JP6035776B2 - Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery using the same - Google Patents
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Description
本発明は、非水系電解液及びそれを用いたリチウム二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and a lithium secondary battery using the same.
リチウム二次電池はエネルギー密度が高く、しかも自己放電を起こしにくいという利点がある。そこで近年、携帯電話やノートパソコン、PDA等の民生用モバイル機器用の電源その他に広く利用されている。
通常のリチウム二次電池用の電解液は、支持電解質であるリチウム塩と非水系有機溶媒を主成分とする。用いられる非水系有機溶媒は、リチウム塩を解離させるために高い誘電率を有すること、広い温度領域で高いイオン伝導度を発現させること、及び、電池中で安定であること等が要求される。これらの要求を一つの溶媒で達成するのは困難であるので、通常は、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等に代表される高沸点溶媒と、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の低沸点溶媒とを組み合わせて、非水溶媒として使用している。
Lithium secondary batteries have the advantages of high energy density and less self-discharge. Therefore, in recent years, it has been widely used as a power source for consumer mobile devices such as mobile phones, notebook computers, and PDAs.
An electrolytic solution for a normal lithium secondary battery has a lithium salt as a supporting electrolyte and a non-aqueous organic solvent as main components. The non-aqueous organic solvent used is required to have a high dielectric constant in order to dissociate the lithium salt, to exhibit high ionic conductivity in a wide temperature range, and to be stable in the battery. Since it is difficult to achieve these requirements with a single solvent, usually a combination of a high boiling point solvent typified by propylene carbonate, ethylene carbonate and the like and a low boiling point solvent such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, Used as a non-aqueous solvent.
また、リチウム二次電池は、初期容量、レート特性、サイクル特性、高温保存特性、低温特性、連続充電特性、自己放電特性、過充電防止特性等の様々な特性が必要とされ、これらの特性を改良するために種々の助剤を電解液に少量含有させる方法がこれまで数多く報告されてきた。例えば助剤としてイソシアネートを含有させることが提案されている。特許文献1では、1,3−ジイソシアナト−4−メチルベンゼンに代表されるイソシアナト基を有する化合物を含有した電解液を用いることで60℃での保存特性が改善されることが開示されている。また特許文献2には、ヘキサメチレンジイソシアネート等のイソシアネートを含有した電解液を用いることでサイクル特性が改善されることが開示されている。また特許文献3には、鎖状イソシアネートと不飽和環状炭酸エステルとを含有した電解液を用いることでサイクル特性が改善されることが開示されている。 In addition, lithium secondary batteries require various characteristics such as initial capacity, rate characteristics, cycle characteristics, high temperature storage characteristics, low temperature characteristics, continuous charge characteristics, self-discharge characteristics, and overcharge prevention characteristics. Many methods have been reported so far for improving the amount of various auxiliary agents contained in the electrolyte for improvement. For example, it has been proposed to contain isocyanate as an auxiliary agent. Patent Document 1 discloses that storage characteristics at 60 ° C. are improved by using an electrolytic solution containing a compound having an isocyanato group represented by 1,3-diisocyanato-4-methylbenzene. Patent Document 2 discloses that cycle characteristics are improved by using an electrolyte containing an isocyanate such as hexamethylene diisocyanate. Patent Document 3 discloses that cycle characteristics are improved by using an electrolytic solution containing a chain isocyanate and an unsaturated cyclic carbonate.
また特許文献4には、ヘキサメチレンジイソシアネート等のジイソシアネートを含有した電解液を用いることで保存ガスが抑制され、サイクル特性も改善されることが開示されている。また特許文献5にはケイ素合金負極を用い、ジイソシアネートとフッ素化環状カーボネートとを含有した電解液を用いることでサイクル特性及びレート特性が改善されることが開示されている。 Patent Document 4 discloses that the use of an electrolyte containing a diisocyanate such as hexamethylene diisocyanate suppresses the storage gas and improves the cycle characteristics. Patent Document 5 discloses that cycle characteristics and rate characteristics are improved by using a silicon alloy negative electrode and using an electrolytic solution containing diisocyanate and a fluorinated cyclic carbonate.
近年、リチウム二次電池に対する高性能化への要求はますます高くなっており、高容量、サイクル特性、高温保存特性、連続充電特性、過充電特性等の諸特性を、高い次元で共に達成することが求められている。これらの諸特性を改善する手法は数多く提案されているが、実用に耐えうるレベルの報告例は少ない。本発明者らが検討したところ、特許文献1〜5に開示されている技術は、高温保存試験における諸特性を両立させるには不十分で
あった。
In recent years, the demand for higher performance of lithium secondary batteries has been increasing, and various characteristics such as high capacity, cycle characteristics, high-temperature storage characteristics, continuous charge characteristics, and overcharge characteristics can be achieved together at a high level. It is demanded. A number of methods for improving these characteristics have been proposed, but there are few reported examples that can withstand practical use. When the present inventors examined, the technique currently disclosed by patent documents 1-5 was inadequate to make the various characteristics in a high temperature storage test compatible.
本発明は上記の課題に鑑みて創案されたもので、高温保存試験における諸特性を大幅に改善させたリチウム二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a lithium secondary battery in which various characteristics in a high-temperature storage test are greatly improved.
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、鎖状カルボン酸エステルを該非水系電解液の質量に対して5〜70質量%含有し、さらにイソシアネート基を2つ
以上有する化合物を含有する非水系電解液を用いることによりサイクル特性、保存特性及び連続充電特性などの諸特性、中でも高温保存特性の諸特性を改善できることを見出し、本発明を完成させた。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention contain a chain carboxylic acid ester in an amount of 5 to 70% by mass with respect to the mass of the nonaqueous electrolytic solution, and two or more isocyanate groups. It has been found that various characteristics such as cycle characteristics, storage characteristics and continuous charge characteristics, in particular, various characteristics such as high temperature storage characteristics can be improved by using a non-aqueous electrolyte containing a compound having the present invention, and the present invention has been completed.
即ち、本発明の要旨は、以下に示す通りである。
リチウム塩が非水系有機溶媒に溶解されてなる非水系電解液であって、該非水系電解液が鎖状カルボン酸エステルを該非水系電解液の質量に対して5〜70質量%含有し、不飽和
環状カーボネートを該非水系電解液の質量に対して0.001〜10質量%含有し、さらにイソ
シアネート基を2つ以上有する化合物を含有することを特徴とする非水系電解液(但し、非水系電解液がヘキサメチレンジイソシアネートを含む場合を除く)に存する。
このとき、イソシアネート基を2つ以上有する化合物の含有量が、該非水電解液の質量に対して0.001〜10質量%であることが好ましい。
また、鎖状カルボン酸エステルが下記一般式(1)で表される鎖状カルボン酸エステルであることが好ましい。
That is, the gist of the present invention is as follows.
A non-aqueous electrolyte solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous organic solvent, the non-aqueous electrolyte solution containing a chain carboxylic acid ester in an amount of 5 to 70% by mass with respect to the mass of the non-aqueous electrolyte solution, and unsaturated
A non-aqueous electrolyte solution containing 0.001 to 10% by mass of cyclic carbonate with respect to the mass of the non-aqueous electrolyte solution and further containing a compound having two or more isocyanate groups (provided that the non-aqueous electrolyte solution is hexagonal). Except when it contains methylene diisocyanate) .
At this time, it is preferable that content of the compound which has two or more isocyanate groups is 0.001-10 mass% with respect to the mass of this non-aqueous electrolyte.
The chain carboxylic acid ester is preferably a chain carboxylic acid ester represented by the following general formula (1).
R1COOR2 (1)
(式中、R1及びR2はそれぞれ独立して、フッ素置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基である)
また、該非水系電解液がさらにモノフルオロリン酸塩、及びジフルオロリン酸塩から選ばれる少なくとも1種以上を該非水電解液の質量に対して0.001〜10質量%含有することが好ましい。
R 1 COOR 2 (1)
(Wherein R 1 and R 2 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted with fluorine)
Further, it is preferable that the nonaqueous electrolytic solution mode Nofuruororin salt Moreover, and containing 0.001 to 10% by weight, based on the weight of the non-aqueous electrolyte at least one selected from difluoromethyl phosphate.
さらには、該非水系電解液がフッ素置換環状カーボネートを該非水電解液の質量に対して0.001〜30質量%含有することが好ましい。
また本発明の別の要旨は、正極と、負極と、本発明の非水系電解液とを備えたリチウム二次電池に存する。
Furthermore, it is preferable that the non-aqueous electrolyte contains 0.001 to 30% by mass of a fluorine-substituted cyclic carbonate with respect to the mass of the non-aqueous electrolyte.
Another gist of the present invention resides in a lithium secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and the nonaqueous electrolytic solution of the present invention.
本発明によれば、リチウム二次電池に使用した際に、高容量、サイクル特性、高温保存特性、連続充電特性、過充電特性等の諸特性、中でも高温保存特性を大幅に向上させることができる非水系電解液及び該電解液を用いた上記諸特性が向上されたリチウム二次電池を提供することができる。 According to the present invention, when used in a lithium secondary battery, various characteristics such as high capacity, cycle characteristics, high temperature storage characteristics, continuous charge characteristics, overcharge characteristics, and particularly high temperature storage characteristics can be greatly improved. A non-aqueous electrolyte solution and a lithium secondary battery using the electrolyte solution and improved in the above characteristics can be provided.
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。
本発明の非水系電解液はリチウム塩と非水系有機溶媒を主成分とする。また、本発明のリチウム二次電池は、非水系電解液と、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極とを備えて構成される。また、本発明のリチウム二次電池はその他の構成要素を備えていても良い。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention contains a lithium salt and a non-aqueous organic solvent as main components. In addition, the lithium secondary battery of the present invention includes a non-aqueous electrolyte, and a positive electrode and a negative electrode that can occlude and release lithium ions. In addition, the lithium secondary battery of the present invention may include other components.
[I.非水系電解液]
本発明の非水系電解液(以下適宜、「本発明における非水系電解液」という)は、リチウム塩が非水系有機溶媒(以下適宜、「本発明における非水系有機溶媒」に溶解されてなる非水系電解液であって、該非水系電解液が鎖状カルボン酸エステル(以下適宜、「本発明における鎖状カルボン酸エステル」という)を該非水系電解液の質量に対して5〜70質
量%含有し、さらにイソシアネート基を2つ以上有する化合物(以下適宜、「本発明におけるイソシアネート基を2つ以上有する化合物」という)を含有することを特徴とする非水系電解液である。
[I. Non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention (hereinafter appropriately referred to as “non-aqueous electrolyte solution in the present invention”) is a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous organic solvent (hereinafter appropriately referred to as “non-aqueous organic solvent in the present invention”). It is an aqueous electrolyte solution, and the non-aqueous electrolyte solution contains a chain carboxylic acid ester (hereinafter appropriately referred to as “chain carboxylic acid ester in the present invention”) in an amount of 5 to 70% by mass with respect to the mass of the non-aqueous electrolyte solution. Furthermore, it is a non-aqueous electrolytic solution characterized by containing a compound having two or more isocyanate groups (hereinafter referred to as “compound having two or more isocyanate groups in the present invention” as appropriate).
[1.イソシアネート基を2つ以上有する化合物]
[1−1.種類]
本発明におけるイソシアネート基を2つ以上有する化合物は、分子内にイソシアナト基を2つ以上有する化合物であれば特に制限はない。好ましくは分子内にイソシアナト基を2つ以上4つ以下有する化合物であり、さらに好ましくは分子内にイソシアナト基を2つ以上3つ以下有する化合物である。
分子内にイソシアナト基を2つ有する化合物としては、下記一般式(2)で表されるものが好ましい。
[1. Compound having two or more isocyanate groups]
[1-1. type]
The compound having two or more isocyanate groups in the present invention is not particularly limited as long as it is a compound having two or more isocyanate groups in the molecule. Preferred are compounds having 2 or more and 4 or less isocyanato groups in the molecule, and more preferred are compounds having 2 or more and 3 or less isocyanato groups in the molecule.
As the compound having two isocyanato groups in the molecule, those represented by the following general formula (2) are preferable.
