JP5953146B2 - Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device - Google Patents

Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device Download PDF

Info

Publication number
JP5953146B2
JP5953146B2 JP2012151428A JP2012151428A JP5953146B2 JP 5953146 B2 JP5953146 B2 JP 5953146B2 JP 2012151428 A JP2012151428 A JP 2012151428A JP 2012151428 A JP2012151428 A JP 2012151428A JP 5953146 B2 JP5953146 B2 JP 5953146B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aqueous electrolyte
group
storage device
electricity storage
additive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012151428A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014013728A (en
Inventor
智洋 小野塚
智洋 小野塚
翔平 藤本
翔平 藤本
藤田 浩司
浩司 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd filed Critical Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Priority to JP2012151428A priority Critical patent/JP5953146B2/en
Priority to CN201280001434.2A priority patent/CN103004006B/en
Priority to KR1020127026451A priority patent/KR101313398B1/en
Priority to US14/131,132 priority patent/US10050304B2/en
Priority to EP12807104.0A priority patent/EP2731187B1/en
Priority to PCT/JP2012/067324 priority patent/WO2013005828A1/en
Publication of JP2014013728A publication Critical patent/JP2014013728A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5953146B2 publication Critical patent/JP5953146B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

本発明は、保存安定性に優れ、非水電解液二次電池、電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスに用いた場合に、電極表面上に安定な固体電解質界面を形成してサイクル特性、充放電容量、内部抵抗等の電池特性を改善することができる非水電解液用添加剤に関する。また、本発明は、該非水電解液用添加剤を含む非水電解液、及び、該非水電解液を用いた蓄電デバイスに関する。 The present invention is excellent in storage stability, and when used in an electricity storage device such as a non-aqueous electrolyte secondary battery or an electric double layer capacitor, a stable solid electrolyte interface is formed on the electrode surface, and cycle characteristics, charge / discharge The present invention relates to an additive for non-aqueous electrolyte that can improve battery characteristics such as capacity and internal resistance. The present invention also relates to a non-aqueous electrolyte containing the additive for non-aqueous electrolyte, and an electricity storage device using the non-aqueous electrolyte.

近年、環境問題の解決、持続可能な循環型社会の実現に対する関心が高まるにつれ、リチウムイオン電池に代表される非水電解液二次電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスの研究が広範囲に行われている。なかでもリチウムイオン電池は高い使用電圧とエネルギー密度から、ノート型パソコン、携帯電話等の電源として用いられている。これらリチウムイオン電池は、鉛電池やニッケルカドミウム電池と比較してエネルギー密度が高く、高容量化が実現されるため期待されている。 In recent years, as interest in solving environmental problems and realizing a sustainable recycling society has increased, research on energy storage devices such as non-aqueous electrolyte secondary batteries, such as lithium-ion batteries, and electric double layer capacitors, has become extensive. Has been done. In particular, lithium ion batteries are used as power sources for notebook computers, mobile phones and the like because of their high operating voltage and energy density. These lithium ion batteries are expected to have higher energy density and higher capacity compared to lead batteries and nickel cadmium batteries.

しかしながら、リチウムイオン電池には、充放電サイクルの経過に伴って電池の容量が低下するという問題がある。これは長期間の充放電サイクルの経過に伴い、電極反応による電解液の分解や電極活物質層への電解質の含浸性の低下、更にリチウムイオンのインターカレーション効率の低下が生じること等が要因に挙げられる。 However, the lithium ion battery has a problem that the capacity of the battery decreases with the progress of the charge / discharge cycle. This is due to the fact that the electrolytic solution is decomposed by electrode reaction, the impregnation of the electrolyte into the electrode active material layer is lowered, and the lithium ion intercalation efficiency is lowered with the progress of the long charge / discharge cycle. It is mentioned in.

充放電サイクルの経過に伴う電池の容量の低下を抑制する方法として、電解液に各種添加剤を加える方法が検討されている。添加剤は、最初の充放電時に分解され、電極表面上に固体電解質界面(SEI)と呼ばれる被膜を形成する。SEIは、充放電サイクルの最初のサイクルにおいて形成するため、電解液中の溶媒等の分解に電気が消費されることはなく、リチウムイオンはSEIを介して電極を行き来することができる。すなわち、SEIの形成は充放電サイクルを繰り返した場合の非水電解液二次電池等の蓄電デバイスの劣化を防ぎ、電池特性、保存特性又は負荷特性等を向上させることに大きな役割を果たすと考えられている。 A method of adding various additives to an electrolytic solution has been studied as a method of suppressing a decrease in battery capacity with the progress of a charge / discharge cycle. The additive is decomposed during the first charge and discharge to form a film called a solid electrolyte interface (SEI) on the electrode surface. Since the SEI is formed in the first cycle of the charge / discharge cycle, electricity is not consumed for the decomposition of the solvent or the like in the electrolytic solution, and lithium ions can move back and forth through the SEI. That is, the formation of SEI is considered to play a major role in preventing deterioration of power storage devices such as non-aqueous electrolyte secondary batteries when charging / discharging cycles are repeated, and improving battery characteristics, storage characteristics, load characteristics, etc. It has been.

SEIを形成する電解液用添加剤として、例えば、特許文献1〜3には、環状モノスルホン酸エステルが開示されている。また、特許文献4には、含硫黄芳香族化合物が開示されており、特許文献5にはジスルフィド化合物が開示されている。更に、特許文献6〜9にはジスルホン酸エステルが開示されている。 For example, Patent Documents 1 to 3 disclose cyclic monosulfonic acid esters as additives for an electrolytic solution that forms SEI. Patent Document 4 discloses a sulfur-containing aromatic compound, and Patent Document 5 discloses a disulfide compound. Furthermore, Patent Documents 6 to 9 disclose disulfonic acid esters.

特開昭63−102173号公報JP 63-102173 A 特開2000−003724号公報JP 2000-003724 A 特開平11−339850号公報JP 11-339850 A 特開平05−258753号公報JP 05-258753 A 特開2001−052735号公報JP 2001-052735 A 特開2009−038018号公報JP 2009-038018 A 特開2005−203341号公報JP-A-2005-203341 特開2004−281325号公報JP 2004-281325 A 特開2005−228631号公報JP 2005-228631 A

非水電解液二次電池の電極における電気化学的還元に対する非水電解液用添加剤の適応性の指標として、例えば、「Geun−Chang,Hyung−Jin kim,Seung−ll Yu,Song−Hui Jun,Jong−Wook Choi,Myung−Hwan Kim.Journal of The Electrochemical Society,147,12,4391(2000)」には、非水電解液用添加剤を構成する化合物のLUMO(最低空分子軌道)エネルギーのエネルギー準位を用いる方法が報告されている。このような文献では、LUMOエネルギーが低い化合物ほど優れた電子受容体であり、非水電解液二次電池等の電極表面上に安定なSEIを形成することができる非水電解液用添加剤になるとされている。従って、化合物のLUMOエネルギーを測定することにより、該化合物が非水電解液二次電池等の蓄電デバイスの電極表面上に安定なSEIを形成する性能を有するかどうかを容易に評価することができ、この方法が現在では非常に有用な手段となっている。 As an index of the adaptability of the non-aqueous electrolyte additive to the electrochemical reduction at the electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, “Geun-Chang, Hyung-Jin Kim, Seung-ll Yu, Song-Hui Jun” , Jong-Wook Choi, Myung-Hwan Kim.Journal of The Electrochemical Society, 147, 12, 4391 (2000) "describes the LUMO (minimum unoccupied molecular orbital) energy of a compound constituting a non-aqueous electrolyte additive. Methods using energy levels have been reported. In such a document, a compound having a lower LUMO energy is an electron acceptor that is more excellent, and is a non-aqueous electrolyte additive that can form a stable SEI on the surface of an electrode such as a non-aqueous electrolyte secondary battery. It is supposed to be. Therefore, by measuring the LUMO energy of a compound, it can be easily evaluated whether the compound has the ability to form a stable SEI on the electrode surface of an electricity storage device such as a non-aqueous electrolyte secondary battery. This method is now a very useful tool.

一方で、特許文献1〜9に開示されている化合物では、LUMOエネルギーが高く、非水電解液用添加剤としての性能が不充分であったり、LUMOエネルギーが低くても化学的に不安定である等の問題があった。とりわけ、ジスルホン酸エステル化合物は低いLUMOエネルギーを示すものの、水分に対する安定性が低く容易に劣化するため、長期間保管する場合には、厳密な水分含有量及び温度の管理が必要であった。更に、例えば、一般的にリチウムイオン電池の耐熱温度としては約60℃、リチウムイオンキャパシタとしては約80℃の耐熱温度が求められていることから、蓄電デバイスに用いられる非水電解液用添加剤の高温での安定性向上は重要な課題の1つであった。 On the other hand, the compounds disclosed in Patent Documents 1 to 9 have high LUMO energy, insufficient performance as an additive for non-aqueous electrolytes, and are chemically unstable even if the LUMO energy is low. There were some problems. In particular, although the disulfonic acid ester compound exhibits low LUMO energy, it has a low stability to moisture and easily deteriorates. Therefore, when it is stored for a long period of time, it is necessary to strictly control the moisture content and temperature. Further, for example, a heat resistance temperature of about 60 ° C. is generally required for a lithium ion battery and a heat resistance temperature of about 80 ° C. is required for a lithium ion capacitor. Improvement of the stability at high temperature was one of the important issues.

このように、従来の非水電解液用添加剤は充分な性能が得られておらず改善の余地があった。したがって、保存安定性に優れ、電極表面上に安定なSEIを形成し、非水電解液二次電池等の蓄電デバイスの電池特性を向上させる新規な電解液用添加剤の開発が望まれていた。
本発明は、保存安定性に優れ、非水電解液二次電池等の蓄電デバイスに用いた場合に、電極表面上に安定なSEIを形成してサイクル特性、充放電容量、内部抵抗等の電池特性を改善することができる非水電解液用添加剤を提供することを目的とする。また、本発明は、該非水電解液用添加剤を含む非水電解液、及び、該非水電解液を用いた蓄電デバイスを提供することを目的とする。
As described above, conventional additives for non-aqueous electrolytes have not obtained sufficient performance and have room for improvement. Therefore, it has been desired to develop a novel electrolyte additive that has excellent storage stability, forms stable SEI on the electrode surface, and improves battery characteristics of power storage devices such as non-aqueous electrolyte secondary batteries. .
The present invention is excellent in storage stability and, when used in a power storage device such as a non-aqueous electrolyte secondary battery, forms a stable SEI on the electrode surface to provide a battery having cycle characteristics, charge / discharge capacity, internal resistance, etc. An object of the present invention is to provide an additive for non-aqueous electrolyte that can improve characteristics. Another object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte containing the non-aqueous electrolyte additive and an electricity storage device using the non-aqueous electrolyte.

