比較例2に比べて放電容量維持率が低下した。これらのことから、一般式(1)で示される2価の基を分子内に2以上有する本発明の化合物は、充放電を繰り返したときの容量低下を抑制する効果があるといえる。
Compared to Comparative Example 1 using the electrolytic solution not containing the compound of the present invention, in Examples 1 to 3 using the electrolytic solution containing the compound of the present invention, the discharge capacity retention rate was improved. Moreover, compared with the comparative example 2 using the electrolyte solution which does not contain the compound of this invention, in Examples 4 thru | or 6 using the electrolyte solution containing the compound of this invention, the discharge capacity maintenance factor improved. Therefore, it can be said to be effective even when added or when the solvent was changed, and other additives. In Comparative Example 3, the compound (C) having one divalent group represented by the general formula (1) in the molecule and diethyl oxalate have a discharge capacity retention rate as compared with Comparative Example 2 containing no additive. Declined. From these facts, it can be said that the compound of the present invention having two or more divalent groups represented by the general formula (1) in the molecule has an effect of suppressing a decrease in capacity when charge and discharge are repeated.

2.高温保存試験
上記サイクル試験と同じように電池を安定させた。その後、4.3V−定電流定電圧充電(0.05Cカット)を行った後、60℃、7日間の条件で高温保存試験を行った。この高温
保存の前後で、シート状電池をエタノール浴中に浸して、体積の変化から発生したガス量
(高温保存ガス量)を求めた。 このときのガス量を比較例1を1とした時の値として示
す。
2. High temperature storage test The battery was stabilized in the same manner as in the above cycle test. Then, after performing 4.3V-constant current constant voltage charge (0.05C cut), the high temperature storage test was done on condition of 60 degreeC and 7 days. Before and after this high-temperature storage, the sheet-like battery was immersed in an ethanol bath, and the amount of gas generated from the volume change (high-temperature storage gas amount) was determined. The gas amount at this time is shown as a value when Comparative Example 1 is 1.

Figure 0005782718
Figure 0005782718

本発明の化合物を含まない非水電解液を使用した比較例1に対し、本発明のアミド化合物を含む電解液を使用した実施例1ないし3では、高温保存ガス量が低下した。
これらのことから、本発明の化合物は充電状態での高温保存時におけるガス発生を抑制する効果があるといえる。
実施例7:化合物2−Lの合成
8.4gの1,6-ヘキサンジオールと17.9gのトリエチルアミン、および溶媒のTHF(テトラ
ヒドロフラン)を300mLの反応容器に入れて攪拌しながら、24gのクロログリオキシル酸
エチルを−40℃以下に冷却した状態で、ゆっくりと加えた。反応容器を冷媒から外して室温にして、4時間攪拌した。反応液中に生成した固形物をろ過で取り除き、抽出・乾燥後に得られた液体を蒸留して、化合物2-Lを合成した。
Compared to Comparative Example 1 using a non-aqueous electrolyte containing no compound of the present invention, in Examples 1 to 3 using an electrolyte containing the amide compound of the present invention, the amount of high-temperature storage gas decreased.
From these facts, it can be said that the compound of the present invention has an effect of suppressing gas generation during high-temperature storage in a charged state.
Example 7: Synthesis of compound 2-L
While stirring 8.4 g of 1,6-hexanediol, 17.9 g of triethylamine, and solvent THF (tetrahydrofuran) in a 300 mL reaction vessel, 24 g of ethyl chloroglyoxylate was cooled to −40 ° C. or lower. Slowly added. The reaction vessel was removed from the refrigerant, brought to room temperature, and stirred for 4 hours. The solid produced in the reaction solution was removed by filtration, and the liquid obtained after extraction and drying was distilled to synthesize Compound 2-L.

また、GCマススペクトルの解析の結果、319の擬分子イオンピークが検出された。これは化合物2-Lのプロトン付加体と考えられる。
また、NMRによる分析の結果を以下に示す。
As a result of the GC mass spectrum analysis, 319 pseudo-molecular ion peaks were detected. This is considered a proton adduct of compound 2-L.
Moreover, the result of the analysis by NMR is shown below.

Figure 0005782718
Figure 0005782718

上記の結果より、生成物が化合物2−Lであることがわかる。
実施例8:化合物2−Mの合成
10.6gの1,12-ドデカンジオールと12.2gのトリエチルアミン、および溶媒のクロロホルムを200mLの反応容器に入れて攪拌しながら、17.4gのクロログリオキシル酸エチルを−40℃以下に冷却した状態で、ゆっくりと加えた。反応容器を冷媒から外して室温にして、
一昼夜攪拌した。反応液中に生成した固形物をろ過で取り除き、抽出・乾燥後に得られた
固体を再結晶で精製して、化合物2-Mを合成した。
From the above results, it can be seen that the product is compound 2-L.
Example 8: Synthesis of compound 2-M
While stirring 10.6 g of 1,12-dodecanediol, 12.2 g of triethylamine, and solvent chloroform in a 200 mL reaction vessel while cooling 17.4 g of ethyl chloroglyoxylate to below -40 ° C, slowly And added. Remove the reaction vessel from the refrigerant to room temperature,
Stir all day and night. The solid produced in the reaction solution was removed by filtration, and the solid obtained after extraction and drying was purified by recrystallization to synthesize Compound 2-M.

また、GCマススペクトルの解析の結果、403の擬分子イオンピークが検出された。これは化合物2-Mのプロトン付加体と考えられる。
また、NMRによる分析の結果を以下に示す。
Further, as a result of analysis of the GC mass spectrum, 403 pseudo-molecular ion peaks were detected. This is considered a proton adduct of compound 2-M.
Moreover, the result of the analysis by NMR is shown below.