NCO−X−NCO (2)
(式中、Xはフッ素で置換されていても良い炭素数1〜16の炭化水素基である)
上記一般式(2)において、Xはフッ素で置換されていても良い炭素数1〜16の炭化水素基である。Xの炭素数は好ましくは2以上、より好ましくは3以上、特に好ましくは4以上であり、また好ましくは14以下、より好ましくは12以下、特に好ましくは10以下、最も好ましくは8以下である。またXの種類については炭化水素基である限り特に限定されない。脂肪族鎖状アルキレン基、脂肪族環状アルキレン基及び芳香環含有炭化水素基のいずれであっても良いが、好ましくは脂肪族鎖状アルキレン基、脂肪族環状アルキレン基、より好ましくは脂肪族鎖状アルキレン基である。
NCO-X-NCO (2)
(Wherein X is a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms which may be substituted with fluorine)
In the said General formula (2), X is a C1-C16 hydrocarbon group which may be substituted by the fluorine. The carbon number of X is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, particularly preferably 4 or more, and is preferably 14 or less, more preferably 12 or less, particularly preferably 10 or less, and most preferably 8 or less. The type of X is not particularly limited as long as it is a hydrocarbon group. Any of an aliphatic chain alkylene group, an aliphatic cyclic alkylene group and an aromatic ring-containing hydrocarbon group may be used, but preferably an aliphatic chain alkylene group, an aliphatic cyclic alkylene group, more preferably an aliphatic chain An alkylene group;
分子内にイソシアナト基を2つ有する化合物の具体例を挙げると、
エチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、等の直鎖ポリメチレンジイソシアネート類;メチルテトラメチレンジイソシアナート、ジメチルテトラメチレンジイソシアナート、トリメチルテトラメチレンジイソシアナート、メチルヘキサメチレンジイソシアナート、ジメチルヘキサメチレンジイソシアナート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、メチルオクタメチレンジイソシアナート、ジメチルオクタメチレンジイソシアナート、トリメチルオクタメチレンジイソシアナート、等の分岐アルキレンジイソシアネート類;1,4−ジイソシアナト−2−ブテン、1,5−ジイソシアナト−2−ペンテン、1,5−ジイソシアナト−3−ペンテン、1,6−ジイソシアナト−2−ヘキセン、1,6−ジイソシアナト−3−ヘキセン、1,8−ジイソシアナト−2−オクテン、1,8−ジイソシアナト−3−オクテン、1,8−ジイソシアナト−4−オクテン、等のジイソシアナトアルケン類;1,3−ジイソシアナト−2−フルオロプロパン、1,3−ジイソシアナト−2,2−ジフルオロプロパン、1,4−ジイソシアナト−2−フルオロブタン、1,4−ジイソシアナト−2,2−ジフルオロブタン、1,4−ジイソシアナト−2,3−ジフルオロブタン、1,6−ジイソシアナト−2−フルオロヘキサン、1,6−ジイソシアナト−3−フルオロヘキサン、1,6−ジイソシアナト−2,2−ジフルオロヘキサン、1,6−ジイソシアナト−2,3−ジフルオロヘキサン、1,6−ジイソシアナト−2,4−ジフルオロヘキサン、1,6−ジイソシアナト−2,5−ジフルオロヘキサン、1,6−ジイソシアナト−3,3−ジフルオロヘキサン、1,6−ジイソシアナト−3,4−ジフルオロヘキサン、1,8−ジイソシアナト−2−
フルオロオクタン、1,8−ジイソシアナト−3−フルオロオクタン、1,8−ジイソシアナト−4−フルオロオクタン、1,8−ジイソシアナト−2,2−ジフルオロオクタン、1,8−ジイソシアナト−2,3−ジフルオロオクタン、1,8−ジイソシアナト−2,4−ジフルオロオクタン、1,8−ジイソシアナト−2,5−ジフルオロオクタン、1,8−ジイソシアナト−2,6−ジフルオロオクタン、1,8−ジイソシアナト−2,7−ジフルオロオクタン、等のフッ素置換ジイソシアナトアルカン類;1,2−ジイソシアナトシクロペンタン、1,3−ジイソシアナトシクロペンタン、1,2−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,4−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,2−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン−2,2'−ジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタン−2
,4'−ジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタン−3,3'−ジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタン−4,4'−ジイソシアナート、等のシクロアルカン環含有ジイソシ
アネート類;1,2−フェニレンジイソシアナート、1,3−フェニレンジイソシアナート、1,4−フェニレンジイソシアナート、トリレン−2,3−ジイソシアナート、トリレン−2,4−ジイソシアナート、トリレン−2,5−ジイソシアナート、トリレン−2,6−ジイソシアナート、トリレン−3,4−ジイソシアナート、トリレン−3,5−ジイソシアナート、1,2−ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン、1,3−ビス(イソシア
ナトメチル)ベンゼン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン、2,4−ジイソシ
アナトビフェニル、2,6−ジイソシアナトビフェニル、2,2'−ジイソシアナトビフ
ェニル、3,3'−ジイソシアナトビフェニル、4,4'−ジイソシアナト−2−メチルビフェニル、4,4'−ジイソシアナト−3−メチルビフェニル、4,4'−ジイソシアナト−3,3'−ジメチルビフェニル、4,4'−ジイソシアナトジフェニルメタン、4,4'−ジイソシアナト−2−メチルジフェニルメタン、4,4'−ジイソシアナト−3−メチル
ジフェニルメタン、4,4'−ジイソシアナト−3,3'−ジメチルジフェニルメタン、1
,5−ジイソシアナトナフタレン、1,8−ジイソシアナトナフタレン、2,3−ジイソシアナトナフタレン、1,5−ビス(イソシアナトメチル)ナフタレン、1,8−ビス(イ
ソシアナトメチル)ナフタレン、2,3−ビス(イソシアナトメチル)ナフタレン等の芳香
環含有ジイソシアネート類;
などが挙げられる。これらの中でも、詳細は[9.メカニズム]の項で詳述するように、鎖状カルボン酸エステルとともに形成したハイブリッド被膜の安定性が高いという観点から、
As a specific example of a compound having two isocyanato groups in the molecule,
Linear polymethylene diisocyanates such as ethylene diisocyanate, trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, heptamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, tetradecamethylene diisocyanate; methyl Tetramethylene diisocyanate, dimethyltetramethylene diisocyanate, trimethyltetramethylene diisocyanate, methylhexamethylene diisocyanate, dimethylhexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, methyloctamethylene diisocyanate, dimethyloctane Methylene diisocyana Branched alkylene diisocyanates such as trimethyloctamethylene diisocyanate; 1,4-diisocyanato-2-butene, 1,5-diisocyanato-2-pentene, 1,5-diisocyanato-3-pentene, 1,6- Diisocyanates such as diisocyanato-2-hexene, 1,6-diisocyanato-3-hexene, 1,8-diisocyanato-2-octene, 1,8-diisocyanato-3-octene, 1,8-diisocyanato-4-octene Natoalkenes; 1,3-diisocyanato-2-fluoropropane, 1,3-diisocyanato-2,2-difluoropropane, 1,4-diisocyanato-2-fluorobutane, 1,4-diisocyanato-2,2-difluoro Butane, 1,4-diisocyanato-2,3-difluorobutane, 1,6 Diisocyanato-2-fluorohexane, 1,6-diisocyanato-3-fluorohexane, 1,6-diisocyanato-2,2-difluorohexane, 1,6-diisocyanato-2,3-difluorohexane, 1,6-diisocyanato- 2,4-difluorohexane, 1,6-diisocyanato-2,5-difluorohexane, 1,6-diisocyanato-3,3-difluorohexane, 1,6-diisocyanato-3,4-difluorohexane, 1,8- Diisocyanato-2-
Fluorooctane, 1,8-diisocyanato-3-fluorooctane, 1,8-diisocyanato-4-fluorooctane, 1,8-diisocyanato-2,2-difluorooctane, 1,8-diisocyanato-2,3-difluorooctane 1,8-diisocyanato-2,4-difluorooctane, 1,8-diisocyanato-2,5-difluorooctane, 1,8-diisocyanato-2,6-difluorooctane, 1,8-diisocyanato-2,7- Fluorine-substituted diisocyanatoalkanes such as difluorooctane; 1,2-diisocyanatocyclopentane, 1,3-diisocyanatocyclopentane, 1,2-diisocyanatocyclohexane, 1,3-diisocyanatocyclohexane 1,4-diisocyanatocyclohexane, 1,2-bis ( Socia isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, dicyclohexylmethane-2,2'-diisocyanate, dicyclohexylmethane -2
Cycloalkane ring-containing diisocyanates such as 1,4′-diisocyanate, dicyclohexylmethane-3,3′-diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate, 1,2-phenylene diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, tolylene-2,3-diisocyanate, tolylene-2,4-diisocyanate, tolylene-2,5-diisocyanate, tolylene- 2,6-diisocyanate, tolylene-3,4-diisocyanate, tolylene-3,5-diisocyanate, 1,2-bis (isocyanatomethyl) benzene, 1,3-bis (isocyanatomethyl) Benzene, 1,4-bis (isocyanatomethyl) benzene, 2,4-diisocyanatobiphenyl, 2,6-diiso Anatobiphenyl, 2,2′-diisocyanatobiphenyl, 3,3′-diisocyanatobiphenyl, 4,4′-diisocyanato-2-methylbiphenyl, 4,4′-diisocyanato-3-methylbiphenyl, 4,4 '-Diisocyanato-3,3'-dimethylbiphenyl, 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, 4,4'-diisocyanato-2-methyldiphenylmethane, 4,4'-diisocyanato-3-methyldiphenylmethane, 4,4'-Diisocyanato-3,3'-dimethyldiphenylmethane, 1
, 5-diisocyanatonaphthalene, 1,8-diisocyanatonaphthalene, 2,3-diisocyanatonaphthalene, 1,5-bis (isocyanatomethyl) naphthalene, 1,8-bis (isocyanatomethyl) naphthalene, Aromatic ring-containing diisocyanates such as 2,3-bis (isocyanatomethyl) naphthalene;
Etc. Among these, details are given in [9. From the viewpoint of high stability of the hybrid film formed with the chain carboxylic acid ester, as detailed in the section “Mechanism”,
エチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、等の直鎖ポリメチレンジイソシアネート類;メチルテトラメチレンジイソシアナート、ジメチルテトラメチレンジイソシアナート、トリメチルテトラメチレンジイソシアナート、メチルヘキサメチレンジイソシアナート、ジメチルヘキサメチレンジイソシアナート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、メチルオクタメチレンジイソシアナート、ジメチルオクタメチレンジイソシアナート、トリメチルオクタメチレンジイソシアナート、等の分岐アルキレンジイソシアネート類;1,2−ジイソシアナトシクロペンタン、1,3−ジイソシアナトシクロペンタン、1,2−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,4−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,2−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン−2,2'−ジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタン−2,4'−ジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタン−3,3'−ジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタン−4,4'−ジイソシアナート、等のシクロアルカン環含有ジイソシアネート類;
が好ましく、さらには
Linear polymethylene diisocyanates such as ethylene diisocyanate, trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, heptamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, tetradecamethylene diisocyanate; methyl Tetramethylene diisocyanate, dimethyltetramethylene diisocyanate, trimethyltetramethylene diisocyanate, methylhexamethylene diisocyanate, dimethylhexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, methyloctamethylene diisocyanate, dimethyloctane Methylene diisocyana Branched alkylene diisocyanates such as trimethyloctamethylene diisocyanate; 1,2-diisocyanatocyclopentane, 1,3-diisocyanatocyclopentane, 1,2-diisocyanatocyclohexane, 1,3-di Isocyanatocyclohexane, 1,4-diisocyanatocyclohexane, 1,2-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, dicyclohexyl Cyclohexane such as methane-2,2′-diisocyanate, dicyclohexylmethane-2,4′-diisocyanate, dicyclohexylmethane-3,3′-diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate, etc. Alkane ring-containing diisocyanate Kind;
Is preferred, and
テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、から選ばれる直鎖ポリメチレンジイソシアネート類;1,2−ジイソシアナトシクロペンタン、1,3−ジイソシアナトシクロペンタン、1,2−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,4−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,2−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン−2,2'−ジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタン−2,4'−ジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタン−3,3'−ジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタ
ン−4,4'−ジイソシアナート、から選ばれるシクロアルカン環含有ジイソシアネート
類;
が特に好ましい。
分子内にイソシアナト基を3つ有する化合物としては、下記一般式(3)〜(5)で表されるものが好ましい。
Linear polymethylene diisocyanates selected from tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, heptamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate; 1,2-diisocyanatocyclopentane, 1,3-diisocyanatocyclopentane, 1,2-diisocyanatocyclohexane, 1,3-diisocyanatocyclohexane, 1,4-diisocyanatocyclohexane, 1,2-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane 4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, dicyclohexylmethane-2,2′-diisocyanate, dicyclohexylmethane-2,4′-diisocyanate, dicyclohexylmeta 3,3'-diisocyanate, cycloalkane ring containing diisocyanates selected from dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate;
Is particularly preferred.