本発明は、下記式(1)で表されるジスルホン酸アミド化合物からなることを特徴とする非水電解液用添加剤である。 The present invention is an additive for a non-aqueous electrolyte comprising a disulfonic acid amide compound represented by the following formula (1).

Figure 0005953146
Figure 0005953146

式(1)中、X及びXは、それぞれ独立し、炭素数1〜6のアルキレン基、又は、炭素鎖中若しくは鎖端に、酸素原子、置換基を有していてもよい窒素原子、若しくは、硫黄原子を有する炭素数1〜6のアルキレン基を示す。Aは、C(2m−n)を示し、mは1〜6の整数であり、nは0〜12の整数であり、Zは置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基、シリル基、ホスホン酸エステル基、アシル基、シアノ基、又は、ニトロ基を示す。
以下に本発明を詳細に説明する。
In formula (1), X 1 and X 2 are each independently an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a nitrogen atom which may have an oxygen atom or a substituent in the carbon chain or at the chain end. Or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms having a sulfur atom. A represents C m H (2m-n) Z n, m is an integer from 1 to 6, n is an integer of 0 to 12, Z is is optionally also be from 1 to 4 carbon atoms substituted An alkyl group, a silyl group, a phosphonic acid ester group, an acyl group, a cyano group, or a nitro group is shown.
The present invention is described in detail below.

本発明者らは、前記式(1)で表されるジスルホン酸アミド化合物は、電気化学的還元を受けやすい低いLUMOエネルギーを示し、かつ、化学的に安定であることを見出した。そこで本発明者らは、該ジスルホン酸アミド化合物からなる非水電解液用添加剤を非水電解液に用い、更に該非水電解液を非水電解液二次電池等の蓄電デバイスに用いた場合に、電極表面上に安定なSEIを形成してサイクル特性、充放電容量、内部抵抗等の電池特性を改善することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明にかかる式(1)で表されるジスルホン酸アミド化合物が非水電解液用添加剤として、サイクル特性、充放電容量、内部抵抗等の電池特性を改善する理由は詳らかではないが、次のように考えられる。前記式(1)で表されるジスルホン酸アミド化合物は環状アミノ基を有しており、電気化学的還元を受けた際に、環状アミノ基が開環し、N、S、O等を含む極性基を多数含有するSEIを形成すると考えられる。このようなN、S、O等を含む極性基を多数含有しているSEIは、優れたイオン伝導度を示すことができることから、非常に高性能なSEIであると考えられる。
The present inventors have found that the disulfonic acid amide compound represented by the formula (1) exhibits low LUMO energy that is susceptible to electrochemical reduction and is chemically stable. Therefore, the present inventors use the non-aqueous electrolyte additive comprising the disulfonic acid amide compound as a non-aqueous electrolyte, and further use the non-aqueous electrolyte in a power storage device such as a non-aqueous electrolyte secondary battery. In addition, the inventors have found that stable SEI can be formed on the electrode surface to improve battery characteristics such as cycle characteristics, charge / discharge capacity, and internal resistance, and the present invention has been completed.
The reason why the disulfonic acid amide compound represented by the formula (1) according to the present invention improves battery characteristics such as cycle characteristics, charge / discharge capacity, and internal resistance as an additive for non-aqueous electrolytes is not clear. It seems like. The disulfonic acid amide compound represented by the above formula (1) has a cyclic amino group, and when subjected to electrochemical reduction, the cyclic amino group is opened, and polarities including N, S, O, etc. It is thought to form SEI containing a large number of groups. Such SEI containing a large number of polar groups including N, S, O and the like can exhibit excellent ionic conductivity, and thus is considered to be a very high performance SEI.

本発明は、前記式(1)で表されるジスルホン酸アミド化合物からなる非水電解液用添加剤である。 The present invention is an additive for a nonaqueous electrolytic solution comprising a disulfonic acid amide compound represented by the formula (1).

前記式(1)中、X及びXは、それぞれ独立し、炭素数1〜6のアルキレン基、又は、炭素鎖中若しくは鎖端に、酸素原子、置換基を有していてもよい窒素原子、若しくは、硫黄原子を有する炭素数1〜6のアルキレン基を示し、Aは、C(2m−n)を示し、mは1〜6の整数であり、nは0〜12の整数であり、Zは置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基、シリル基、ホスホン酸エステル基、アシル基、シアノ基、又は、ニトロ基を示す。 In the formula (1), X 1 and X 2 are each independently an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or nitrogen that may have an oxygen atom or a substituent in the carbon chain or at the chain end. atoms, or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms and having a sulfur atom, a is shows the C m H (2m-n) Z n, m is an integer from 1 to 6, n represents 0 to 12 Z represents an optionally substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, silyl group, phosphonic acid ester group, acyl group, cyano group, or nitro group.

及びXにおける「炭素鎖中若しくは鎖端に、酸素原子、置換基を有していてもよい窒素原子、若しくは、硫黄原子を有する炭素数1〜6のアルキレン基」の、「炭素鎖中若しくは鎖端に、酸素原子、置換基を有していてもよい窒素原子、若しくは、硫黄原子を有する炭素数1〜6のアルキレン基」の部分は、上記「炭素数1〜6のアルキレン基」の炭素鎖中若しくは鎖端に酸素原子、置換基を有していてもよい窒素原子、若しくは、硫黄原子を有する基であり、例えば、−O−CH−、−O−(CH−、−O−(CH−、−O−(CH−、−O−(CH−、−O−(CH−、−CH−O−CH−、−CH−O−(CH−、−CH−O−(CH−、−CH−O−(CH−、−CH−O−(CH−、−(CH−O−(CH−、−(CH−O−(CH−、−(CH−O−(CH−、−(CH−O−(CH−、−N−CH−、−N−(CH−、−N−(CH−、−N−(CH−、−N−(CH−、−N−(CH−、−CH−N−CH−、−CH−N−(CH−、−CH−N−(CH−、−CH−N−(CH−、−CH−N−(CH−、−(CH−N−(CH−、−(CH−N−(CH−、−(CH−N−(CH−、−(CH−N−(CH−、−N(CH)−CH−、−N(CH)−(CH−、−N(CH)−(CH−、−N(CH)−(CH−、−N(CH)−(CH−、−N(CH)−(CH−、−CH−N(CH)−CH−、−CH−N(CH)−(CH−、−CH−N(CH)−(CH−、−CH−N(CH)−(CH−、−CH−N(CH)−(CH−、−(CH−N(CH)−(CH−、−(CH−N(CH)−(CH−、−(CH−N(CH)−(CH−、−(CH−N(CH)−(CH−、−S−CH−、−S−(CH−、−S−(CH−、−S−(CH−、−S−(CH−、−S−(CH−、−CH−S−CH−、−CH−S−(CH−、−CH−S−(CH−、−CH−S−(CH−、−CH−S−(CH−、−(CH−S−(CH−、−(CH−S−(CH−、−(CH−S−(CH−、−(CH−S−(CH−を有する基等が挙げられる。好適には、炭素鎖中若しくは鎖端に酸素原子、置換基を有していてもよい窒素原子、又は、硫黄原子を有する炭素数2〜4のアルキレン基であり、より好適には、−(CH−O−(CH−、−(CH−N−(CH−、−(CH−N(CH)−(CH−、−(CH−S−(CH−を有する基である。 “Carbon chain of X 1 and X 2 ” in the carbon chain or at the chain end, an oxygen atom, a nitrogen atom which may have a substituent, or a C 1-6 alkylene group having a sulfur atom In the middle or chain end, an oxygen atom, a nitrogen atom which may have a substituent, or a C 1-6 alkylene group having a sulfur atom is the above-mentioned “C 1-6 alkylene group”. ”In the carbon chain or at the chain end, a nitrogen atom which may have a substituent or a group having a sulfur atom, for example, —O—CH 2 —, —O— (CH 2 ). 2- , —O— (CH 2 ) 3 —, —O— (CH 2 ) 4 —, —O— (CH 2 ) 5 —, —O— (CH 2 ) 6 —, —CH 2 —O—CH 2 -, - CH 2 -O- ( CH 2) 2 -, - CH 2 -O- (CH 2) 3 -, - CH 2 -O- (CH 2) 4 -, - CH 2 -O- (CH 2) 5 -, - (CH 2) 2 -O- (CH 2) 2 -, - (CH 2) 2 -O- (CH 2 ) 3 —, — (CH 2 ) 2 —O— (CH 2 ) 4 —, — (CH 2 ) 3 —O— (CH 2 ) 3 —, —N—CH 2 —, —N— ( CH 2) 2 -, - N- (CH 2) 3 -, - N- (CH 2) 4 -, - N- (CH 2) 5 -, - N- (CH 2) 6 -, - CH 2 - N—CH 2 —, —CH 2 —N— (CH 2 ) 2 —, —CH 2 —N— (CH 2 ) 3 —, —CH 2 —N— (CH 2 ) 4 —, —CH 2 —N - (CH 2) 5 -, - (CH 2) 2 -N- (CH 2) 2 -, - (CH 2) 2 -N- (CH 2) 3 -, - (CH 2) 2 -N- ( CH 2 ) 4 -,-(CH 2 ) 3 -N- (CH 2 ) 3- , -N (CH 3 ) -CH 2- , -N (CH 3 )-(CH 2 ) 2- , -N (CH 3 )-(CH 2 ) 3 -, - N (CH 3) - (CH 2) 4 -, - N (CH 3) - (CH 2) 5 -, - N (CH 3) - (CH 2) 6 -, - CH 2 -N ( CH 3) -CH 2 -, - CH 2 -N (CH 3) - (CH 2) 2 -, - CH 2 -N (CH 3) - (CH 2) 3 -, - CH 2 -N (CH 3 ) - (CH 2) 4 - , - CH 2 -N (CH 3) - (CH 2) 5 -, - (CH 2) 2 -N (CH 3) - (CH 2) 2 -, - (CH 2 ) 2 -N (CH 3) - (CH 2) 3 -, - (CH 2) 2 -N (CH 3) - (CH 2) 4 -, - (CH 2) 3 -N (CH 3) - ( CH 2) -, - S-CH 2 - , - S- (CH 2) 2 -, - S- (CH 2) 3 -, - S- (CH 2) 4 -, - S- (CH 2) 5 -, - S— (CH 2 ) 6 —, —CH 2 —S—CH 2 —, —CH 2 —S— (CH 2 ) 2 —, —CH 2 —S— (CH 2 ) 3 —, —CH 2 —S - (CH 2) 4 -, - CH 2 -S- (CH 2) 5 -, - (CH 2) 2 -S- (CH 2) 2 -, - (CH 2) 2 -S- (CH 2) 3 -, - (CH 2) 2 -S- (CH 2) 4 -, - (CH 2) 3 -S- (CH 2) 3 - group having the like a. Preferred is an oxygen atom in the carbon chain or at the chain end, an optionally substituted nitrogen atom, or an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms having a sulfur atom, more preferably-( CH 2) 2 -O- (CH 2 ) 2 -, - (CH 2) 2 -N- (CH 2) 2 -, - (CH 2) 2 -N (CH 3) - (CH 2) 2 -, It is a group having — (CH 2 ) 2 —S— (CH 2 ) 2 —.