Figure 0005782718
Figure 0005782718

上記の結果より、生成物が化合物2−Mであることがわかる。
実施例9:化合物2−Qの合成
15gの1,12-ジアミノドデカンと19.3gのトリエチルアミン、および溶媒のクロロホルムを300mLの反応容器に入れて攪拌しながら、25.6gのクロログリオキシル酸エチルを−40
℃以下に冷却した状態で、ゆっくりと加えた。反応容器を冷媒から外して室温にして、一昼夜攪拌した。反応液中に生成した固形物をろ過で取り除き、抽出・乾燥後に得られた固体を再結晶で精製して、化合物2-Qを合成した。
また、GCマススペクトルの解析の結果、401の擬分子イオンピークが検出された。これは化合物2-Qのプロトン付加体と考えられる。
また、NMRによる分析の結果を以下に示す。
From the above results, it can be seen that the product is compound 2-M.
Example 9: Synthesis of compound 2-Q
While stirring 15 g of 1,12-diaminododecane, 19.3 g of triethylamine, and chloroform as a solvent in a 300 mL reaction vessel, 25.6 g of ethyl chloroglyoxylate was added to -40.
The solution was slowly added while being cooled to below. The reaction vessel was removed from the refrigerant, brought to room temperature, and stirred for a whole day and night. The solid produced in the reaction solution was removed by filtration, and the solid obtained after extraction and drying was purified by recrystallization to synthesize Compound 2-Q.
Further, as a result of analysis of the GC mass spectrum, 401 pseudo-molecular ion peaks were detected. This is considered a proton adduct of compound 2-Q.
Moreover, the result of the analysis by NMR is shown below.

Figure 0005782718
Figure 0005782718

上記の結果より、生成物が化合物2−Qであるとわかる。   From the above results, it can be seen that the product is compound 2-Q.

本発明の非水電解液によれば、非水電解液二次電池の電解液の分解を抑制し、電池を高温環境下で使用した際にガス発生および電池の劣化を抑制すると共に高容量で、サイクル特性に優れた高エネルギー密度の非水電解液二次電池を製造することができる。従って、非水電解液二次電池が用いられる電子機器等の各種の分野において好適に利用できる。
本発明の二次電池用非水電解液や非水電解液二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、ゲーム機器、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、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、電動工具等の携帯電子機器用電源、ハイブリッド自動車、電気自動車、電動バイク、電動自転車のような移動体用大型電源装置、または電力負荷平準化等を目的とした家庭用電源装置やバックアップ用電源のような定置型の大型電源等が挙げられる。
According to the non-aqueous electrolyte of the present invention, the decomposition of the electrolyte of the non-aqueous electrolyte secondary battery is suppressed, and when the battery is used in a high temperature environment, gas generation and deterioration of the battery are suppressed and a high capacity is achieved. A non-aqueous electrolyte secondary battery with high energy density and excellent cycle characteristics can be manufactured. Therefore, it can be suitably used in various fields such as an electronic device in which the nonaqueous electrolyte secondary battery is used.
The use of the non-aqueous electrolyte for secondary batteries and the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be used for various known applications. Specific examples include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, game machines, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, mini Power supplies for portable electronic devices such as discs, transceivers, electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, electric tools, etc., large power supplies for mobile objects such as hybrid cars, electric cars, electric bikes, electric bicycles, or Examples thereof include a home power supply device for the purpose of leveling the electric power load, a stationary large-scale power supply such as a backup power supply, and the like.

Claims (3)

電解質と非水溶媒を含む電池用非水電解液において、下記一般式(2)で表される化合物(A)を含有することを特徴とする電池用非水電解液。
Figure 0005782718
(式中R1、R3は、それぞれ-OR4基を表す。R4はハロゲン原子を有していてもよい炭素数1以上5以下の炭化水素基を表す。式中R2は-OR8O-、-NR10-R11-NR12-基からなる群から選
ばれる2価の基を表す。R8、R11は、ハロゲン原子を有していてもよい炭素数1以上20
以下の2価の炭化水素基を表し、R10,R12はハロゲン原子を有していてもよい炭素数1以
上5以下の炭化水素基もしくは水素原子を表す。)
In non-aqueous electrolyte for a battery containing an electrolyte and a nonaqueous solvent, a battery for a non-aqueous electrolyte solution, characterized by containing a compound (A) represented by the following general formula (2).
Figure 0005782718
(Wherein R 1 and R 3 each represent an —OR 4 group. R 4 represents a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms which may have a halogen atom. In the formula, R 2 represents —OR. 8 O— represents a divalent group selected from the group consisting of —NR 10 —R 11 —NR 12 — group, and R 8 and R 11 each have 1 to 20 carbon atoms which may have a halogen atom.
The following divalent hydrocarbon groups are represented, and R 10 and R 12 represent a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms which may have a halogen atom or a hydrogen atom. )
化合物(A)を電池用非水電解液全体に対して0.001質量%以上、10質量%以下の割合
で含有することを特徴とする請求項1に記載の電池用非水電解液。
2. The battery non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein the compound (A) is contained in a ratio of 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the whole battery non-aqueous electrolyte.
負極、正極及び電池用非水電解液を含む非水電解液電池であって、電池用非水電解液が請求項1乃至2の何れか1項に記載の電池用非水電解液であることを特徴とする非水電解液電池。 Negative, it a non-aqueous electrolyte battery comprising the non-aqueous electrolyte for the positive electrode and the battery, the nonaqueous electrolyte battery is a battery for a non-aqueous electrolyte solution according to any one of claims 1 to 2 Non-aqueous electrolyte battery characterized by the above.
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