As the compound having three isocyanato groups in the molecule, those represented by the following general formulas (3) to (5) are preferable.
(式中、Yはフッ素で置換されていても良い炭素数3〜16の炭化水素基である) (In the formula, Y is a hydrocarbon group having 3 to 16 carbon atoms which may be substituted with fluorine)
(式中、Z1はフッ素で置換されていても良い炭素数1〜16の炭化水素基である) (In the formula, Z 1 is a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms which may be substituted with fluorine)
(式中、Z2はフッ素で置換されていても良い炭素数1〜16の炭化水素基である)
上記一般式(3)において、Yはフッ素で置換されていても良い炭素数3〜16の炭化水素基である。Yの炭素数は好ましくは4以上、より好ましくは5以上、特に好ましくは6以上であり、また好ましくは14以下、より好ましくは12以下、特に好ましくは10以下、最も好ましくは8以下である。またYの種類については炭化水素基である限り特に限定されない。脂肪族鎖状アルキレン基、脂肪族環状アルキレン基及び芳香環含有炭化水素基のいずれであっても良いが、好ましくは脂肪族鎖状アルキレン基、脂肪族環状アルキレン基である。
(In the formula, Z 2 is a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms which may be substituted with fluorine)
In the said General formula (3), Y is a C3-C16 hydrocarbon group which may be substituted by the fluorine. The carbon number of Y is preferably 4 or more, more preferably 5 or more, particularly preferably 6 or more, and is preferably 14 or less, more preferably 12 or less, particularly preferably 10 or less, and most preferably 8 or less. The type of Y is not particularly limited as long as it is a hydrocarbon group. Any of an aliphatic chain alkylene group, an aliphatic cyclic alkylene group and an aromatic ring-containing hydrocarbon group may be used, but an aliphatic chain alkylene group and an aliphatic cyclic alkylene group are preferred.
Yの具体例を挙げると、以下の通りである。 Specific examples of Y are as follows.
これらの中でも詳細は[9.メカニズム]の項で詳述するように、鎖状カルボン酸エステルとともに形成したハイブリッド被膜の安定性が高いという観点から、 For details, see [9. From the viewpoint of high stability of the hybrid film formed with the chain carboxylic acid ester, as detailed in the section “Mechanism”,
がより好ましい。
上記一般式(4)において、Z1はフッ素で置換されていても良い炭素数1〜16の炭
化水素基である。Z1の炭素数は好ましくは2以上、より好ましくは3以上、特に好まし
くは4以上であり、また好ましくは14以下、より好ましくは12以下、特に好ましくは10以下、最も好ましくは8以下である。またZ1の種類については炭化水素基である限
り特に限定されない。脂肪族鎖状アルキレン基、脂肪族環状アルキレン基及び芳香環含有炭化水素基のいずれであっても良いが、好ましくは脂肪族鎖状アルキレン基、脂肪族環状アルキレン基である。
Is more preferable.
In the general formula (4), Z 1 is a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms which may be substituted with fluorine. Z 1 preferably has 2 or more carbon atoms, more preferably 3 or more, particularly preferably 4 or more, and is preferably 14 or less, more preferably 12 or less, particularly preferably 10 or less, and most preferably 8 or less. . The type of Z 1 is not particularly limited as long as it is a hydrocarbon group. Any of an aliphatic chain alkylene group, an aliphatic cyclic alkylene group and an aromatic ring-containing hydrocarbon group may be used, but an aliphatic chain alkylene group and an aliphatic cyclic alkylene group are preferred.
上記一般式(5)において、Z2はフッ素で置換されていても良い炭素数1〜16の炭
化水素基である。Z2の炭素数は好ましくは2以上、より好ましくは3以上、特に好まし
くは4以上であり、また好ましくは14以下、より好ましくは12以下、特に好ましくは10以下、最も好ましくは8以下である。またZ2の種類については炭化水素基である限
り特に限定されない。脂肪族鎖状アルキレン基、脂肪族環状アルキレン基及び芳香環含有炭化水素基のいずれであっても良いが、好ましくは脂肪族鎖状アルキレン基、脂肪族環状アルキレン基である。
また上述した本発明におけるイソシアネート基を2つ以上有する化合物は、1種類を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
In the general formula (5), Z 2 is a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms which may be substituted with fluorine. The number of carbon atoms of Z 2 is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, particularly preferably 4 or more, and is preferably 14 or less, more preferably 12 or less, particularly preferably 10 or less, and most preferably 8 or less. . The type of Z 2 is not particularly limited as long as it is a hydrocarbon group. Any of an aliphatic chain alkylene group, an aliphatic cyclic alkylene group and an aromatic ring-containing hydrocarbon group may be used, but an aliphatic chain alkylene group and an aliphatic cyclic alkylene group are preferred.
Moreover, the compound which has 2 or more of the isocyanate groups in this invention mentioned above may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
[1−2.組成]
本発明におけるイソシアネート基を2つ以上有する化合物の含有量は、該非水系電解液の全体の質量に対して、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.2質量%以上、また、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下である。含有量が上記範囲内にあることにより、負極抵抗が上昇して容量が低下することを抑制し、また、本発明の効果を十分に発揮できる。
[1-2. composition]
The content of the compound having two or more isocyanate groups in the present invention is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.001% by mass or more with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte solution. 1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and further preferably 2% by mass or less. When the content is within the above range, it is possible to suppress the negative electrode resistance from increasing and the capacity from decreasing, and to sufficiently exhibit the effects of the present invention.
[2.鎖状カルボン酸エステル]
[2−1.種類]
本発明における鎖状カルボン酸エステルは、エステル基で環状構造を形成していない、いわゆる鎖状のカルボン酸エステルである限り特に限定されない。塩素、フッ素、臭素などのハロゲン原子を含有したもの、シアノ基、アミノ基、アミド基、エーテル基などの置換基を有していても良い。その中でも特に下記一般式(1)で表される化合物群から選ばれた少なくとも1種以上であることがより好ましい。
[2. Chain carboxylic acid ester]
[2-1. type]
The chain carboxylic acid ester in the present invention is not particularly limited as long as it is a so-called chain carboxylic acid ester that does not form a cyclic structure with an ester group. It may have a substituent such as one containing a halogen atom such as chlorine, fluorine or bromine, a cyano group, an amino group, an amide group or an ether group. Among these, at least one selected from the group of compounds represented by the following general formula (1) is more preferable.
R1COOR2 (1)
(式中、R1及びR2はそれぞれ独立して、フッ素置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基である)
式中、R1及びR2はそれぞれ独立して、フッ素置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基であるが、R1は好ましくはフッ素置換されていてもよい炭素数1〜6の炭化
水素基であり、さらに好ましくはフッ素置換されていてもよい炭素数1〜4の炭化水素基であり、特に好ましくはフッ素置換されていてもよい炭素数1〜3の炭化水素基であり、最も好ましくはフッ素置換されていない炭素数2〜3の炭化水素基である。
R 1 COOR 2 (1)
(Wherein R 1 and R 2 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted with fluorine)
In the formula, R 1 and R 2 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may be fluorine-substituted, but R 1 is preferably 1 to 1 carbon atoms which may be fluorine-substituted. 6 is a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms which may be fluorine-substituted, particularly preferably a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms which may be fluorine-substituted. And most preferably a C2-C3 hydrocarbon group not substituted with fluorine.
R1の具体例としては、メチル基、エチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基
、トリフルオロメチル基、1−フルオロエチル基、2−フルオロエチル基、1,1−ジフルオロエチル基、1,2−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、1,1、2−トリフルオロエチル基、1,2、2−トリフルオロエチル基、2、2、2−トリフルオロエチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル
基、tert−ブチル基、アミル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、フルオロフェニル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基が挙げられる。これらの中でも好ましくは、メチル基、エチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、1−フルオロエチル基、2−フルオロエチル基、1,1−ジフルオロエチル基、1,2−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、1,1、2−トリフルオロエチル基、1,2、2−トリフルオロエチル基、2、2、2−トリフルオロエチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec
−ブチル基、tert−ブチル基、アミル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、フルオロフェニル基であり、さらに好ましくは、メチル基、エチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、1−フルオロエチル基、2−フルオロエチル基、1,1−ジフルオロエチル基、1,2−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、1,1、2−トリフルオロエチル基、1,2、2−トリフルオロエチル基、2、2、2−トリフルオロエチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基であり、特に好
ましくは、メチル基、エチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、1−フルオロエチル基、2−フルオロエチル基、1,1−ジフルオロエチル基、1,2−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、1,1、2−トリフルオロエチル基、1,2、2−トリフルオロエチル基、2、2、2−トリフルオロエチル基、プロピル基、イソプロピル基であり、最も好ましくはエチル基、プロピル基、イソプロピル基である。
Specific examples of R 1 include methyl group, ethyl group, fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 1-fluoroethyl group, 2-fluoroethyl group, 1,1-difluoroethyl group, 1,2 -Difluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 1,1,2-trifluoroethyl group, 1,2,2-trifluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, propyl group, isopropyl Group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, amyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, phenyl group, fluorophenyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group Is mentioned. Among these, methyl group, ethyl group, fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 1-fluoroethyl group, 2-fluoroethyl group, 1,1-difluoroethyl group, 1,2-difluoro are preferable. Ethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 1,1,2-trifluoroethyl group, 1,2,2-trifluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec
-Butyl group, tert-butyl group, amyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, phenyl group, fluorophenyl group, more preferably methyl group, ethyl group, fluoromethyl group, difluoromethyl group , Trifluoromethyl group, 1-fluoroethyl group, 2-fluoroethyl group, 1,1-difluoroethyl group, 1,2-difluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 1,1,2-trifluoro Ethyl group, 1,2,2-trifluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group Particularly preferably, a methyl group, an ethyl group, a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a 1-fluoroethyl group, 2-fluoroethyl group, 1,1-difluoroethyl group, 1,2-difluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 1,1,2-trifluoroethyl group, 1,2,2-trifluoroethyl Group, 2,2,2-trifluoroethyl group, propyl group and isopropyl group, and most preferably ethyl group, propyl group and isopropyl group.