前記式(1)中、スルホニル基と結合した窒素原子とXとで形成される環構造、及び、スルホニル基と結合した窒素原子とXとで形成される環構造は、5員環又は6員環であることが好ましい。前記環構造が4員環以下であると、製造しにくくなるおそれがあり、前記環構造が7員環を超えると、非水溶媒への溶解性が低下するおそれがある。 In the formula (1), the ring structure formed by the nitrogen atom bonded to the sulfonyl group and X 1 and the ring structure formed by the nitrogen atom bonded to the sulfonyl group and X 2 are a 5-membered ring or A 6-membered ring is preferred. If the ring structure is a 4-membered ring or less, it may be difficult to produce, and if the ring structure exceeds a 7-membered ring, the solubility in a non-aqueous solvent may be reduced.

前記式(1)中、Aは、C(2m−n)を示し、mは1〜6の整数であり、nは0〜12の整数であり、Zは置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基、シリル基、ホスホン酸エステル基、アシル基、シアノ基、又は、ニトロ基を示す。mの好ましい上限は4、より好ましい上限は2であり、Aは、メチレン基又はエチレン基であることが好ましい。Zが置換されたアルキル基である場合、アルキル基の一部又は全部の水素がフッ素原子で置換されていることが好ましい。 In the formula (1), A is shows the C m H (2m-n) Z n, m is an integer from 1 to 6, n is an integer of 0 to 12, Z is substituted A good alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a silyl group, a phosphonic acid ester group, an acyl group, a cyano group, or a nitro group is shown. The preferable upper limit of m is 4, a more preferable upper limit is 2, and A is preferably a methylene group or an ethylene group. When Z is a substituted alkyl group, part or all of the alkyl group is preferably substituted with a fluorine atom.

前記式(1)で表されるジスルホン酸アミド化合物としては、例えば、メタンジスルホン酸ビスピロリジン、メタンジスルホン酸ビスピペリジン、メタンジスルホン酸ビスモルホリン、メタンジスルホン酸ビスチオモルホリン、1,2−エタンジスルホン酸ビスモルホリン、メタンジスルホン酸ビス(1−メチルピペラジン)、1,1−エタンジスルホン酸ビスモルホリン、エタン−1,1−ジスルホン酸ビスピロリジン、エタン−1,1−ジスルホン酸ビスピペリジン、プロパン−1,1−ジスルホン酸ビスピロリジン、プロパン−1,1−ジスルホン酸ビスピペリジン、プロパン−1,1−ジスルホン酸ビスモルホリン、2−オキソプロパン−1,1−ジスルホン酸ビスピロリジン、2−オキソプロパン−1,1−ジスルホン酸ビスモルホリン、2−オキソ−2−フェニル−エタン−1,1−ジスルホン酸ビスピロリジン、2−オキソ−2−フェニル−エタン−1,1−ジスルホン酸ビスモルホリン、ビス(モルホリン−スルホニル)メチルリン酸ジエチル、トリメチルシラニル−メタンジスルホン酸ビスモルホリン等が挙げられる。なかでも、製造が容易であること、保存安定性に優れること等の観点から、メタンジスルホン酸ビスピロリジン、メタンジスルホン酸ビスピペリジン、メタンジスルホン酸ビスモルホリン、メタンジスルホン酸ビスチオモルホリン、1,2−エタンジスルホン酸ビスモルホリン、メタンジスルホン酸ビス(1−メチルピペラジン)が好ましい。 Examples of the disulfonic acid amide compound represented by the formula (1) include bispyrrolidine methanedisulfonate, bispiperidine methanedisulfonate, bismorpholine methanedisulfonate, bisthiomorpholine methanedisulfonate, and 1,2-ethanedisulfonic acid. Bismorpholine, bis (1-methylpiperazine) methanedisulfonate, 1,1-ethanedisulfonic acid bismorpholine, ethane-1,1-disulfonic acid bispyrrolidine, ethane-1,1-disulfonic acid bispiperidine, propane-1, 1-disulfonic acid bispyrrolidine, propane-1,1-disulfonic acid bispiperidine, propane-1,1-disulfonic acid bismorpholine, 2-oxopropane-1,1-disulfonic acid bispyrrolidine, 2-oxopropane-1, 1-bissulfonic acid bismol Phosphorus, bispyrrolidine 2-oxo-2-phenyl-ethane-1,1-disulfonate, bismorpholine 2-oxo-2-phenyl-ethane-1,1-disulfonate, diethyl bis (morpholine-sulfonyl) methylphosphate, And trimethylsilanyl-methanedisulfonic acid bismorpholine. Among them, from the viewpoint of easy production, excellent storage stability, etc., bispyrrolidine methanedisulfonate, bispiperidine methanedisulfonate, bismorpholine methanedisulfonate, bisthiomorpholine methanedisulfonate, 1,2- Ethanedisulfonic acid bismorpholine and methanedisulfonic acid bis (1-methylpiperazine) are preferred.

前記式(1)で表されるジスルホン酸アミド化合物を製造する方法としては、例えば、XとNH基とにより形成される環状第二級アミン、及び、XとNH基とにより形成される環状第二級アミン(X及びXは式(1)と同様のものである)と、2つのクロロスルホニル基の間にAで示される基(Aは式(1)と同様のものである)を有する化合物とを反応させる方法等が挙げられる。
例えば、メタンジスルホン酸ビスピロリジンを製造する場合は、まず、ピロリジンに、メタンジスルホニルクロライドを滴下し、次いで、トリエチルアミンを滴下して撹拌し、反応終了後、有機層に抽出し、晶析操作により析出した結晶をろ過する方法を用いることができる。なお、該化合物を製造する場合、必要に応じて、1,2−ジメトキシエタン等の反応溶媒を用いることもできる。
Examples of the method for producing the disulfonic acid amide compound represented by the formula (1) include a cyclic secondary amine formed by X 1 and an NH group, and an X 2 and NH group. A cyclic secondary amine (X 1 and X 2 are the same as in formula (1)) and a group represented by A between two chlorosulfonyl groups (A is the same as in formula (1)). And a method of reacting with a compound having a).
For example, when producing bispyrrolidine methanedisulfonate, first, methanedisulfonyl chloride is added dropwise to pyrrolidine, and then triethylamine is added dropwise and stirred. After completion of the reaction, the organic layer is extracted and subjected to crystallization operation. A method of filtering the precipitated crystals can be used. In addition, when manufacturing this compound, reaction solvents, such as 1, 2- dimethoxyethane, can also be used as needed.

前記式(1)で表されるジスルホン酸アミド化合物は、電気化学的還元を受けやすい低いLUMOエネルギーを示すため、該化合物からなる本発明の非水電解液用添加剤は、非水電解液に含有され非水電解液二次電池等の蓄電デバイスに用いた場合に、電極表面上に安定なSEIを形成してサイクル特性、充放電容量、内部抵抗等の電池特性を改善することができる。また、前記式(1)で表されるジスルホン酸アミド化合物は、水分や温度変化に対して安定であるため、該化合物からなる本発明の非水電解液用添加剤は、長期間、室温で保存することが可能である。したがって、該非水電解液用添加剤を含有する非水電解液も、長期間の保存及び使用に耐えることができる。
本発明の非水電解液用添加剤、非水溶媒、及び、電解質を含有する非水電解液もまた、本発明の1つである。
Since the disulfonic acid amide compound represented by the formula (1) exhibits low LUMO energy that is susceptible to electrochemical reduction, the additive for a non-aqueous electrolyte of the present invention comprising the compound is added to the non-aqueous electrolyte. When used in an electricity storage device such as a nonaqueous electrolyte secondary battery, stable SEI can be formed on the electrode surface to improve battery characteristics such as cycle characteristics, charge / discharge capacity, and internal resistance. Further, since the disulfonic acid amide compound represented by the formula (1) is stable with respect to moisture and temperature change, the additive for non-aqueous electrolyte of the present invention comprising the compound can be used for a long time at room temperature. It is possible to save. Therefore, the non-aqueous electrolyte containing the non-aqueous electrolyte additive can withstand long-term storage and use.
The non-aqueous electrolyte containing the additive for non-aqueous electrolyte, the non-aqueous solvent, and the electrolyte of the present invention is also one aspect of the present invention.

本発明の非水電解液における本発明の非水電解液用添加剤の含有量(即ち、前記式(1)で表されるジスルホン酸アミド化合物の含有量)は特に限定されないが、好ましい下限は0.005質量%、好ましい上限は10質量%である。本発明の非水電解液用添加剤の含有量が0.005質量%未満であると、非水電解液二次電池等に用いた場合に電極表面での電気化学的還元反応によって安定なSEIを充分に形成できないおそれがある。本発明の非水電解液用添加剤の含有量が10質量%を超えると、溶解しにくくなるだけでなく非水電解液の粘度が上昇し、イオンの移動度を充分に確保できなくなるため、電解液の導電性等を充分に確保することができず、非水電解液二次電池等の蓄電デバイスに用いた場合に充放電特性等に支障をきたすおそれがある。本発明の非水電解液用添加剤の含有量のより好ましい下限は0.01質量%である。なお、本発明の非水電解液用添加剤(即ち、前記式(1)で表されるジスルホン酸アミド化合物)は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、該化合物を2種以上併用する場合の含有量は、合わせて、好ましい下限は0.005質量%、好ましい上限は10質量%である。
更に、該非水電解液用添加剤と共に、必要に応じて、非水電解液にビニレンカーボネート(VC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、1,3−プロパンスルトン(PS)等の一般的な添加剤を混合してもよい。
The content of the additive for nonaqueous electrolyte of the present invention in the nonaqueous electrolyte of the present invention (that is, the content of the disulfonic acid amide compound represented by the formula (1)) is not particularly limited, but the preferred lower limit is 0.005 mass% and a preferable upper limit is 10 mass%. When the content of the additive for a non-aqueous electrolyte of the present invention is less than 0.005% by mass, the SEI is stable by an electrochemical reduction reaction on the electrode surface when used in a non-aqueous electrolyte secondary battery or the like. May not be sufficiently formed. When the content of the additive for non-aqueous electrolyte of the present invention exceeds 10% by mass, not only is it difficult to dissolve, but also the viscosity of the non-aqueous electrolyte increases, and it becomes impossible to ensure sufficient ion mobility. The conductivity and the like of the electrolyte cannot be sufficiently ensured, and there is a possibility that the charge / discharge characteristics and the like may be hindered when used for an electricity storage device such as a non-aqueous electrolyte secondary battery. The more preferable lower limit of the content of the additive for non-aqueous electrolyte of the present invention is 0.01% by mass. In addition, the non-aqueous electrolyte additive (that is, the disulfonic acid amide compound represented by the formula (1)) of the present invention may be used alone or in combination of two or more. In addition, as for content when using 2 or more types of this compound together, a preferable minimum is 0.005 mass%, and a preferable upper limit is 10 mass%.
Further, together with the additive for non-aqueous electrolyte, if necessary, general additives such as vinylene carbonate (VC), fluoroethylene carbonate (FEC), 1,3-propane sultone (PS) are added to the non-aqueous electrolyte. May be mixed.

前記非水溶媒としては、得られる非水電解液の粘度を低く抑える等の観点から、非プロトン性溶媒が好適である。なかでも、環状カーボネート、鎖状カーボネート、脂肪族カルボン酸エステル、ラクトン、ラクタム、環状エーテル、鎖状エーテル、スルホン、及び、これらのハロゲン誘導体からなる群より選択される少なくとも1種を含有することが好ましい。なかでも、環状カーボネート、鎖状カーボネートがより好ましく用いられる。 As the non-aqueous solvent, an aprotic solvent is preferable from the viewpoint of keeping the viscosity of the obtained non-aqueous electrolyte low. Among them, it may contain at least one selected from the group consisting of cyclic carbonates, chain carbonates, aliphatic carboxylic acid esters, lactones, lactams, cyclic ethers, chain ethers, sulfones, and halogen derivatives thereof. preferable. Of these, cyclic carbonates and chain carbonates are more preferably used.

前記環状カーボネートとしては、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン等が挙げられる。
前記鎖状カーボネートとしては、例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル等が挙げられる。
前記脂肪族カルボン酸エステルとしては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル等が挙げられる。
前記ラクトンとしては、例えば、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
前記ラクタムとしては、例えば、ε−カプロラクタム、N−メチルピロリドン等が挙げられる。
前記環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキソラン等が挙げられる。
前記鎖状エーテルとしては、例えば、1,2−ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタン等が挙げられる。
前記スルホンとしては、例えば、スルホラン等が挙げられる。
前記ハロゲン誘導体としては、例えば、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン等が挙げられる。
これらの非水溶媒は、単独で用いてもよいし、複数種を混合してもよい。
これらの非水溶媒は、例えば、リチウムイオン電池等の非水電解液二次電池や、リチウムイオンキャパシタ等の電気二重層キャパシタ等に好ましく用いられる。
Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and the like.
Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate.
Examples of the aliphatic carboxylic acid ester include methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, and methyl trimethyl acetate.
Examples of the lactone include γ-butyrolactone.
Examples of the lactam include ε-caprolactam and N-methylpyrrolidone.
Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane and the like.
Examples of the chain ether include 1,2-diethoxyethane, ethoxymethoxyethane, and the like.
Examples of the sulfone include sulfolane.
Examples of the halogen derivative include 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4-chloro-1,3-dioxolan-2-one, 4,5-difluoro-1,3-dioxolane-2- ON etc. are mentioned.
These nonaqueous solvents may be used alone or in combination of two or more.
These nonaqueous solvents are preferably used for nonaqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion batteries, electric double layer capacitors such as lithium ion capacitors, and the like.

前記電解質としては、リチウムイオンのイオン源となるリチウム塩が好ましい。なかでも、LiAlCl、LiBF、LiPF、LiClO、LiAsF、及び、LiSbFからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、解離度が高く電解液のイオン伝導度を高めることができ、さらには耐酸化還元特性により長期間の使用による蓄電デバイスの性能劣化を抑制する作用がある等の観点から、LiBF、LiPFであることがより好ましい。これらの電解質は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The electrolyte is preferably a lithium salt that serves as a source of lithium ions. Among these, at least one selected from the group consisting of LiAlCl 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , and LiSbF 6 is preferable, and the dissociation degree is high and the ionic conductivity of the electrolyte is increased. In addition, LiBF 4 and LiPF 6 are more preferable from the viewpoint that the oxidation-reduction characteristics have an effect of suppressing performance deterioration of the electricity storage device due to long-term use. These electrolytes may be used alone or in combination of two or more.

本発明の非水電解液における前記電解質の濃度は特に限定されないが、好ましい下限は0.1mol/L、好ましい上限は2.0mol/Lである。前記電解質の濃度が0.1mol/L未満であると、非水電解液の導電性等を充分に確保することができず、非水電解液二次電池等の蓄電デバイスに用いた場合に放電特性及び充電特性等に支障をきたすおそれがある。前記電解質の濃度が2.0mol/Lを超えると、粘度が上昇し、イオンの移動度を充分に確保できなくなるため、非水電解液の導電性等を充分に確保することができず、非水電解液二次電池等の蓄電デバイスに用いた場合に放電特性及び充電特性等に支障をきたすおそれがある。前記電解質の濃度のより好ましい下限は0.5mol/L、より好ましい上限は1.5mol/Lである。 The concentration of the electrolyte in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is not particularly limited, but a preferred lower limit is 0.1 mol / L and a preferred upper limit is 2.0 mol / L. When the concentration of the electrolyte is less than 0.1 mol / L, the conductivity of the non-aqueous electrolyte cannot be sufficiently ensured, and discharge is caused when used in an electricity storage device such as a non-aqueous electrolyte secondary battery. There is a risk of disturbing the characteristics and charging characteristics. If the concentration of the electrolyte exceeds 2.0 mol / L, the viscosity increases and the mobility of ions cannot be sufficiently ensured, so that the conductivity of the non-aqueous electrolyte cannot be sufficiently ensured. When used in a power storage device such as a water electrolyte secondary battery, there is a possibility that the discharge characteristics and the charge characteristics may be hindered. A more preferred lower limit of the electrolyte concentration is 0.5 mol / L, and a more preferred upper limit is 1.5 mol / L.

本発明の非水電解液、正極、及び、負極を備えた蓄電デバイスもまた、本発明の1つである。蓄電デバイスとしては、非水電解液二次電池や電気二重層キャパシタ等がある。これらの中でもリチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタが好適である。 An electricity storage device including the non-aqueous electrolyte, positive electrode, and negative electrode of the present invention is also one aspect of the present invention. Examples of the electricity storage device include a non-aqueous electrolyte secondary battery and an electric double layer capacitor. Of these, lithium ion batteries and lithium ion capacitors are preferred.

図1は、本発明の蓄電デバイスにかかる非水電解液二次電池の一例を模式的に示した断面図である。
図1において、非水電解液二次電池1は、正極集電体2の一方面側に正極活物質層3が設けられてなる正極板4、及び、負極集電体5の一方面側に負極活物質層6が設けられてなる負極板7を有する。正極板4と負極板7とは、本発明の非水電解液8と非水電解液8中に設けたセパレータ9を介して対向配置されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the electricity storage device of the present invention.
In FIG. 1, a nonaqueous electrolyte secondary battery 1 includes a positive electrode plate 4 in which a positive electrode active material layer 3 is provided on one surface side of a positive electrode current collector 2, and a negative electrode current collector 5 on one surface side. It has a negative electrode plate 7 provided with a negative electrode active material layer 6. The positive electrode plate 4 and the negative electrode plate 7 are disposed to face each other with a separator 9 provided in the non-aqueous electrolyte 8 and the non-aqueous electrolyte 8 of the present invention.

本発明の蓄電デバイスにかかる非水電解液二次電池において、正極集電体2及び負極集電体5としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス等の金属からなる金属箔を用いることができる。 In the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the electricity storage device of the present invention, as the positive electrode current collector 2 and the negative electrode current collector 5, for example, a metal foil made of a metal such as aluminum, copper, nickel, stainless steel, or the like is used. it can.

本発明の蓄電デバイスにかかる非水電解液二次電池において、正極活物質層3に用いる正極活物質としては、リチウム含有複合酸化物が好ましく用いられ、例えば、LiMnO、LiFeO、LiCoO、LiMn、LiFeSiO、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiFePO等のリチウム含有複合酸化物が挙げられる。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the electricity storage device of the present invention, a lithium-containing composite oxide is preferably used as the positive electrode active material used for the positive electrode active material layer 3. For example, LiMnO 2 , LiFeO 2 , LiCoO 2 , Examples include lithium-containing composite oxides such as LiMn 2 O 4 , Li 2 FeSiO 4 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , and LiFePO 4 .