また、R6は好ましくはフッ素置換されていてもよい炭素数1〜6の炭化水素基であり、さらに好ましくはフッ素置換されていてもよい炭素数1〜4の炭化水素基であり、特に好ましくはフッ素置換されていない炭素数1〜3の炭化水素基であり、最も好ましくはフッ素置換されていない炭素数1〜2の炭化水素基である。R6の具体例としては、メチル
基、エチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、1−フルオロエチル基、2−フルオロエチル基、1,1−ジフルオロエチル基、1,2−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、1,1、2−トリフルオロエチル基、1,2、2−トリフルオロエチル基、2、2、2−トリフルオロエチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、アミル基、
ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、フルオロフェニル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基が挙げられる。これらの中でも好ましくは、メチル基、エチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、1−フルオロエチル基、2−フルオロエチル基、1,1−ジフルオロエチル基、1,2−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、1,1、2−トリフルオロエチル基、1,2、2−トリフルオロエチル基、2、2、2−トリフルオロエチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ア
ミル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、フルオロフェニル基であり、さらに好ましくは、メチル基、エチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、1−フルオロエチル基、2−フルオロエチル基、1,1−ジフルオロエチル基、1,2−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、1,1、2−トリフルオロエチル基、1,2、2−トリフルオロエチル基、2、2、2−トリフルオロエチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基であり、特に好ましくは、メチル基、エチル基、
プロピル基、イソプロピル基であり、最も好ましくはメチル基、エチル基である。
また、上記一般式(1)で表される鎖状カルボンエステル類の好ましい具体例を挙げると、酢酸メチル、酢酸フルオロメチル、酢酸ジフルオロメチル、酢酸トリフルオロメチル、酢酸エチル、酢酸1−フルオロエチル、酢酸2−フルオロエチル、酢酸1,1−ジフルオロエチル、酢酸1,2−ジフルオロエチル、酢酸2,2−ジフルオロエチル、酢酸1,1,2−トリフルオロエチル、酢酸1,2,2−トリフルオロエチル、酢酸2,2,2−トリフルオロエチル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸tert−ブチル、酢酸シクロヘキシル、酢酸フェニル、酢酸2−
フルオロフェニル、酢酸3−フルオロフェニル、酢酸4−フルオロフェニル、酢酸シクロヘキシル、酢酸オクチル、酢酸デシル、酢酸ドデシルなどの酢酸エステル類、
モノフルオロ酢酸メチル、モノフルオロ酢酸フルオロメチル、モノフルオロ酢酸ジフルオロメチル、モノフルオロ酢酸トリフルオロメチル、モノフルオロ酢酸エチル、モノフルオロ酢酸1−フルオロエチル、モノフルオロ酢酸2−フルオロエチル、モノフルオロ酢酸1,1−ジフルオロエチル、モノフルオロ酢酸1,2−ジフルオロエチル、モノフルオロ酢酸2,2−ジフルオロエチル、モノフルオロ酢酸1,1,2−トリフルオロエチル、モノフルオロ酢酸1,2,2−トリフルオロエチル、モノフルオロ酢酸2,2,2−トリフルオロエチル、モノフルオロ酢酸n-プロピル、モノフルオロ酢酸イソプロピル、モノフルオロ酢酸n-ブチル、モノフルオロ酢酸イソブチル、モノフルオロ酢酸sec−ブチル、モノフ
ルオロ酢酸tert−ブチル、モノフルオロ酢酸シクロヘキシル、モノフルオロ酢酸フェニル、モノフルオロ酢酸2−フルオロフェニル、モノフルオロ酢酸3−フルオロフェニル、モ
ノフルオロ酢酸4−フルオロフェニル、モノフルオロ酢酸シクロヘキシル、モノフルオロ酢酸オクチル、モノフルオロ酢酸デシル、モノフルオロ酢酸ドデシルなどのモノフルオロ酢酸エステル類、
R 6 is preferably a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms which may be fluorine-substituted, more preferably a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms which may be fluorine-substituted, particularly preferably. Is a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms not substituted with fluorine, and most preferably a hydrocarbon group having 1 to 2 carbon atoms not substituted with fluorine. Specific examples of R 6 include methyl group, ethyl group, fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 1-fluoroethyl group, 2-fluoroethyl group, 1,1-difluoroethyl group, 1,2 -Difluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 1,1,2-trifluoroethyl group, 1,2,2-trifluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, propyl group, isopropyl Group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, amyl group,
Examples include pentyl group, neopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, phenyl group, fluorophenyl group, octyl group, decyl group, and dodecyl group. Among these, methyl group, ethyl group, fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 1-fluoroethyl group, 2-fluoroethyl group, 1,1-difluoroethyl group, 1,2-difluoro are preferable. Ethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 1,1,2-trifluoroethyl group, 1,2,2-trifluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, amyl, pentyl, neopentyl, hexyl, cyclohexyl, phenyl, fluorophenyl, more preferably methyl, ethyl Group, fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 1-fluoroethyl group, 2-fluoroethyl group, , 1-difluoroethyl group, 1,2-difluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 1,1,2-trifluoroethyl group, 1,2,2-trifluoroethyl group, 2, 2, 2 -Trifluoroethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, particularly preferably methyl group, ethyl group,
A propyl group and an isopropyl group are most preferred, and a methyl group and an ethyl group are most preferred.
Specific examples of the chain carboxylic esters represented by the general formula (1) include methyl acetate, fluoromethyl acetate, difluoromethyl acetate, trifluoromethyl acetate, ethyl acetate, 1-fluoroethyl acetate, 2-fluoroethyl acetate, 1,1-difluoroethyl acetate, 1,2-difluoroethyl acetate, 2,2-difluoroethyl acetate, 1,1,2-trifluoroethyl acetate, 1,2,2-trifluoroacetic acid Ethyl, 2,2,2-trifluoroethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, tert-butyl acetate, cyclohexyl acetate, phenyl acetate, 2-acetate
Acetic esters such as fluorophenyl, 3-fluorophenyl acetate, 4-fluorophenyl acetate, cyclohexyl acetate, octyl acetate, decyl acetate, dodecyl acetate,
Methyl monofluoroacetate, fluoromethyl monofluoroacetate, difluoromethyl monofluoroacetate, trifluoromethyl monofluoroacetate, ethyl monofluoroacetate, 1-fluoroethyl monofluoroacetate, 2-fluoroethyl monofluoroacetate, monofluoroacetic acid 1, 1-difluoroethyl, 1,2-difluoroethyl monofluoroacetate, 2,2-difluoroethyl monofluoroacetate, 1,1,2-trifluoroethyl monofluoroacetate, 1,2,2-trifluoroethyl monofluoroacetate 2,2,2-trifluoroethyl monofluoroacetate, n-propyl monofluoroacetate, isopropyl monofluoroacetate, n-butyl monofluoroacetate, isobutyl monofluoroacetate, sec-butyl monofluoroacetate, tert-monofluoroacetate Butyl, mono Cyclohexyl oloacetate, phenyl monofluoroacetate, 2-fluorophenyl monofluoroacetate, 3-fluorophenyl monofluoroacetate, 4-fluorophenyl monofluoroacetate, cyclohexyl monofluoroacetate, octyl monofluoroacetate, decyl monofluoroacetate, monofluoro Monofluoroacetic acid esters such as dodecyl acetate,
ジフルオロ酢酸メチル、ジフルオロ酢酸フルオロメチル、ジフルオロ酢酸ジフルオロメチル、ジフルオロ酢酸トリフルオロメチル、ジフルオロ酢酸エチル、ジフルオロ酢酸1−フルオロエチル、ジフルオロ酢酸2−フルオロエチル、ジフルオロ酢酸1,1−ジフルオロエチル、ジフルオロ酢酸1,2−ジフルオロエチル、ジフルオロ酢酸2,2−ジフルオロエチル、ジフルオロ酢酸1,1,2−トリフルオロエチル、ジフルオロ酢酸1,2,2−トリフルオロエチル、ジフルオロ酢酸2,2,2−トリフルオロエチル、ジフルオロ酢酸n-プロピル、ジフルオロ酢酸イソプロピル、ジフルオロ酢酸n-ブチル、ジフルオロ酢酸イソブチル、ジフルオロ酢酸sec−ブチル、ジフルオロ酢酸tert−ブチル、ジフルオロ酢
酸シクロヘキシル、ジフルオロ酢酸フェニル、ジフルオロ酢酸2−フルオロフェニル、ジフルオロ酢酸3−フルオロフェニル、ジフルオロ酢酸4−フルオロフェニル、ジフルオロ酢酸シクロヘキシル、ジフルオロ酢酸オクチル、ジフルオロ酢酸デシル、ジフルオロ酢酸ドデシルなどのジフルオロ酢酸エステル類、
Methyl difluoroacetate, fluoromethyl difluoroacetate, difluoromethyl difluoroacetate, trifluoromethyl difluoroacetate, ethyl difluoroacetate, 1-fluoroethyl difluoroacetate, 2-fluoroethyl difluoroacetate, 1,1-difluoroethyl difluoroacetate, difluoroacetic acid 1 , 2-difluoroethyl, 2,2-difluoroethyl difluoroacetate, 1,1,2-trifluoroethyl difluoroacetate, 1,2,2-trifluoroethyl difluoroacetate, 2,2,2-trifluoroethyl difluoroacetate , N-propyl difluoroacetate, isopropyl difluoroacetate, n-butyl difluoroacetate, isobutyl difluoroacetate, sec-butyl difluoroacetate, tert-butyl difluoroacetate, cyclohexyl difluoroacetate, difluoroacetic acid Eniru, difluoro acetic acid 2-fluorophenyl, difluorophenyl acetic acid 3-fluorophenyl, difluorophenyl acetic acid 4-fluorophenyl, difluorophenyl cyclohexyl acetate, difluoromethyl octyl acetate, difluoro acetic acid decyl, difluoro acetic esters such difluoroacetate dodecyl ethers,
トリフルオロ酢酸メチル、トリフルオロ酢酸フルオロメチル、トリフルオロ酢酸ジフルオロメチル、トリフルオロ酢酸トリフルオロメチル、トリフルオロ酢酸エチル、トリフルオロ酢酸1−フルオロエチル、トリフルオロ酢酸2−フルオロエチル、トリフルオロ酢酸1,1−ジフルオロエチル、トリフルオロ酢酸1,2−ジフルオロエチル、トリフルオロ酢酸2,2−ジフルオロエチル、トリフルオロ酢酸1,1,2−トリフルオロエチル、トリフルオロ酢酸1,2,2−トリフルオロエチル、トリフルオロ酢酸2,2,2−トリフルオロエチル、トリフルオロ酢酸n-プロピル、トリフルオロ酢酸イソプロピル、トリフルオロ酢酸n-ブチル、トリフルオロ酢酸イソブチル、トリフルオロ酢酸sec−ブチル、トリ
フルオロ酢酸tert−ブチル、トリフルオロ酢酸シクロヘキシル、トリフルオロ酢酸フェニル、トリフルオロ酢酸2−フルオロフェニル、トリフルオロ酢酸3−フルオロフェニル、トリフルオロ酢酸4−フルオロフェニル、トリフルオロ酢酸シクロヘキシル、トリフルオロ酢酸オクチル、トリフルオロ酢酸デシル、トリフルオロ酢酸ドデシルなどのトリフルオロ酢酸エステル類、
Methyl trifluoroacetate, fluoromethyl trifluoroacetate, difluoromethyl trifluoroacetate, trifluoromethyl trifluoroacetate, ethyl trifluoroacetate, 1-fluoroethyl trifluoroacetate, 2-fluoroethyl trifluoroacetate, trifluoroacetic acid 1, 1-difluoroethyl, 1,2-difluoroethyl trifluoroacetate, 2,2-difluoroethyl trifluoroacetate, 1,1,2-trifluoroethyl trifluoroacetate, 1,2,2-trifluoroethyl trifluoroacetate , 2,2,2-trifluoroethyl trifluoroacetate, n-propyl trifluoroacetate, isopropyl trifluoroacetate, n-butyl trifluoroacetate, isobutyl trifluoroacetate, sec-butyl trifluoroacetate, tert-trifluoroacetic acid Butyl, trif Cyclohexyl oloacetate, phenyl trifluoroacetate, 2-fluorophenyl trifluoroacetate, 3-fluorophenyl trifluoroacetate, 4-fluorophenyl trifluoroacetate, cyclohexyl trifluoroacetate, octyl trifluoroacetate, decyl trifluoroacetate, trifluoro Trifluoroacetic acid esters such as dodecyl acetate,