本発明の蓄電デバイスにかかる非水電解液二次電池において、負極活物質層6に用いる負極活物質としては、例えば、リチウムを吸蔵、放出することができる材料が挙げられる。このような材料としては、黒鉛、非晶質炭素等の炭素材料や、酸化インジウム、酸化シリコン、酸化スズ、酸化亜鉛、及び、酸化リチウム等の酸化物材料等が挙げられる。
また、負極活物質として、リチウム金属、及び、リチウムと合金を形成することができる金属材料を用いることもできる。前記リチウムと合金を形成することができる金属としては、例えば、Cu、Sn、Si、Co、Mn、Fe、Sb、Ag等が挙げられ、これらの金属とリチウムを含む2元又は3元からなる合金を用いることもできる。
これらの負極活物質は単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
In the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the electricity storage device of the present invention, examples of the negative electrode active material used for the negative electrode active material layer 6 include materials that can occlude and release lithium. Examples of such materials include carbon materials such as graphite and amorphous carbon, and oxide materials such as indium oxide, silicon oxide, tin oxide, zinc oxide, and lithium oxide.
In addition, as the negative electrode active material, lithium metal and a metal material capable of forming an alloy with lithium can be used. Examples of the metal capable of forming an alloy with lithium include Cu, Sn, Si, Co, Mn, Fe, Sb, Ag, and the like, and are composed of binary or ternary containing these metals and lithium. An alloy can also be used.
These negative electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.

本発明の蓄電デバイスにかかる非水電解液二次電池において、セパレータ9としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂等からなる多孔質フィルムを用いることができる。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the electricity storage device of the present invention, as the separator 9, for example, a porous film made of polyethylene, polypropylene, fluororesin, or the like can be used.

本発明によれば、保存安定性に優れ、非水電解液二次電池、電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスに用いた場合に、電極表面上に安定なSEIを形成してサイクル特性、充放電容量、内部抵抗等の電池特性を改善することができる非水電解液用添加剤を提供することができる。また、本発明によれば、該非水電解液用添加剤を含む非水電解液、及び、該非水電解液を用いた蓄電デバイスを提供することができる。 According to the present invention, it has excellent storage stability, and when used in a power storage device such as a non-aqueous electrolyte secondary battery or an electric double layer capacitor, it forms stable SEI on the electrode surface to provide cycle characteristics and charge / discharge. It is possible to provide an additive for non-aqueous electrolyte that can improve battery characteristics such as capacity and internal resistance. Moreover, according to this invention, the nonaqueous electrolyte containing this additive for nonaqueous electrolytes, and the electrical storage device using this nonaqueous electrolyte can be provided.

本発明の蓄電デバイスにかかる非水電解液二次電池の一例を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically an example of the nonaqueous electrolyte secondary battery concerning the electrical storage device of this invention.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
(メタンジスルホン酸ビスピロリジン(化合物1)の作製)
撹拌機、冷却管、温度計及び滴下ロートを備え付けた200mL容の4つ口フラスコに、ピロリジン7.3g(0.103モル)及び1,2−ジメトキシエタン100gを仕込み、1,2−ジメトキシエタン10gに溶解させたメタンジスルホニルクロライド10.0g(0.047モル)を0℃に維持しながら20分間かけて滴下した。引き続き同温度に維持しながら、1,2−ジメトキシエタン10gに溶解させたトリエチルアミン11.4g(0.112モル)を1時間かけて滴下し、同温度に維持しながら終夜撹拌した。
反応終了後、反応液をろ過した後、ろ液にトルエン100.0g及び水50.0gを添加して分液した。得られた有機層より溶媒の一部を25℃で減圧留去し、析出した結晶をろ過し、得られた結晶を乾燥することにより、メタンジスルホン酸ビスピロリジン6.0g(0.021モル)を取得した。メタンジスルホン酸ビスピロリジンの収率は、メタンジスルホニルクロライドに対して45.2%であった。
なお、得られたメタンジスルホン酸ビスピロリジンは、下記の物性を有することから同定することができた。
H−核磁気共鳴スペクトル(溶媒:CDCl)δ(ppm):1.58ppm(dt、8H)、2.80ppm(t、8H)、5.55ppm(s、2H)
Example 1
(Preparation of bispyrrolidine methanedisulfonate (Compound 1))
A 200 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a condenser, a thermometer and a dropping funnel was charged with 7.3 g (0.103 mol) of pyrrolidine and 100 g of 1,2-dimethoxyethane, and 1,2-dimethoxyethane. While maintaining at 0 ° C., 10.0 g (0.047 mol) of methanedisulfonyl chloride dissolved in 10 g was added dropwise over 20 minutes. While maintaining the same temperature, 11.4 g (0.112 mol) of triethylamine dissolved in 10 g of 1,2-dimethoxyethane was added dropwise over 1 hour and stirred overnight while maintaining the same temperature.
After completion of the reaction, the reaction solution was filtered, and then 100.0 g of toluene and 50.0 g of water were added to the filtrate for liquid separation. A part of the solvent was distilled off from the obtained organic layer under reduced pressure at 25 ° C., the precipitated crystals were filtered, and the obtained crystals were dried to give 6.0 g (0.021 mol) of bispyrrolidine methanedisulfonate. Acquired. The yield of bispyrrolidine methanedisulfonate was 45.2% based on methanedisulfonyl chloride.
The obtained bispyrrolidine methanedisulfonate can be identified from the following physical properties.
1 H-nuclear magnetic resonance spectrum (solvent: CDCl 3 ) δ (ppm): 1.58 ppm (dt, 8H), 2.80 ppm (t, 8H), 5.55 ppm (s, 2H)

(非水電解液の調製)
炭酸エチレン(EC)と炭酸ジエチル(DEC)とを、EC:DEC=30:70の体積組成比で混合して得られた混合非水溶媒に、電解質としてLiPFを1.0mol/Lの濃度となるように溶解し、該混合非水溶媒と該電解質とからなる溶液全重量に対し、非水電解液用添加剤として表1に示した化合物1を、含有割合が0.5質量%となるように添加し、非水電解液を調製した。
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
In a mixed non-aqueous solvent obtained by mixing ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) at a volume composition ratio of EC: DEC = 30: 70, a concentration of 1.0 mol / L of LiPF 6 as an electrolyte The compound 1 shown in Table 1 as an additive for a non-aqueous electrolyte is 0.5% by mass with respect to the total weight of the solution composed of the mixed non-aqueous solvent and the electrolyte. The nonaqueous electrolyte solution was prepared.

(実施例2)
「(非水電解液の調製)」において、化合物1の含有割合を1.0質量%となるようにしたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Example 2)
In “(Preparation of non-aqueous electrolyte)”, a non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that the content ratio of Compound 1 was 1.0% by mass.

(実施例3)
(メタンジスルホン酸ビスピペリジン(化合物2)の作製)
撹拌機、冷却管、温度計及び滴下ロートを備え付けた200mL容の4つ口フラスコに、ピペリジン8.8g(0.103モル)及び1,2−ジメトキシエタン100gを仕込み、1,2−ジメトキシエタン10gに溶解させたメタンジスルホニルクロライド10.0g(0.047モル)を0℃に維持しながら20分間かけて滴下した。引き続き同温度に維持しながら、1,2−ジメトキシエタン10gに溶解させたトリエチルアミン11.4g(0.112モル)を1時間かけて滴下し、同温度に維持しながら終夜撹拌した。
反応終了後、反応液をろ過した後、ろ液にトルエン100.0g及び水50.0gを添加して分液した。得られた有機層より溶媒の一部を25℃で減圧留去し、析出した結晶をろ過し、得られた結晶を乾燥することにより、メタンジスルホン酸ビスピペリジン4.5g(0.014モル)を取得した。メタンジスルホン酸ビスピペリジンの収率は、メタンジスルホニルクロライドに対して30.8%であった。
なお、得られたメタンジスルホン酸ビスピペリジンは、下記の物性を有することから同定することができた。
H−核磁気共鳴スペクトル(溶媒:CDCl)δ(ppm):1.47ppm(dt、8H)、1.51ppm(dt、4H)、2.66ppm(t、8H)、5.73ppm(s、2H)
「(非水電解液の調製)」において、化合物1に代えて、化合物2を含有割合が1.0質量%となるようにして用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
Example 3
(Production of methanepisulfonic acid bispiperidine (compound 2))
Piperidine (8.8 g, 0.103 mol) and 1,2-dimethoxyethane (100 g) were charged into a 200 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a condenser, a thermometer, and a dropping funnel, and 1,2-dimethoxyethane was charged. While maintaining at 0 ° C., 10.0 g (0.047 mol) of methanedisulfonyl chloride dissolved in 10 g was added dropwise over 20 minutes. While maintaining the same temperature, 11.4 g (0.112 mol) of triethylamine dissolved in 10 g of 1,2-dimethoxyethane was added dropwise over 1 hour and stirred overnight while maintaining the same temperature.
After completion of the reaction, the reaction solution was filtered, and then 100.0 g of toluene and 50.0 g of water were added to the filtrate for liquid separation. A part of the solvent was distilled off from the obtained organic layer under reduced pressure at 25 ° C., the precipitated crystals were filtered, and the obtained crystals were dried to give 4.5 g (0.014 mol) of bispiperidine methanedisulfonate. Acquired. The yield of bispiperidine methanedisulfonate was 30.8% based on methanedisulfonyl chloride.
In addition, the obtained methanedisulfonic acid bispiperidine was able to be identified from having the following physical properties.
1 H-nuclear magnetic resonance spectrum (solvent: CDCl 3 ) δ (ppm): 1.47 ppm (dt, 8H), 1.51 ppm (dt, 4H), 2.66 ppm (t, 8H), 5.73 ppm (s 2H)
In “(Preparation of non-aqueous electrolyte)”, non-aqueous electrolysis was carried out in the same manner as in Example 1, except that compound 2 was used instead of compound 1 so that the content ratio was 1.0% by mass. A liquid was prepared.

(実施例4)
(メタンジスルホン酸ビスモルホリン(化合物3)の作製)
撹拌機、冷却管、温度計及び滴下ロートを備え付けた200mL容の4つ口フラスコに、モルホリン9.0g(0.103モル)及び1,2−ジメトキシエタン100gを仕込み、1,2−ジメトキシエタン10gに溶解させたメタンジスルホニルクロライド10.0g(0.047モル)を0℃に維持しながら20分間かけて滴下した。引き続き同温度に維持しながら、1,2−ジメトキシエタン10gに溶解させたトリエチルアミン11.4g(0.112モル)を1時間かけて滴下し、同温度に維持しながら終夜撹拌した。
反応終了後、反応液をろ過した後、ろ液にトルエン100.0g及び水50.0gを添加して分液した。得られた有機層より溶媒の一部を25℃で減圧留去し、析出した結晶をろ過し、得られた結晶を乾燥することにより、メタンジスルホン酸ビスモルホリン8.6g(0.027モル)を取得した。メタンジスルホン酸ビスモルホリンの収率は、メタンジスルホニルクロライドに対して58.2%であった。
なお、得られたメタンジスルホン酸ビスモルホリンは、下記の物性を有することから同定することができた。
H−核磁気共鳴スペクトル(溶媒:CDCl)δ(ppm):3.25(t、8H)、3.64(t、8H)、5.12(s、2H)
「(非水電解液の調製)」において、化合物1に代えて、化合物3を含有割合が1.0質量%となるようにして用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
Example 4
(Preparation of bismorpholine methanedisulfonate (compound 3))
A 200 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a condenser, a thermometer and a dropping funnel was charged with 9.0 g (0.103 mol) of morpholine and 100 g of 1,2-dimethoxyethane, and 1,2-dimethoxyethane was added. While maintaining at 0 ° C., 10.0 g (0.047 mol) of methanedisulfonyl chloride dissolved in 10 g was added dropwise over 20 minutes. While maintaining the same temperature, 11.4 g (0.112 mol) of triethylamine dissolved in 10 g of 1,2-dimethoxyethane was added dropwise over 1 hour and stirred overnight while maintaining the same temperature.
After completion of the reaction, the reaction solution was filtered, and then 100.0 g of toluene and 50.0 g of water were added to the filtrate for liquid separation. A part of the solvent was distilled off from the obtained organic layer under reduced pressure at 25 ° C., the precipitated crystals were filtered, and the obtained crystals were dried to obtain 8.6 g (0.027 mol) of bismorpholine methanedisulfonate. Acquired. The yield of bismorpholine methanedisulfonate was 58.2% based on methanedisulfonyl chloride.
The obtained bismorpholine methanedisulfonate was identified from the following physical properties.
1 H-nuclear magnetic resonance spectrum (solvent: CDCl 3 ) δ (ppm): 3.25 (t, 8H), 3.64 (t, 8H), 5.12 (s, 2H)
In “(Preparation of non-aqueous electrolyte)”, non-aqueous electrolysis was carried out in the same manner as in Example 1, except that compound 3 was used instead of compound 1 so that the content ratio was 1.0 mass%. A liquid was prepared.

(実施例5)
(メタンジスルホン酸ビスチオモルホリン(化合物4)の作製)
撹拌機、冷却管、温度計及び滴下ロートを備え付けた200mL容の4つ口フラスコに、チオモルホリン10.6 g(0.103モル)及び1,2−ジメトキシエタン100gを仕込み、1,2−ジメトキシエタン10gに溶解させたメタンジスルホニルクロライド10.0 g(0.047 モル)を0℃に維持しながら20分間かけて滴下した。引き続き同温度に維持しながら、1,2−ジメトキシエタン10gに溶解させたトリエチルアミン11.4g(0.112モル)を1時間かけて滴下し、同温度に維持しながら終夜撹拌した。
反応終了後、反応液をろ過した後、ろ液にトルエン100.0g及び水50.0gを添加して分液した。得られた有機層より溶媒の一部を25℃で減圧留去し、析出した結晶をろ過し、得られた結晶を乾燥することにより、メタンジスルホン酸ビスチオモルホリン5.3g(0.015モル)を取得した。メタンジスルホン酸ビスチオモルホリンの収率は、メタンジスルホニルクロライドに対して32.5%であった。
なお、得られたメタンジスルホン酸ビスチオモルホリンは、下記の物性を有することから同定することができた。
H−核磁気共鳴スペクトル(溶媒:CDCl)δ(ppm):3.33(t、8H)、3.66(t、8H)、5.13(s、2H)
「(非水電解液の調製)」において、化合物1に代えて、化合物4を含有割合が1.0質量%となるようにして用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Example 5)
(Preparation of bisthiomorpholine methanedisulfonate (compound 4))
A 200 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a condenser, a thermometer and a dropping funnel was charged with 10.6 g (0.103 mol) of thiomorpholine and 100 g of 1,2-dimethoxyethane, and 1,2- 10.0 g (0.047 mol) of methanedisulfonyl chloride dissolved in 10 g of dimethoxyethane was added dropwise over 20 minutes while maintaining the temperature at 0 ° C. While maintaining the same temperature, 11.4 g (0.112 mol) of triethylamine dissolved in 10 g of 1,2-dimethoxyethane was added dropwise over 1 hour and stirred overnight while maintaining the same temperature.
After completion of the reaction, the reaction solution was filtered, and then 100.0 g of toluene and 50.0 g of water were added to the filtrate for liquid separation. A part of the solvent was distilled off from the obtained organic layer under reduced pressure at 25 ° C., the precipitated crystals were filtered, and the obtained crystals were dried to obtain 5.3 g (0.015 mol) of bisdimorpholine methanedisulfonate. ). The yield of bisthiomorpholine methanedisulfonate was 32.5% based on methanedisulfonyl chloride.
In addition, the obtained methanedisulfonic acid bisthiomorpholine was identified from having the following physical properties.
1 H-nuclear magnetic resonance spectrum (solvent: CDCl 3 ) δ (ppm): 3.33 (t, 8H), 3.66 (t, 8H), 5.13 (s, 2H)
In “(Preparation of non-aqueous electrolyte)”, non-aqueous electrolysis was carried out in the same manner as in Example 1, except that Compound 4 was used instead of Compound 1 so that the content ratio was 1.0 mass%. A liquid was prepared.

(実施例6)
(メタンジスルホン酸ビス(1−メチルピペラジン)(化合物5)の作製)
撹拌機、冷却管、温度計及び滴下ロートを備え付けた200mL容の4つ口フラスコに、1−メチルピペラジン10.3g(0.103モル)及び1,2−ジメトキシエタン100gを仕込み、1,2−ジメトキシエタン10gに溶解させたメタンジスルホニルクロライド10.0g(0.047モル)を0℃に維持しながら20分間かけて滴下した。引き続き同温度に維持しながら、1,2−ジメトキシエタン10gに溶解させたトリエチルアミン11.4g(0.113モル)を1時間かけて滴下し、同温度に維持しながら終夜撹拌した。
反応終了後、反応液をろ過した後、ろ液にトルエン100.0g及び水50.0gを添加して分液した。得られた有機層より溶媒の一部を25℃で減圧留去し、析出した結晶をろ過し、得られた結晶を乾燥することにより、メタンジスルホン酸ビス(1−メチルピペラジン)6.7g(0.020モル)を取得した。メタンジスルホン酸ビス(1−メチルピペラジン)の収率は、メタンジスルホニルクロライドに対して41.9%であった。
なお、得られたメタンジスルホン酸ビス(1−メチルピペラジン)は、下記の物性を有することから同定することができた。
H−核磁気共鳴スペクトル(溶媒:CDCl)δ(ppm):3.32(s、6H)3.55(t、8H)、3.67(t、8H)、5.11(s、2H)
「(非水電解液の調製)」において、化合物1に代えて、化合物5を含有割合が1.0質量%となるよう用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Example 6)
(Preparation of bis (1-methylpiperazine) methanedisulfonate (Compound 5))
A 200 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a condenser, a thermometer and a dropping funnel was charged with 10.3 g (0.103 mol) of 1-methylpiperazine and 100 g of 1,2-dimethoxyethane, and 1,2 -10.0 g (0.047 mol) of methanedisulfonyl chloride dissolved in 10 g of dimethoxyethane was added dropwise over 20 minutes while maintaining at 0 ° C. While maintaining the same temperature, 11.4 g (0.113 mol) of triethylamine dissolved in 10 g of 1,2-dimethoxyethane was added dropwise over 1 hour and stirred overnight while maintaining the same temperature.
After completion of the reaction, the reaction solution was filtered, and then 100.0 g of toluene and 50.0 g of water were added to the filtrate for liquid separation. A part of the solvent was distilled off from the obtained organic layer under reduced pressure at 25 ° C., the precipitated crystals were filtered, and the obtained crystals were dried to obtain 6.7 g of bis (1-methylpiperazine) methane disulfonate ( 0.020 mol) was obtained. The yield of bis (1-methylpiperazine) methanedisulfonate was 41.9% based on methanedisulfonyl chloride.
The obtained bis (1-methylpiperazine) methanedisulfonate was identified from the following physical properties.
1 H-nuclear magnetic resonance spectrum (solvent: CDCl 3 ) δ (ppm): 3.32 (s, 6H) 3.55 (t, 8H), 3.67 (t, 8H), 5.11 (s, 2H)
In “(Preparation of non-aqueous electrolyte)”, a non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1, except that Compound 5 was used instead of Compound 1 so that the content was 1.0% by mass. Prepared.