プロピオン酸メチル、プロピオン酸フルオロメチル、プロピオン酸ジフルオロメチル、プロピオン酸トリフルオロメチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸1−フルオロエチル、プロピオン酸2−フルオロエチル、プロピオン酸1,1−ジフルオロエチル、プロピオン酸1,2−ジフルオロエチル、プロピオン酸2,2−ジフルオロエチル、プロピオン酸1,1,2−トリフルオロエチル、プロピオン酸1,2,2−トリフルオロエチル、プロピオン酸2,2,2−トリフルオロエチル、プロピオン酸n-プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸n-ブチル、プロピオン酸イソブチル、プロピオン酸sec−ブチ
ル、プロピオン酸tert−ブチル、プロピオン酸シクロヘキシル、プロピオン酸フェニル、プロピオン酸2−フルオロフェニル、プロピオン酸3−フルオロフェニル、プロピオン酸4−フルオロフェニル、プロピオン酸シクロヘキシル、プロピオン酸オクチル、プロピオン酸デシル、プロピオン酸ドデシルなどのプロピオン酸エステル類、
Methyl propionate, fluoromethyl propionate, difluoromethyl propionate, trifluoromethyl propionate, ethyl propionate, 1-fluoroethyl propionate, 2-fluoroethyl propionate, 1,1-difluoroethyl propionate, propionic acid 1 , 2-difluoroethyl, 2,2-difluoroethyl propionate, 1,1,2-trifluoroethyl propionate, 1,2,2-trifluoroethyl propionate, 2,2,2-trifluoroethyl propionate , N-propyl propionate, isopropyl propionate, n-butyl propionate, isobutyl propionate, sec-butyl propionate, tert-butyl propionate, cyclohexyl propionate, phenyl propionate, 2-fluorophenyl propionate Propionic acid 3-fluorophenyl, propionic acid 4-fluorophenyl, cyclohexyl propionate, octyl propionate, decyl propionate, propionic acid esters such as dodecyl propionate,
酪酸メチル、酪酸フルオロメチル、酪酸ジフルオロメチル、酪酸トリフルオロメチル、酪酸エチル、酪酸1−フルオロエチル、酪酸2−フルオロエチル、酪酸1,1−ジフルオロエチル、酪酸1,2−ジフルオロエチル、酪酸2,2−ジフルオロエチル、酪酸1,1,2−トリフルオロエチル、酪酸1,2,2−トリフルオロエチル、酪酸2,2,2−トリフルオロエチル、酪酸n-プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸n-ブチル、酪酸イソブチル、酪酸sec−ブチル、酪酸tert−ブチル、酪酸シクロヘキシル、酪酸フェニル、酪酸2−
フルオロフェニル、酪酸3−フルオロフェニル、酪酸4−フルオロフェニル、酪酸シクロ
ヘキシル、酪酸オクチル、酪酸デシル、酪酸ドデシルなどの酪酸エステル類、
Methyl butyrate, fluoromethyl butyrate, difluoromethyl butyrate, trifluoromethyl butyrate, ethyl butyrate, 1-fluoroethyl butyrate, 2-fluoroethyl butyrate, 1,1-difluoroethyl butyrate, 1,2-difluoroethyl butyrate, 2, butyric acid 2, 2-difluoroethyl, 1,1,2-trifluoroethyl butyrate, 1,2,2-trifluoroethyl butyrate, 2,2,2-trifluoroethyl butyrate, n-propyl butyrate, isopropyl butyrate, n-butyl butyrate , Isobutyl butyrate, sec-butyl butyrate, tert-butyl butyrate, cyclohexyl butyrate, phenyl butyrate, 2-butyric acid
Butyrate esters such as fluorophenyl, 3-fluorophenyl butyrate, 4-fluorophenyl butyrate, cyclohexyl butyrate, octyl butyrate, decyl butyrate, dodecyl butyrate,
シクロヘキサンカルボン酸メチル、シクロヘキサンカルボン酸フルオロメチル、シクロヘキサンカルボン酸ジフルオロメチル、シクロヘキサンカルボン酸トリフルオロメチル、シクロヘキサンカルボン酸エチル、シクロヘキサンカルボン酸1−フルオロエチル、シクロヘキサンカルボン酸2−フルオロエチル、シクロヘキサンカルボン酸1,1−ジフルオロエチル、シクロヘキサンカルボン酸1,2−ジフルオロエチル、シクロヘキサンカルボン酸2,2−ジフルオロエチル、シクロヘキサンカルボン酸1,1,2−トリフルオロエチル、シクロヘキサンカルボン酸1,2,2−トリフルオロエチル、シクロヘキサンカルボン酸2,2,2−トリフルオロエチル、シクロヘキサンカルボン酸n-プロピル、シクロヘキサンカルボン酸イソプロピル、シクロヘキサンカルボン酸n-ブチル、シクロヘキサンカルボン酸イソブチル、シクロヘキサンカルボン酸sec−ブチル、シクロヘキサンカルボ
ン酸tert−ブチル、シクロヘキサンカルボン酸シクロヘキシル、シクロヘキサンカルボン酸フェニル、シクロヘキサンカルボン酸2−フルオロフェニル、シクロヘキサンカルボン酸3−フルオロフェニル、シクロヘキサンカルボン酸4−フルオロフェニル、シクロヘキサンカルボン酸シクロヘキシル、シクロヘキサンカルボン酸オクチル、シクロヘキサンカルボン酸デシル、シクロヘキサンカルボン酸ドデシルなどのシクロヘキサンカルボン酸エステル類、
Cyclohexanecarboxylic acid methyl, cyclohexanecarboxylic acid fluoromethyl, cyclohexanecarboxylic acid difluoromethyl, cyclohexanecarboxylic acid trifluoromethyl, cyclohexanecarboxylic acid ethyl, cyclohexanecarboxylic acid 1-fluoroethyl, cyclohexanecarboxylic acid 2-fluoroethyl, cyclohexanecarboxylic acid 1, 1-difluoroethyl, cyclohexanecarboxylic acid 1,2-difluoroethyl, cyclohexanecarboxylic acid 2,2-difluoroethyl, cyclohexanecarboxylic acid 1,1,2-trifluoroethyl, cyclohexanecarboxylic acid 1,2,2-trifluoroethyl , Cyclohexanecarboxylic acid 2,2,2-trifluoroethyl, cyclohexanecarboxylic acid n-propyl, cyclohexanecarboxylic acid isopropyl , Cyclohexanecarboxylic acid n-butyl, cyclohexanecarboxylic acid isobutyl, cyclohexanecarboxylic acid sec-butyl, cyclohexanecarboxylic acid tert-butyl, cyclohexanecarboxylic acid cyclohexyl, cyclohexanecarboxylic acid phenyl, cyclohexanecarboxylic acid 2-fluorophenyl, cyclohexanecarboxylic acid 3- Cyclohexanecarboxylic acid esters such as fluorophenyl, cyclofluorocarboxylic acid 4-fluorophenyl, cyclohexyl cyclohexanecarboxylate, octyl cyclohexanecarboxylate, decyl cyclohexanecarboxylate, dodecyl cyclohexanecarboxylate,
安息香酸メチル、安息香酸フルオロメチル、安息香酸ジフルオロメチル、安息香酸トリフルオロメチル、安息香酸エチル、安息香酸1−フルオロエチル、安息香酸2−フルオロエチル、安息香酸1,1−ジフルオロエチル、安息香酸1,2−ジフルオロエチル、安息香酸2,2−ジフルオロエチル、安息香酸1,1,2−トリフルオロエチル、安息香酸1,2,2−トリフルオロエチル、安息香酸2,2,2−トリフルオロエチル、安息香酸n-プロピル、安息香酸イソプロピル、安息香酸n-ブチル、安息香酸イソブチル、安息香酸sec−ブチル、安息香酸tert−ブチル、安息香酸シクロヘキシル、安息香酸フェニル、安息
香酸2−フルオロフェニル、安息香酸3−フルオロフェニル、安息香酸4−フルオロフェニル、安息香酸シクロヘキシル、安息香酸オクチル、安息香酸デシル、安息香酸ドデシルなどの安息香酸エステル類、
Methyl benzoate, fluoromethyl benzoate, difluoromethyl benzoate, trifluoromethyl benzoate, ethyl benzoate, 1-fluoroethyl benzoate, 2-fluoroethyl benzoate, 1,1-difluoroethyl benzoate, benzoic acid 1 , 2-difluoroethyl, 2,2-difluoroethyl benzoate, 1,1,2-trifluoroethyl benzoate, 1,2,2-trifluoroethyl benzoate, 2,2,2-trifluoroethyl benzoate N-propyl benzoate, isopropyl benzoate, n-butyl benzoate, isobutyl benzoate, sec-butyl benzoate, tert-butyl benzoate, cyclohexyl benzoate, phenyl benzoate, 2-fluorophenyl benzoate, benzoic acid 3-fluorophenyl, 4-fluorophenyl benzoate, cyclohexyl benzoate, Kosan octyl, decyl benzoate, benzoic acid esters such as benzoic acid dodecyl,
などが挙げられる。これらの中でもさらに好ましいものとして、酢酸メチル、酢酸フルオロメチル、酢酸ジフルオロメチル、酢酸トリフルオロメチル、酢酸エチル、酢酸1−フルオロエチル、酢酸2−フルオロエチル、酢酸1,1−ジフルオロエチル、酢酸1,2−ジフルオロエチル、酢酸2,2−ジフルオロエチル、酢酸1,1,2−トリフルオロエチル、酢酸1,2,2−トリフルオロエチル、酢酸2,2,2−トリフルオロエチル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec−ブチル、酢
酸tert−ブチルなどの酢酸エステル類、
Etc. Among these, methyl acetate, fluoromethyl acetate, difluoromethyl acetate, trifluoromethyl acetate, ethyl acetate, 1-fluoroethyl acetate, 2-fluoroethyl acetate, 1,1-difluoroethyl acetate, 1, 2-difluoroethyl, 2,2-difluoroethyl acetate, 1,1,2-trifluoroethyl acetate, 1,2,2-trifluoroethyl acetate, 2,2,2-trifluoroethyl acetate, n-propyl acetate , Acetate esters such as isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, tert-butyl acetate,
モノフルオロ酢酸メチル、モノフルオロ酢酸フルオロメチル、モノフルオロ酢酸ジフルオロメチル、モノフルオロ酢酸トリフルオロメチル、モノフルオロ酢酸エチル、モノフルオロ酢酸1−フルオロエチル、モノフルオロ酢酸2−フルオロエチル、モノフルオロ酢酸1,1−ジフルオロエチル、モノフルオロ酢酸1,2−ジフルオロエチル、モノフルオロ酢酸2,2−ジフルオロエチル、モノフルオロ酢酸1,1,2−トリフルオロエチル、モノフルオロ酢酸1,2,2−トリフルオロエチル、モノフルオロ酢酸2,2,2−トリフルオロエチル、モノフルオロ酢酸n-プロピル、モノフルオロ酢酸イソプロピル、モノフルオロ酢酸n-ブチル、モノフルオロ酢酸イソブチル、モノフルオロ酢酸sec−ブチル、モノ
フルオロ酢酸tert−ブチルなどのモノフルオロ酢酸エステル類、
Methyl monofluoroacetate, fluoromethyl monofluoroacetate, difluoromethyl monofluoroacetate, trifluoromethyl monofluoroacetate, ethyl monofluoroacetate, 1-fluoroethyl monofluoroacetate, 2-fluoroethyl monofluoroacetate, monofluoroacetic acid 1, 1-difluoroethyl, 1,2-difluoroethyl monofluoroacetate, 2,2-difluoroethyl monofluoroacetate, 1,1,2-trifluoroethyl monofluoroacetate, 1,2,2-trifluoroethyl monofluoroacetate 2,2,2-trifluoroethyl monofluoroacetate, n-propyl monofluoroacetate, isopropyl monofluoroacetate, n-butyl monofluoroacetate, isobutyl monofluoroacetate, sec-butyl monofluoroacetate, tert-monofluoroacetate Butyl etc. Fluoro acetates,
ジフルオロ酢酸メチル、ジフルオロ酢酸フルオロメチル、ジフルオロ酢酸ジフルオロメチル、ジフルオロ酢酸トリフルオロメチル、ジフルオロ酢酸エチル、ジフルオロ酢酸1−
フルオロエチル、ジフルオロ酢酸2−フルオロエチル、ジフルオロ酢酸1,1−ジフルオロエチル、ジフルオロ酢酸1,2−ジフルオロエチル、ジフルオロ酢酸2,2−ジフルオロエチル、ジフルオロ酢酸1,1,2−トリフルオロエチル、ジフルオロ酢酸1,2,2−トリフルオロエチル、ジフルオロ酢酸2,2,2−トリフルオロエチル、ジフルオロ酢酸n-プロピル、ジフルオロ酢酸イソプロピル、ジフルオロ酢酸n-ブチル、ジフルオロ酢酸イソブチル、ジフルオロ酢酸sec−ブチル、ジフルオロ酢酸tert−ブチルなどのジフルオ
ロ酢酸エステル類、
Difluoroacetic acid methyl, difluoroacetic acid fluoromethyl, difluoroacetic acid difluoromethyl, difluoroacetic acid trifluoromethyl, difluoroacetic acid ethyl, difluoroacetic acid 1-
Fluoroethyl, 2-fluoroethyl difluoroacetate, 1,1-difluoroethyl difluoroacetate, 1,2-difluoroethyl difluoroacetate, 2,2-difluoroethyl difluoroacetate, 1,1,2-trifluoroethyl difluoroacetate, difluoroacetate 1,2,2-trifluoroethyl acetate, 2,2,2-trifluoroethyl difluoroacetate, n-propyl difluoroacetate, isopropyl difluoroacetate, n-butyl difluoroacetate, isobutyl difluoroacetate, sec-butyl difluoroacetate, difluoro Difluoroacetic acid esters such as tert-butyl acetate;
トリフルオロ酢酸メチル、トリフルオロ酢酸フルオロメチル、トリフルオロ酢酸ジフルオロメチル、トリフルオロ酢酸トリフルオロメチル、トリフルオロ酢酸エチル、トリフルオロ酢酸1−フルオロエチル、トリフルオロ酢酸2−フルオロエチル、トリフルオロ酢酸1,1−ジフルオロエチル、トリフルオロ酢酸1,2−ジフルオロエチル、トリフルオロ酢酸2,2−ジフルオロエチル、トリフルオロ酢酸1,1,2−トリフルオロエチル、トリフルオロ酢酸1,2,2−トリフルオロエチル、トリフルオロ酢酸2,2,2−トリフルオロエチル、トリフルオロ酢酸n-プロピル、トリフルオロ酢酸イソプロピル、トリフルオロ酢酸n-ブチル、トリフルオロ酢酸イソブチル、トリフルオロ酢酸sec−ブチル、トリ
フルオロ酢酸tert−ブチルなどのトリフルオロ酢酸エステル類、
Methyl trifluoroacetate, fluoromethyl trifluoroacetate, difluoromethyl trifluoroacetate, trifluoromethyl trifluoroacetate, ethyl trifluoroacetate, 1-fluoroethyl trifluoroacetate, 2-fluoroethyl trifluoroacetate, trifluoroacetic acid 1, 1-difluoroethyl, 1,2-difluoroethyl trifluoroacetate, 2,2-difluoroethyl trifluoroacetate, 1,1,2-trifluoroethyl trifluoroacetate, 1,2,2-trifluoroethyl trifluoroacetate , 2,2,2-trifluoroethyl trifluoroacetate, n-propyl trifluoroacetate, isopropyl trifluoroacetate, n-butyl trifluoroacetate, isobutyl trifluoroacetate, sec-butyl trifluoroacetate, tert-trifluoroacetic acid Toluene such as butyl Fluoro acetates,