(実施例7)
(1,2−エタンジスルホン酸ビスモルホリン(化合物6)の作製)
撹拌機、冷却管、温度計及び滴下ロートを備え付けた200mL容の4つ口フラスコに、モルホリン8.4g(0.097モル)及び1,2−ジメトキシエタン100gを仕込み、1,2−ジメトキシエタン10gに溶解させた1,2−エタンジスルホニルクロライド10.0g(0.044モル)を0℃に維持しながら20分間かけて滴下した。引き続き同温度に維持しながら、1,2−ジメトキシエタン10gに溶解させたトリエチルアミン10.7g(0.106モル)を1時間かけて滴下し、同温度に維持しながら終夜撹拌した。
反応終了後、反応液をろ過した後、ろ液にトルエン100.0g及び水50.0gを添加して分液した。得られた有機層より溶媒の一部を25℃で減圧留去し、析出した結晶をろ過し、得られた結晶を乾燥することにより、1,2−エタンジスルホン酸ビスモルホリン7.6g(0.023モル)を取得した。1,2−エタンジスルホン酸ビスモルホリンの収率は、1,2−エタンジスルホニルクロライドに対して52.6%であった。
なお、得られた1,2−エタンジスルホン酸ビスモルホリンは、下記の物性を有することから同定することができた。
H−核磁気共鳴スペクトル(溶媒:CDCl)δ(ppm):3.34(t、8H)、3.65(t、8H)、5.02(s、4H)
「(非水電解液の調製)」において、化合物1に代えて、化合物6を含有割合が1.0質量%となるよう用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Example 7)
(Preparation of 1,2-ethanedisulfonic acid bismorpholine (compound 6))
A 200 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a condenser, a thermometer and a dropping funnel was charged with 8.4 g (0.097 mol) of morpholine and 100 g of 1,2-dimethoxyethane, and 1,2-dimethoxyethane was added. 10.0 g (0.044 mol) of 1,2-ethanedisulfonyl chloride dissolved in 10 g was added dropwise over 20 minutes while maintaining the temperature at 0 ° C. While maintaining the same temperature, 10.7 g (0.106 mol) of triethylamine dissolved in 10 g of 1,2-dimethoxyethane was added dropwise over 1 hour and stirred overnight while maintaining the same temperature.
After completion of the reaction, the reaction solution was filtered, and then 100.0 g of toluene and 50.0 g of water were added to the filtrate for liquid separation. A part of the solvent was distilled off from the obtained organic layer under reduced pressure at 25 ° C., the precipitated crystals were filtered, and the obtained crystals were dried to obtain 7.6 g of 1,2-ethanedisulfonic acid bismorpholine (0 0.023 mol) was obtained. The yield of 1,2-ethanedisulfonic acid bismorpholine was 52.6% based on 1,2-ethanedisulfonyl chloride.
The obtained 1,2-ethanedisulfonic acid bismorpholine could be identified from the following physical properties.
1 H-nuclear magnetic resonance spectrum (solvent: CDCl 3 ) δ (ppm): 3.34 (t, 8H), 3.65 (t, 8H), 5.02 (s, 4H)
In “(Preparation of non-aqueous electrolyte)”, a non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that Compound 6 was used instead of Compound 1 so that the content was 1.0% by mass. Prepared.

(比較例1)
実施例1の「(非水電解液の調製)」において、化合物1を用いなかったこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 1)
A non-aqueous electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that Compound 1 was not used in “(Preparation of non-aqueous electrolyte solution)” in Example 1.

(比較例2)
実施例1の「(非水電解液の調製)」において、化合物1に代えて、1,3−プロパンスルトン(PS)を含有割合が1.0質量%となるようにして用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 2)
In Example 1, “(Preparation of nonaqueous electrolyte)”, except that 1,3-propane sultone (PS) was used instead of Compound 1 so that the content ratio was 1.0 mass%. A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1.

(比較例3)
実施例1の「(非水電解液の調製)」において、化合物1に代えて、ビニレンカーボネート(VC)を含有割合が1.0質量%となるようにして用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 3)
In Example 1, “(Preparation of nonaqueous electrolyte)”, Example 1 was used except that vinylene carbonate (VC) was used instead of Compound 1 so that the content ratio was 1.0% by mass. A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as described above.

(比較例4)
ビニレンカーボネート(VC)の含有割合を2.0質量%となるようにしたこと以外は、比較例3と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 4)
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Comparative Example 3 except that the content of vinylene carbonate (VC) was 2.0% by mass.

(比較例5)
実施例1の「(非水電解液の調製)」において、化合物1に代えて、フルオロエチレンカーボネート(FEC)を含有割合が1.0質量%となるようにして用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 5)
In Example 1 “(Preparation of non-aqueous electrolyte)”, Example 1 was used except that instead of Compound 1, fluoroethylene carbonate (FEC) was used so that the content ratio was 1.0% by mass. A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in 1.

(比較例6)
フルオロエチレンカーボネート(FEC)の含有割合を2.0質量%となるようにしたこと以外は、比較例5と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 6)
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Comparative Example 5 except that the content ratio of fluoroethylene carbonate (FEC) was 2.0% by mass.

<評価>
実施例で得られた化合物1〜6、及び、実施例及び比較例で得られた非水電解液について、以下の評価を行った。
<Evaluation>
The following evaluation was performed about the compound 1-6 obtained in the Example, and the nonaqueous electrolyte solution obtained by the Example and the comparative example.

(LUMOエネルギーの測定)
実施例で得られた化合物1〜6について、LUMO(最低空分子軌道)エネルギーを測定するため、Gaussian03ソフトウェアにより、半経験的分子軌道計算を行った。軌道計算により得られた化合物1〜6のLUMOエネルギーを表1に示した。
(Measurement of LUMO energy)
For compounds 1-6 obtained in the examples, semi-empirical molecular orbital calculations were performed with Gaussian 03 software to measure the LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) energy. Table 1 shows LUMO energies of Compounds 1 to 6 obtained by orbit calculation.

Figure 0005953146
Figure 0005953146

表1より、式(1)で表されるジスルホン酸アミド化合物(化合物1〜6)のLUMOエネルギーは約0.15eVから約0.36eVであり、本発明の非水電解液用添加剤にかかるこれらのジスルホン酸アミド化合物は、一般的に用いられる非水電解液の溶媒よりも低いLUMOエネルギーを有していることがわかる(例えば、環状カーボネートや鎖状カーボネート:LUMOエネルギー約1.2eV)。そのため、化合物1〜6を非水電解液用添加剤として非水電解液二次電池等の蓄電デバイスに用いた場合、非水電解液の溶媒よりも先に化合物1〜6の電気化学的還元が起こり、電極上にSEIが形成されるため電解液中の溶媒分子の分解を抑制することができる。その結果、高い抵抗を示す、溶媒の分解被膜が電極上に形成されにくくなり電池特性の向上が期待される。
以上より、本発明の非水電解液用添加剤にかかる式(1)で表されるジスルホン酸アミド化合物は充分に低いLUMOエネルギーを有しており、非水電解液二次電池等の蓄電デバイスの電極上に安定なSEIを形成する新規の非水電解液用添加剤として有効であることを示している。
From Table 1, the LUMO energy of the disulfonic acid amide compounds (compounds 1 to 6) represented by the formula (1) is about 0.15 eV to about 0.36 eV, which depends on the additive for non-aqueous electrolyte of the present invention. It can be seen that these disulfonic acid amide compounds have a LUMO energy lower than that of generally used non-aqueous electrolyte solvents (for example, cyclic carbonates and chain carbonates: LUMO energy of about 1.2 eV). Therefore, when the compounds 1 to 6 are used as an additive for a non-aqueous electrolyte in an electricity storage device such as a non-aqueous electrolyte secondary battery, the electrochemical reduction of the compounds 1 to 6 prior to the solvent of the non-aqueous electrolyte Occurs, and SEI is formed on the electrode, so that decomposition of solvent molecules in the electrolytic solution can be suppressed. As a result, it is difficult to form a solvent-decomposed coating film having high resistance on the electrode, and improvement of battery characteristics is expected.
As described above, the disulfonic acid amide compound represented by the formula (1) according to the additive for a non-aqueous electrolyte of the present invention has a sufficiently low LUMO energy, and an electricity storage device such as a non-aqueous electrolyte secondary battery. The present invention is effective as a novel additive for non-aqueous electrolyte solution that forms stable SEI on these electrodes.

(安定性の評価)
実施例1〜7で得られた化合物1〜6、及び一般的に用いられるフルオロエチレンカーボネート(FEC)について、温度40±2℃、湿度75±5%の恒温恒湿下で90日間の保存試験を行った。各化合物の分解をH−核磁気共鳴スペクトル(H−NMR)で測定し、評価した。結果を表2に示した。
〇:保存前後でH−NMRのピーク変化なし
×:保存前後でH−NMRのピーク変化を確認

Figure 0005953146
(Evaluation of stability)
About the compound 1-6 obtained in Examples 1-7 and the fluoroethylene carbonate (FEC) generally used, the storage test for 90 days under the constant temperature and humidity of temperature 40 +/- 2 degreeC and humidity 75 +/- 5% Went. Decomposition of each compound was determined by 1 H- nuclear magnetic resonance spectra (1 H-NMR), it was evaluated. The results are shown in Table 2.
◯: No 1 H-NMR peak change before and after storage ×: 1 H-NMR peak change before and after storage
Figure 0005953146

(電池の作製)
正極活物質としてLiMn、及び、導電性付与剤としてカーボンブラックを乾式混合し、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を溶解させたN−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に均一に分散させ、スラリーを作製した。得られたそのスラリーを正極集電体となるアルミ金属箔(角型、厚さ20μm)上に塗布後、NMPを蒸発させることにより正極シートを作製した。得られた正極シート中の固形分比率は、質量比で、正極活物質:導電性付与剤:PVDF=80:10:10とした。
一方、負極シートとして、市販の黒鉛塗布電極シート(宝泉社製)を用いた。
各実施例及び各比較例で得られた非水電解液中にて、負極シートと正極シートとを、ポリエチレンからなるセパレータを介して積層し、円筒型二次電池を作製した。
(Production of battery)
Disperse uniformly in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) in which LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material and carbon black as a conductivity imparting agent are dry mixed and polyvinylidene fluoride (PVDF) is dissolved as a binder To prepare a slurry. The obtained slurry was applied on an aluminum metal foil (square shape, thickness 20 μm) serving as a positive electrode current collector, and then NMP was evaporated to prepare a positive electrode sheet. The solid content ratio in the obtained positive electrode sheet was a mass ratio of positive electrode active material: conductivity imparting agent: PVDF = 80: 10: 10.
On the other hand, as the negative electrode sheet, a commercially available graphite coated electrode sheet (manufactured by Hosen Co., Ltd.) was used.
In the non-aqueous electrolyte obtained in each example and each comparative example, the negative electrode sheet and the positive electrode sheet were laminated via a separator made of polyethylene to produce a cylindrical secondary battery.

(放電容量維持率及び内部抵抗比の測定)
得られた各円筒型二次電池に対して、25℃において、充電レートを0.3C、放電レートを0.3C、充電終止電圧を4.2V、及び、放電終止電圧を2.5Vとして充放電サイクル試験を行った。200サイクル後の放電容量維持率(%)及び内部抵抗比を表3に示した。
なお、200サイクル後の「放電容量維持率(%)」とは、200サイクル試験後の放電容量(mAh)を、10サイクル試験後の放電容量(mAh)で割った値に100をかけたものである。また、200サイクル後の「内部抵抗比」とは、サイクル試験前の抵抗を1としたときの、200サイクル試験後の抵抗を相対値で示したものである。
(Measurement of discharge capacity maintenance ratio and internal resistance ratio)
Each cylindrical secondary battery obtained was charged at 25 ° C. with a charge rate of 0.3 C, a discharge rate of 0.3 C, a charge end voltage of 4.2 V, and a discharge end voltage of 2.5 V. A discharge cycle test was conducted. Table 3 shows the discharge capacity retention rate (%) and the internal resistance ratio after 200 cycles.
The “discharge capacity retention rate (%)” after 200 cycles is obtained by multiplying the value obtained by dividing the discharge capacity (mAh) after the 200 cycle test by the discharge capacity (mAh) after the 10 cycle test by 100. It is. The “internal resistance ratio” after 200 cycles represents the resistance after the 200 cycle test as a relative value when the resistance before the cycle test is 1.

Figure 0005953146
Figure 0005953146

表3から、実施例の非水電解液を用いた円筒型二次電池は、比較例の非水電解液を用いた円筒型二次電池と比較してサイクル試験時における放電容量維持率が高いことが分かる。従って、実施例の非水電解液を非水電解液二次電池等に用いた場合、比較例の非水電解液を用いた場合と比較して、非水電解液二次電池等の電極表面上に充放電サイクルに対して安定性の高いSEIが形成していることがわかる。
また、実施例の非水電解液は、比較例の非水電解液に比べて、内部抵抗比が小さいことから、サイクル時による内部抵抗の増加を抑制できることが分かる。
From Table 3, the cylindrical secondary battery using the non-aqueous electrolyte of the example has a higher discharge capacity maintenance rate during the cycle test than the cylindrical secondary battery using the non-aqueous electrolyte of the comparative example. I understand that. Therefore, when the non-aqueous electrolyte of the example is used for a non-aqueous electrolyte secondary battery or the like, the surface of the electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery or the like is compared with the case of using the non-aqueous electrolyte of the comparative example. It can be seen that SEI having high stability with respect to the charge / discharge cycle is formed.
Moreover, since the non-aqueous electrolyte of an Example has a small internal resistance ratio compared with the non-aqueous electrolyte of a comparative example, it turns out that the increase in internal resistance by the time of a cycle can be suppressed.

本発明によれば、保存安定性に優れ、非水電解液二次電池に用いた場合に、電極表面上に安定なSEIを形成してサイクル特性、充放電容量、内部抵抗等の電池特性を改善することができる非水電解液用添加剤を提供することができる。また、本発明によれば、該非水電解液用添加剤を含む非水電解液、及び、該非水電解液を用いた蓄電デバイスを提供することができる。 According to the present invention, when used in a non-aqueous electrolyte secondary battery, the battery characteristics such as cycle characteristics, charge / discharge capacity, and internal resistance are formed by forming stable SEI on the electrode surface when used in a non-aqueous electrolyte secondary battery. An additive for non-aqueous electrolyte that can be improved can be provided. Moreover, according to this invention, the nonaqueous electrolyte containing this additive for nonaqueous electrolytes, and the electrical storage device using this nonaqueous electrolyte can be provided.

1 非水電解液二次電池
2 正極集電体
3 正極活物質層
4 正極板
5 負極集電体
6 負極活物質層
7 負極板
8 非水電解液
9 セパレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonaqueous electrolyte secondary battery 2 Positive electrode collector 3 Positive electrode active material layer 4 Positive electrode plate 5 Negative electrode collector 6 Negative electrode active material layer 7 Negative electrode plate 8 Nonaqueous electrolyte 9 Separator

Claims (9)

下記式(1)で表されるジスルホン酸アミド化合物からなることを特徴とする非水電解液用添加剤。
Figure 0005953146
式(1)中、X及びXは、それぞれ独立し、炭素数1〜6のアルキレン基、又は、炭素鎖中若しくは鎖端に、酸素原子、置換基を有していてもよい窒素原子、若しくは、硫黄原子を有する炭素数1〜6のアルキレン基を示す。Aは、C(2m−n)を示し、mは1〜6の整数であり、nは0〜12の整数であり、Zは置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基、シリル基、ホスホン酸エステル基、アシル基、シアノ基、又は、ニトロ基を示す。
A non-aqueous electrolyte additive comprising a disulfonic acid amide compound represented by the following formula (1).
Figure 0005953146
In formula (1), X 1 and X 2 are each independently an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a nitrogen atom which may have an oxygen atom or a substituent in the carbon chain or at the chain end. Or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms having a sulfur atom. A represents C m H (2m-n) Z n, m is an integer from 1 to 6, n is an integer of 0 to 12, Z is is optionally also be from 1 to 4 carbon atoms substituted An alkyl group, a silyl group, a phosphonic acid ester group, an acyl group, a cyano group, or a nitro group is shown.
請求項1記載の非水電解液用添加剤、非水溶媒、及び、電解質を含有することを特徴とする非水電解液。 A non-aqueous electrolyte comprising the additive for non-aqueous electrolyte according to claim 1, a non-aqueous solvent, and an electrolyte. 非水溶媒は、非プロトン性溶媒であることを特徴とする請求項2記載の非水電解液。 The nonaqueous electrolytic solution according to claim 2, wherein the nonaqueous solvent is an aprotic solvent. 非プロトン性溶媒は、環状カーボネート、鎖状カーボネート、脂肪族カルボン酸エステル、ラクトン、ラクタム、環状エーテル、鎖状エーテル、スルホン、及び、これらのハロゲン誘導体からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項3記載の非水電解液。 The aprotic solvent is at least one selected from the group consisting of cyclic carbonates, chain carbonates, aliphatic carboxylic acid esters, lactones, lactams, cyclic ethers, chain ethers, sulfones, and halogen derivatives thereof. The non-aqueous electrolyte according to claim 3. 電解質は、リチウム塩を含有することを特徴とする請求項2、3又は4記載の非水電解液。 The non-aqueous electrolyte according to claim 2, 3 or 4, wherein the electrolyte contains a lithium salt. リチウム塩は、LiAlCl、LiBF、LiPF、LiClO、LiAsF、及び、LiSbFからなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項5記載の非水電解液。 Lithium salt, LiAlCl 4, LiBF 4, LiPF 6, LiClO 4, LiAsF 6, and the nonaqueous electrolytic solution according to claim 5, wherein the at least one selected from the group consisting of LiSbF 6. 請求項2、3、4、5又は6記載の非水電解液、正極、及び、負極を備えたことを特徴とする蓄電デバイス。 An electricity storage device comprising the nonaqueous electrolytic solution according to claim 2, 3, 4, 5 or 6, a positive electrode, and a negative electrode. 蓄電デバイスがリチウムイオン電池である、請求項7記載の蓄電デバイス。 The electricity storage device according to claim 7, wherein the electricity storage device is a lithium ion battery. 蓄電デバイスがリチウムイオンキャパシタである、請求項7記載の蓄電デバイス。
The electricity storage device according to claim 7, wherein the electricity storage device is a lithium ion capacitor.
JP2012151428A 2011-07-07 2012-07-05 Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device Active JP5953146B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012151428A JP5953146B2 (en) 2012-07-05 2012-07-05 Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device
CN201280001434.2A CN103004006B (en) 2011-07-07 2012-07-06 Additive for nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte, and electricity storage device
KR1020127026451A KR101313398B1 (en) 2011-07-07 2012-07-06 Additive for nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte, and electrical storage device
US14/131,132 US10050304B2 (en) 2011-07-07 2012-07-06 Additive for nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte, and electricity storage device
EP12807104.0A EP2731187B1 (en) 2011-07-07 2012-07-06 Additive for nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte, and electricity storage device
PCT/JP2012/067324 WO2013005828A1 (en) 2011-07-07 2012-07-06 Additive for nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte, and electricity storage device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012151428A JP5953146B2 (en) 2012-07-05 2012-07-05 Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014013728A JP2014013728A (en) 2014-01-23
JP5953146B2 true JP5953146B2 (en) 2016-07-20

Family

ID=50109287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012151428A Active JP5953146B2 (en) 2011-07-07 2012-07-05 Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5953146B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6081263B2 (en) * 2013-03-28 2017-02-15 住友精化株式会社 Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device
JP6081264B2 (en) * 2013-03-28 2017-02-15 住友精化株式会社 Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device
US10615456B2 (en) 2015-11-06 2020-04-07 Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. Additive for nonaqueous electrolyte solutions, nonaqueous electrolyte solution and electricity storage device
CN111883835B (en) * 2020-07-24 2023-05-23 香河昆仑新能源材料股份有限公司 Non-aqueous electrolyte of lithium ion battery and lithium ion battery

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4345643B2 (en) * 2003-12-15 2009-10-14 日本電気株式会社 Secondary battery
JP4876417B2 (en) * 2005-03-29 2012-02-15 日本電気株式会社 Secondary battery electrolyte and secondary battery using the same
JP5169400B2 (en) * 2008-04-07 2013-03-27 Necエナジーデバイス株式会社 Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same
JP5305446B2 (en) * 2009-03-19 2013-10-02 Necエナジーデバイス株式会社 Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014013728A (en) 2014-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7102018B2 (en) Electrolytes for power storage devices and non-aqueous electrolytes
JP6081264B2 (en) Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device
WO2013005828A1 (en) Additive for nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte, and electricity storage device
KR20180050373A (en) An additive for a non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte,
WO2018016195A1 (en) Additive for nonaqueous electrolyte solutions, nonaqueous electrolyte solution and electricity storage device
JP5982201B2 (en) Disulfonic acid benzylamide compound, additive for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device
JP5982202B2 (en) Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device
CN108352572B (en) Additive for nonaqueous electrolyte solution, and electricity storage device
JP5953146B2 (en) Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device
JP6066645B2 (en) Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device
JP5877109B2 (en) Phosphorus-containing sulfonic acid ester compound, additive for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device
JP5986829B2 (en) Halogen atom-containing disulfonate compound, additive for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device
JP6017803B2 (en) Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device
JP6081262B2 (en) Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device
WO2019088127A1 (en) Additive for nonaqueous electrolyte solutions, nonaqueous electrolyte solution and electricity storage device
JP5877110B2 (en) Phosphorus-containing sulfonic acid amide compound, additive for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device
JP7166258B2 (en) Additive for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte, and power storage device
JP2017183067A (en) Additive for nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte, and electric storage device
JP2016192382A (en) Additive for nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte, and power storage device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150623

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160607

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160613

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5953146

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250