プロピオン酸メチル、プロピオン酸フルオロメチル、プロピオン酸ジフルオロメチル、プロピオン酸トリフルオロメチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸1−フルオロエチル、プロピオン酸2−フルオロエチル、プロピオン酸1,1−ジフルオロエチル、プロピオン酸1,2−ジフルオロエチル、プロピオン酸2,2−ジフルオロエチル、プロピオン酸1,1,2−トリフルオロエチル、プロピオン酸1,2,2−トリフルオロエチル、プロピオン酸2,2,2−トリフルオロエチル、プロピオン酸n-プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸n-ブチル、プロピオン酸イソブチル、プロピオン酸sec−ブチ
ル、プロピオン酸tert−ブチルなどのプロピオン酸エステル類、
Methyl propionate, fluoromethyl propionate, difluoromethyl propionate, trifluoromethyl propionate, ethyl propionate, 1-fluoroethyl propionate, 2-fluoroethyl propionate, 1,1-difluoroethyl propionate, propionic acid 1 , 2-difluoroethyl, 2,2-difluoroethyl propionate, 1,1,2-trifluoroethyl propionate, 1,2,2-trifluoroethyl propionate, 2,2,2-trifluoroethyl propionate Propionates such as n-propyl propionate, isopropyl propionate, n-butyl propionate, isobutyl propionate, sec-butyl propionate, tert-butyl propionate,
酪酸メチル、酪酸フルオロメチル、酪酸ジフルオロメチル、酪酸トリフルオロメチル、酪酸エチル、酪酸1−フルオロエチル、酪酸2−フルオロエチル、酪酸1,1−ジフルオロエチル、酪酸1,2−ジフルオロエチル、酪酸2,2−ジフルオロエチル、酪酸1,1,2−トリフルオロエチル、酪酸1,2,2−トリフルオロエチル、酪酸2,2,2−トリフルオロエチル、酪酸n-プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸n-ブチル、酪酸イソブチル、酪酸sec−ブチル、酪酸tert−ブチルなどの酪酸エステル類、
などが挙げられ、特に好ましいものとして、
Methyl butyrate, fluoromethyl butyrate, difluoromethyl butyrate, trifluoromethyl butyrate, ethyl butyrate, 1-fluoroethyl butyrate, 2-fluoroethyl butyrate, 1,1-difluoroethyl butyrate, 1,2-difluoroethyl butyrate, 2, butyric acid 2, 2-difluoroethyl, 1,1,2-trifluoroethyl butyrate, 1,2,2-trifluoroethyl butyrate, 2,2,2-trifluoroethyl butyrate, n-propyl butyrate, isopropyl butyrate, n-butyl butyrate , Butyric acid esters such as isobutyl butyrate, sec-butyl butyrate, tert-butyl butyrate,
Especially preferred are as follows:
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピルなどの酢酸エステル類、モノフルオロ酢酸メチル、モノフルオロ酢酸エチル、モノフルオロ酢酸n-プロピル、モノフルオロ酢酸イソプロピルなどのモノフルオロ酢酸エステル類、ジフルオロ酢酸メチル、ジフルオロ酢酸エチル、ジフルオロ酢酸n-プロピル、ジフルオロ酢酸イソプロピルなどのジフルオロ酢酸エステル類、トリフルオロ酢酸メチル、トリフルオロ酢酸エチル、トリフルオロ酢酸n-プロピル、トリフルオロ酢酸イソプロピルなどのトリフルオロ酢酸エステル類、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n-プロピル、プロピオン酸イソプロピルなどのプロピオン酸エステル類、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸n-プロピル、酪酸イソプロピルなどの酪酸エステル類、
などが挙げられ、最も好ましいものとして、
プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチル、が挙げられる。
Acetic esters such as methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, monofluoroacetic esters such as methyl monofluoroacetate, ethyl monofluoroacetate, n-propyl monofluoroacetate, isopropyl monofluoroacetate, difluoroacetic acid Difluoroacetates such as methyl, ethyl difluoroacetate, n-propyl difluoroacetate, isopropyl difluoroacetate, trifluoroacetates such as methyl trifluoroacetate, ethyl trifluoroacetate, n-propyl trifluoroacetate, isopropyl trifluoroacetate , Propionates such as methyl propionate, ethyl propionate, n-propyl propionate, isopropyl propionate, butyrate such as methyl butyrate, ethyl butyrate, n-propyl butyrate, isopropyl butyrate Le acids,
As the most preferable one,
Examples include methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, and ethyl butyrate.
[2−2.組成]
本発明における鎖状カルボン酸エステルの含有量は、非水系電解液全体に対して、5質量%以上、好ましくは7質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上、特に好ましくは
15質量%以上であり、最も好ましくは20質量%以上である。また、70質量%以下、好ましくは60質量%以下、さらに好ましくは50質量%以下、特に好ましくは45質量%以下、最も好ましくは40質量%以下である。
カルボン酸エステルの含有量が上記範囲内にあることにより、本発明の効果を十分に発揮でき、また、電導度が低下することに起因する高負荷容量の減少を抑制する。
[2-2. composition]
The content of the chain carboxylic acid ester in the present invention is 5% by mass or more, preferably 7% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and particularly preferably 15% by mass or more with respect to the whole non-aqueous electrolyte solution. Yes, and most preferably 20% by mass or more. Moreover, it is 70 mass% or less, Preferably it is 60 mass% or less, More preferably, it is 50 mass% or less, Most preferably, it is 45 mass% or less, Most preferably, it is 40 mass% or less.
When the content of the carboxylic acid ester is within the above range, the effects of the present invention can be sufficiently exerted, and a reduction in high load capacity due to a decrease in conductivity is suppressed.
[3.鎖状カルボン酸エステル以外の非水系有機溶媒]
本発明における非水系電解液は上述した様に鎖状カルボン酸エステルを含有するが、その他に含有する溶媒について特に制限はなく、公知の有機溶媒を用いることが可能である。これらを例示すると、環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、環状エステル(ラクトン化合物)類、鎖状エーテル類、環状エーテル類、含硫黄有機溶媒、含窒素有機溶媒などが挙げられる。なかでも高いイオン導電性を発現させる溶媒として、環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、環状エステル類、鎖状エーテル類、環状エーテル類、含硫黄有機溶媒が好ましい。
[3. Non-aqueous organic solvent other than chain carboxylic acid ester]
The nonaqueous electrolytic solution in the present invention contains a chain carboxylic acid ester as described above, but there is no particular limitation on the other solvent, and a known organic solvent can be used. Examples thereof include cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic esters (lactone compounds), chain ethers, cyclic ethers, sulfur-containing organic solvents, nitrogen-containing organic solvents, and the like. Of these, cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic esters, chain ethers, cyclic ethers, and sulfur-containing organic solvents are preferred as solvents that exhibit high ionic conductivity.
環状カーボネート類としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルエチレンカーボネート、ジエチルエチレンカーボネート、モノプロピルエチレンカーボネート、ジプロピルエチレンカーボネート、フェニルエチレンカーボネート、ジフェニルエチレンカーボネート、カテコールカーボネートなど挙げられる。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及びブチレンカーボネートからなる群から選ばれた少なくとも1種であることが好ましい。さらにはエチレンカーボネート及び/又はプロピレンカーボネートが特に好ましい。 Examples of the cyclic carbonates include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethylethylene carbonate, diethylethylene carbonate, monopropylethylene carbonate, dipropylethylene carbonate, phenylethylene carbonate, diphenylethylene carbonate, catechol carbonate, and the like. Among these, at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate is preferable. Furthermore, ethylene carbonate and / or propylene carbonate are particularly preferable.
鎖状カーボネート類としては、例えば、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、ジフェニルカーボネートなどのカーボネート類;ビス(トリフルオロメチル)カーボネート、メチルトリフルオロメチルカーボネート、ビス(モノフルオロエチル)カーボネート、メチルモノフルオロエチルカーボネート、ビス(トリフルオロエチル)カーボネート、メチルトリフルオロエチルカーボネートなどのハロゲン置換カーボネート類が挙げられる。これらの中でもジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート及びエチルプロピルカーボネートからなる群から選ばれた少なくとも1種であることが好ましく、さらにはジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジエチルカーボネートからなる群から選ばれた少なくとも1種であることが特に好ましい。 Examples of the chain carbonates include carbonates such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, propyl methyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl phenyl carbonate, ethyl phenyl carbonate, diphenyl carbonate; bis (trifluoromethyl) carbonate, Examples include halogen-substituted carbonates such as methyl trifluoromethyl carbonate, bis (monofluoroethyl) carbonate, methyl monofluoroethyl carbonate, bis (trifluoroethyl) carbonate, and methyl trifluoroethyl carbonate. Among these, it is preferably at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate and ethyl propyl carbonate, and more preferably a group consisting of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate. Particularly preferred is at least one selected from the group consisting of
また、環状エステル類の具体例を挙げると、γ−ブチロラクトン、α−メチル−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−ブチロラクトンが好ましい。
また、鎖状エーテル類の具体例を挙げると、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、ジエチルエーテル等が挙げられる。
Specific examples of cyclic esters include γ-butyrolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, and the like. Among these, γ-butyrolactone is preferable.
Specific examples of chain ethers include 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, diethyl ether and the like.
また、環状エーテル類の具体例を挙げると、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン等が挙げられる。
また含硫黄有機溶媒の具体例を挙げるとスルホラン、ジメチルスルホン、メチルエチルスルホン、ジエチルスルホン、メチルフェニルスルホン、ジフェニルスルホン、1,3−プロパンスルトンが挙げられる。これらの中でもスルホランが好ましい。
Specific examples of cyclic ethers include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane and the like.
Specific examples of the sulfur-containing organic solvent include sulfolane, dimethyl sulfone, methyl ethyl sulfone, diethyl sulfone, methyl phenyl sulfone, diphenyl sulfone, and 1,3-propane sultone. Of these, sulfolane is preferred.
本発明における非水系有機溶媒では、鎖状カルボン酸エステル以外の非水系有機溶媒としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても
良いが、2種以上の溶媒が混合して使用されることが好ましい。
また本発明における非水系有機溶媒では、鎖状カルボン酸エステル以外の非水系有機溶媒の含有量は特に限定されるものではない。鎖状カルボン酸エステル以外の非水系有機溶媒として好ましく使用されるのは環状カーボネート及び鎖状カーボネートである。環状カーボネートの含有量は、通常10質量%以上、好ましくは15質量%以上、より好ましくは20質量%以上、また、通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下である。より好ましくは35質量%以下である。
In the non-aqueous organic solvent in the present invention, as the non-aqueous organic solvent other than the chain carboxylic acid ester, one type may be used alone, or two or more types may be used in any combination and ratio, It is preferable to use a mixture of two or more solvents.
In the non-aqueous organic solvent in the present invention, the content of the non-aqueous organic solvent other than the chain carboxylic acid ester is not particularly limited. Cyclic carbonates and chain carbonates are preferably used as non-aqueous organic solvents other than chain carboxylic acid esters. The content of the cyclic carbonate is usually 10% by mass or more, preferably 15% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and usually 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less. More preferably, it is 35 mass% or less.
[4.リチウム塩]
リチウム塩は電解質として用いられる。リチウム塩の種類に特に制限はなく、無機リチウム塩及び有機リチウム塩のいずれを用いても良い。 具体的には以下のものが挙げられ
る。
例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAlF4、LiSbF6、LiTaF6、LiWF7等の無機リチウム塩;LiWOF5等のタングステン酸リチウム類;HCO2Li、CH3CO2Li、CH2FCO2Li、CHF2CO2Li、CF3CO2Li、CF3CH2CO2Li、CF3CF2CO2Li、CF3CF2CF2CO2Li、CF3CF2CF2CF2CO2Li等のカルボン酸リチウム塩類; FSO3Li、CH3SO3Li、CH2FSO3Li、CHF2SO3Li、CF3SO3Li、CF3CF2SO3Li、CF3CF2CF2SO3Li、CF3CF2CF2CF2SO3Li等のスルホン酸リチウム塩類; LiN(FCO)2、LiN(FCO)(FSO2)、LiN(FSO2)2、LiN(FSO2)(CF3SO2)、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)等のリチウムイミド塩類; LiC(FSO2)3、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3等のリチウムメチド塩類; リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムビス(オキサラト)ボレート等のリチウムオキサラトボレート塩類; リチウムテトラフルオロオキサラトフォスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート、リチウムトリス(オキサラト)フォスフェート等のリチウムオキサラトフォスフェート塩類; その他、LiPF4(CF3)2、LiPF4(C2F5)2、LiPF4(CF3SO2)2、LiPF4(C2F5SO2)2、LiBF3CF3、LiBF3C2F5、LiBF3C3F7、LiBF2(CF3)2、LiBF2(C2F5)2、LiBF2(CF3SO2)2、LiBF2(C2F5SO2)2等の含フッ素有機リチウム塩類;等が挙げられる。
[4. Lithium salt]
Lithium salt is used as an electrolyte. There is no restriction | limiting in particular in the kind of lithium salt, You may use any of inorganic lithium salt and organic lithium salt. Specific examples include the following.
For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAlF 4 , LiSbF 6 , LiTaF 6 , LiWF 7 and other inorganic lithium salts; LiWOF 5 and other lithium tungstates; HCO 2 Li, CH 3 CO 2 Li, CH 2 FCO 2 Li, CHF 2 CO 2 Li, CF 3 CO 2 Li, CF 3 CH 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CF 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CO 2 Lithium carboxylate such as Li; FSO 3 Li, CH 3 SO 3 Li, CH 2 FSO 3 Li, CHF 2 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, CF 3 CF 2 SO 3 Li, CF 3 CF 2 CF Sulfonic acid lithium salts such as 2 SO 3 Li, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 SO 3 Li; LiN (FCO) 2 , LiN (FCO) (FSO 2 ), LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) (CF 3 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , Lithium imide salts such as lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedisulfonylimide, lithium cyclic 1,3-perfluoropropane disulfonylimide, LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ) Lithium methide salts such as LiC (FSO 2 ) 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 ; lithium oxalatoborate such as lithium difluorooxalatoborate and lithium bis (oxalato) borate Salts; lithium tetrafluorooxalatophosphate, lithium difluorobis (oxa Lato) phosphates, lithium oxalatophosphate salts such as lithium tris (oxalato) phosphate; other LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 ) 2 , LiPF 4 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiBF 3 CF 3 , LiBF 3 C 2 F 5 , LiBF 3 C 3 F 7 , LiBF 2 (CF 3 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 ) 2 , And fluorine-containing organolithium salts such as LiBF 2 (CF 3 SO 2 ) 2 and LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 .
中でも、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiTaF6、FSO3Li、CF3SO3Li、LiN(FSO2)2、LiN(FSO2)(CF3SO2)、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiC(FSO2)3、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、リチウムビスオキサラトボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトホスフェート、リチウムジフルオロビスオキサラトフォスフェート、LiBF3CF3、LiBF3C2F5、LiPF3(CF3)3、LiPF3(C2F5)3等が出力特性やハイレート充放電特性、高温保存特性、サイクル特性等を向上させる効果がある点から特に好ましい。 Among them, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiTaF 6 , FSO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) (CF 3 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedisulfonylimide, lithium cyclic 1,3-perfluoropropane disulfonylimide, LiC (FSO 2 ) 3 , LiC (CF 3 SO 2) 3, LiC (C 2 F 5 SO 2) 3, lithium Bisuo Kisara oxalatoborate, lithium difluoro oxalatoborate, lithium tetrafluoro-oxa Lato phosphate, lithium difluoro bis oxa Lato phosphate, LiBF 3 CF 3, LiBF 3 C 2 F 5 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 and the like are particularly preferable because they have an effect of improving output characteristics, high-rate charge / discharge characteristics, high-temperature storage characteristics, cycle characteristics, and the like.
これらのリチウム塩は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合の好ましい一例は、LiPF6とLiBF4や、LiPF6とFSO3Li等の併用であり、負荷特性やサイクル特性を向上させる効果がある。この場合、非水系電解液全体100質量%に対するLiBF4或いはFSO3Liの濃度は配合量に制限は無く、本発
明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液に対して、通常0
.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上であり、また、通常30質量%以下、好ましくは20質量%以下である。
These lithium salts may be used alone or in combination of two or more. A preferable example in the case of using two or more kinds in combination is a combination of LiPF 6 and LiBF 4 , LiPF 6 and FSO 3 Li, and the like, which has an effect of improving load characteristics and cycle characteristics. In this case, the concentration of LiBF 4 or FSO 3 Li with respect to 100% by mass of the entire non-aqueous electrolyte solution is not limited as long as it does not significantly impair the effects of the present invention. For normal, 0
. It is 01 mass% or more, preferably 0.1 mass% or more, and is usually 30 mass% or less, preferably 20 mass% or less.
また、他の一例は、無機リチウム塩と有機リチウム塩との併用であり、この両者の併用は、高温保存による劣化を抑制する効果がある。有機リチウム塩としては、CF3SO3Li、LiN(FSO2)2、LiN(FSO2)(CF3SO2)、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiC(FSO2)3、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、リチウムビスオキサラトボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトホスフェート、リチウムジフルオロビスオキサラトフォスフェート、LiBF3CF3、LiBF3C2F5、LiPF3(CF3)3、LiPF3(C2F5)3等であるのが好ましい。この場合には、非水系電解液全体100質量%に対する有機リチウム塩の割合は、通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、また、通常30質量%以下、好ましくは20質量%以下である。 Another example is the combined use of an inorganic lithium salt and an organic lithium salt, and the combined use of both has the effect of suppressing deterioration due to high-temperature storage. As the organic lithium salt, CF 3 SO 3 Li, LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) (CF 3 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , Lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedisulfonylimide, lithium cyclic 1,3-perfluoropropane disulfonylimide, LiC (FSO 2 ) 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 , lithium bisoxalatoborate, lithium difluorooxalatoborate, lithium tetrafluorooxalate phosphate, lithium difluorobisoxalatophosphate, LiBF 3 CF 3 , LiBF 3 C 2 F 5 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 or the like is preferable. In this case, the ratio of the organic lithium salt to 100% by mass of the entire non-aqueous electrolyte is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, and usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass. % Or less.
非水系電解液中のこれらのリチウム塩の濃度は、本発明の効果を損なわない限り、その含有量は特に制限されないが、電解液の電気伝導率を良好な範囲とし、良好な電池性能を確保する点から、非水系電解液中のリチウムの総モル濃度は、通常0.5mol/L以上、好ましくは0.8mol/L以上、より好ましくは1.0mol/L以上、さらに好ましくは1.3mol/L以上であり、また、通常3mol/L以下、好ましくは2.5mol/L以下、より好ましくは2.0mol/L以下である。リチウムの総モル濃度が0.5mol/L以上であることにより、電解液の電気伝導率が十分となり、一方、濃度が3mol/L以下であることにより、粘度上昇による電気伝導度の低下を防ぐ。 The concentration of these lithium salts in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but the electric conductivity of the electrolyte solution is in a good range, and good battery performance is ensured. Therefore, the total molar concentration of lithium in the non-aqueous electrolyte is usually 0.5 mol / L or more, preferably 0.8 mol / L or more, more preferably 1.0 mol / L or more, and further preferably 1.3 mol. / L or more, and usually 3 mol / L or less, preferably 2.5 mol / L or less, more preferably 2.0 mol / L or less. When the total molar concentration of lithium is 0.5 mol / L or more, the electric conductivity of the electrolytic solution is sufficient. On the other hand, when the concentration is 3 mol / L or less, a decrease in electric conductivity due to an increase in viscosity is prevented. .
[5.被膜形成剤]
本発明にかかる非水系電解液は、負極上に被膜を形成させ、電池特性を改善させる目的で、さらに不飽和カーボネート、モノフルオロリン酸塩、及びジフルオロリン酸塩から選ばれる少なくとも1種以上を該非水電解液の質量に対して0.001〜10質量%含有していることが好ましい。また同様に負極上に被膜を形成させ、電池特性を改善させる目的で、フッ素置換環状カーボネートを該非水電解液の質量に対して0.001〜30質量%含有していることが好ましい。
[5. Film-forming agent]
The nonaqueous electrolytic solution according to the present invention further comprises at least one selected from unsaturated carbonate, monofluorophosphate, and difluorophosphate for the purpose of forming a film on the negative electrode and improving battery characteristics. It is preferable to contain 0.001-10 mass% with respect to the mass of this non-aqueous electrolyte. Similarly, for the purpose of forming a film on the negative electrode and improving battery characteristics, it is preferable to contain 0.001 to 30% by mass of a fluorine-substituted cyclic carbonate with respect to the mass of the nonaqueous electrolytic solution.
不飽和環状カーボネートは、分子内に炭素−炭素二重結合及び/又は炭素−炭素三重結合を有する環状カーボネートであれば特に制限はなく、任意のものを用いることができる。炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートの例としては、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、1,2−ジメチルビニレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネート、1,2−ジフェニルビニレンカーボネート等のビニレンカーボネート誘導体類;ビニルエチレンカーボネート、1,1−ジビニルエチレンカーボネート、1,2−ジビニルエチレンカーボネート、1−メチル−2−ビニルエチレンカーボネート、1−フェニル−2−ビニルエチレンカーボネート等のビニルエチレンカーボネート誘導体類などが挙げられる。これらの中でも、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、1,2−ジメチルビニレンカーボネート等のビニレンカーボネート誘導体類;ビニルエチレンカーボネート、1,2−ジビニルエチレンカーボネート等のビニルエチレンカーボネート誘導体が好ましい。特に、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートがより好ましい。また炭素−炭素三重結合を有する環状カーボネートとしては、 The unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited as long as it is a cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond and / or a carbon-carbon triple bond in the molecule, and an arbitrary one can be used. Examples of the cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond include vinylene carbonate derivatives such as vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, 1,2-dimethyl vinylene carbonate, phenyl vinylene carbonate, 1,2-diphenyl vinylene carbonate; And vinyl ethylene carbonate derivatives such as carbonate, 1,1-divinylethylene carbonate, 1,2-divinylethylene carbonate, 1-methyl-2-vinylethylene carbonate, 1-phenyl-2-vinylethylene carbonate, and the like. Among these, vinylene carbonate derivatives such as vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate and 1,2-dimethyl vinylene carbonate; vinyl ethylene carbonate derivatives such as vinyl ethylene carbonate and 1,2-divinyl ethylene carbonate are preferable. In particular, vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate are more preferable. Moreover, as a cyclic carbonate having a carbon-carbon triple bond,
が挙げられ、特に Especially
が好ましい。
なお、不飽和環状カーボネートは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、不飽和環状カーボネートの炭素数は通常3以上、また、通常20以下、好ましくは15以下である。さらに、不飽和環状カーボネートの分子量は通常80以上であり、また、通常250以下、好ましくは150以下である。炭素数や分子量が上記範囲内であることにより、電解液に対する溶解性を保ち、本発明の効果を十分に発現できる。
Is preferred.
In addition, an unsaturated cyclic carbonate may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. The carbon number of the unsaturated cyclic carbonate is usually 3 or more, and usually 20 or less, preferably 15 or less. Further, the molecular weight of the unsaturated cyclic carbonate is usually 80 or more, and usually 250 or less, preferably 150 or less. When the carbon number and molecular weight are within the above ranges, the solubility in the electrolytic solution can be maintained and the effects of the present invention can be sufficiently exhibited.
不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、電解液全体に対して、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、さらに好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.3質量%以上、また通常10質量%以下、好ましくは8質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下、特に好ましくは2質量%以下である。含有量が上記範囲内にあることにより、本発明の効果を十分に発揮でき、また、高温保存特性の悪化を防ぐことができる。 The content of the cyclic carbonate having an unsaturated bond is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and particularly preferably 0% with respect to the whole electrolyte solution. .3% by mass or more, usually 10% by mass or less, preferably 8% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, still more preferably 3% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass or less. When the content is within the above range, the effects of the present invention can be sufficiently exerted, and deterioration of the high-temperature storage characteristics can be prevented.
また、これらの不飽和結合を有する環状カーボネートはBHT(ジブチルヒドロキシトル
エン)、BHA(ブチルヒドロキシアニソール)、エリソルビン酸ナトリウム、没食子酸プ
ロピル、亜硫酸ナトリウムなどの酸化防止剤を少量含んだものを用いてもよい。
またモノフルオロリン酸塩及びジフルオロリン酸塩としては、モノフルオロリン酸ナトリウム、モノフルオロリン酸リチウム、モノフルオロリン酸カリウム、 ジフルオロリン
酸ナトリウム、ジフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸カリウムが好ましく、さらにはモノフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウムが特に好ましい。
These cyclic carbonates having an unsaturated bond may be those containing a small amount of an antioxidant such as BHT (dibutylhydroxytoluene), BHA (butylhydroxyanisole), sodium erythorbate, propyl gallate, sodium sulfite. Good.
The monofluorophosphate and difluorophosphate are preferably sodium monofluorophosphate, lithium monofluorophosphate, potassium monofluorophosphate, sodium difluorophosphate, lithium difluorophosphate, and potassium difluorophosphate. Is particularly preferably lithium monofluorophosphate or lithium difluorophosphate.
モノフルオロリン酸塩及びジフルオロリン酸塩の含有量は電解液全体に対して通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.3質量%以上また、通常10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、さらに好ましくは1質量%以下である。モノフルオロリン酸塩及びジフルオロリン酸塩の濃度が上記範囲内にあることにより、本発明の効果を十分に発揮することができ、また、負極の反応抵抗が上昇することによる容量の低下を防ぐことができる。 The content of monofluorophosphate and difluorophosphate is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and still more preferably based on the whole electrolyte solution. 0.3% by mass or more, and usually 10% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, and further preferably 1% by mass or less. When the concentration of the monofluorophosphate and the difluorophosphate is within the above range, the effect of the present invention can be sufficiently exerted, and a decrease in capacity due to an increase in the reaction resistance of the negative electrode is prevented. be able to.
またフッ素置換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などの環状カーボネートの分子内のいずれかの水素原子がフッ素で置換された環状カーボネートであれば特に制限はない。具体例を挙げると、フルオロエチレンカーボネート、1,1−ジフルオロエチレンカーボネート、1,2−ジフルオロエチレンカーボネート、1−フルオロ−2−メチルエチレンカーボネート、1−フルオロ−1−メチルエチレンカーボネート、1,2−ジフルオロ−1,2−ジメチルエチレンカーボネート、テトラフルオロエチレンカーボネート、モノフルオロメチルエチレンカーボネート、ジフルオロメチルエチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルエチレンカーボネートなどが挙げられる。これらの中でも、電導度向上と粘度低減をバランスよく両立し、良好なサイクル特性を与える点から、フルオロエチレンカーボネート、1,2−ジフルオロ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がより好ましい。 The fluorine-substituted cyclic carbonate is not particularly limited as long as it is a cyclic carbonate in which any hydrogen atom in the molecule of the cyclic carbonate such as ethylene carbonate or propylene carbonate is substituted with fluorine. Specific examples include fluoroethylene carbonate, 1,1-difluoroethylene carbonate, 1,2-difluoroethylene carbonate, 1-fluoro-2-methylethylene carbonate, 1-fluoro-1-methylethylene carbonate, 1,2- Examples include difluoro-1,2-dimethylethylene carbonate, tetrafluoroethylene carbonate, monofluoromethyl ethylene carbonate, difluoromethyl ethylene carbonate, trifluoromethyl ethylene carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl ethylene carbonate, and the like. Among these, fluoroethylene carbonate, 1,2-difluoroethylene carbonate, and trifluoromethylethylene carbonate are more preferable from the viewpoint of achieving a good balance between improving conductivity and reducing viscosity and providing good cycle characteristics.
またフッ素置換環状カーボネートは、1種類を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
本発明におけるフッ素置換環状カーボネートの含有量は、該非水系電解液の全体の質量に対して、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上、また通常30質量%以下、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下である。含有量が上記範囲内にあることにより、有効な皮膜を負極上に形成させることができ、また、高温保存特性の悪化を抑制することができ、さらにはコストを抑えることができる。
Moreover, a fluorine-substituted cyclic carbonate may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
The content of the fluorine-substituted cyclic carbonate in the present invention is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte solution. More preferably, it is 0.5 mass% or more, usually 30 mass% or less, preferably 25 mass% or less, more preferably 20 mass% or less. When the content is in the above range, an effective film can be formed on the negative electrode, deterioration of high-temperature storage characteristics can be suppressed, and cost can be reduced.
[6.その他の助剤]
本発明における非水系電解液は、本発明の効果を著しく損なわない範囲において、非水系電解液の濡れ性、過充電特性等を改善する目的で他の助剤を含有させても良い。
助剤の例としては、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、メトキシエチル−メチルカーボネート等のカーボネート化合物;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水フェニルマレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物及びフェニルコハク酸無水物等のカルボン酸無水物;2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、3,9−ジビニル−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン等のスピロ化合物;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−メチルスクシンイミド、スクシノニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル等の含窒素化合物;ジメチルサルファイト、ジエチルサルファイト、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、メチルメタンスルホネート、エチルメタンスルホネート、メチルベンゼンスルホネート、エチルベンゼンスルホネート、1,3−プロパンスルトン、1,3−プロペンスルトン、ジメチルスルフェート、ジエチルスルフェート、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、1,3,2−ジオキサチアン−2,2−ジオキシド等の含硫黄化合物;ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、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、ヘキサフルオロベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ビフェニル、o−ターフェニル、2−フルオロビフェニル、4−フルオロビフェニル、2,4−ジフルオロビフェニル、フルオロベンゼン、2,4−ジフルオロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、ジフェニルエーテル、2,4−ジフルオロアニソール、3,5−ジフルオロアニソール、ベンゾトリフルオライド等の芳香族化合物等が挙げられる。これらの中でも無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸等の環状酸無水物;1,3−プロパンスルトン、1,3−プロペンスルトン等の含硫黄化合物;スクシノニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル等のジニトリルが好ましい。
[6. Other auxiliaries]
The non-aqueous electrolyte in the present invention may contain other auxiliary agents for the purpose of improving the wettability, overcharge characteristics, etc. of the non-aqueous electrolyte in a range that does not significantly impair the effects of the present invention.
Examples of auxiliaries include carbonate compounds such as erythritan carbonate, spiro-bis-dimethylene carbonate, methoxyethyl-methyl carbonate; succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, phenylmaleic anhydride, citraconic anhydride, Carboxylic anhydrides such as glutaconic anhydride, itaconic anhydride, diglycolic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride and phenylsuccinic anhydride; 2,4,8,10-tetraoxa Spiro compounds such as spiro [5.5] undecane, 3,9-divinyl-2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane; 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2- Piperidone, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2- Nitrogen-containing compounds such as midazolidinone, N-methylsuccinimide, succinonitrile, adiponitrile, and pimelonitrile; dimethyl sulfite, diethyl sulfite, dimethyl sulfone, diethyl sulfone, methyl methane sulfonate, ethyl methane sulfonate, methyl benzene sulfonate, ethyl benzene sulfonate, 1 , 3-propane sultone, 1,3-propene sultone, dimethyl sulfate, diethyl sulfate, 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide, 1,3,2-dioxathian-2,2-dioxide, etc. Sulfur-containing compounds: hydrocarbon compounds such as heptane, octane, nonane, decane, cycloheptane, fluorobenzene, difluorobenzene, hexafluorobenzene, t-butylbenzene, t-a Benzene, biphenyl, o-terphenyl, 2-fluorobiphenyl, 4-fluorobiphenyl, 2,4-difluorobiphenyl, fluorobenzene, 2,4-difluorobenzene, cyclohexylbenzene, diphenyl ether, 2,4-difluoroanisole, 3, And aromatic compounds such as 5-difluoroanisole and benzotrifluoride. Among these, cyclic acid anhydrides such as succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride and itaconic anhydride; sulfur-containing compounds such as 1,3-propane sultone and 1,3-propene sultone; succino Dinitriles such as nitrile, adiponitrile, and pimelonitrile are preferred.
これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの助剤を添加することにより、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させることができる。また、非水系電解液中における助剤の濃度は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、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0.3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%以下である。なお、助剤を2種以上併用する場合は、これらの濃度の合計が上記範囲内に収まるようにすることが好ましい。
また、これらの助剤はBHT(ジブチルヒドロキシトルエン)、BHA(ブチルヒドロキシアニソール)、エリソルビン酸ナトリウム、没食子酸プロピル、亜硫酸ナトリウムなどの酸化防止剤を少量含んでいても良い。
These may be used alone or in combination of two or more. By adding these auxiliaries, capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high temperature storage can be improved. Further, the concentration of the auxiliary agent in the non-aqueous electrolytic solution is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. 3% by mass or more and usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less. In addition, when using 2 or more types of adjuvants together, it is preferable that the sum of these concentrations falls within the above range.
These auxiliaries may contain a small amount of an antioxidant such as BHT (dibutylhydroxytoluene), BHA (butylhydroxyanisole), sodium erythorbate, propyl gallate, sodium sulfite and the like.
[7.非水系電解液の状態]
非水系電解液は、本発明のリチウム二次電池に用いる際、通常は液体状態で存在するが、例えば、これを高分子によってゲル化して、半固体状電解質にしてもよい。ゲル化に用いる高分子は任意であるが、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリレート、ポリメタクリレートなどが挙げられる。なお、ゲル化に用いる高分子は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
[7. Non-aqueous electrolyte state]
When used in the lithium secondary battery of the present invention, the nonaqueous electrolytic solution is usually present in a liquid state. For example, the nonaqueous electrolytic solution may be gelled with a polymer to form a semi-solid electrolyte. The polymer used for the gelation is arbitrary, and examples thereof include polyvinylidene fluoride, a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polyethylene oxide, polyacrylate, and polymethacrylate. In addition, the polymer | macromolecule used for gelatinization may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
また、非水系電解液を半固体状電解質として用いる場合、半固体状電解質に占める非水系電解液の比率は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。好適な範囲としては、半固体状電解質の総量に対する非水系電解液の比率が、通常30質量%以上、好ましくは50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。非水系電解液の比率が上記範囲内にあることにより、充放電効率や容量の点で十分となり、また、電解液の保持が困難となり液漏れが生じやすくなることを防ぐ。 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 50% by mass or more, more preferably 75% by mass or more, and usually 99.95. It is at most mass%, preferably at most 99 mass%, more preferably at most 98 mass%. When the ratio of the nonaqueous electrolytic solution is within the above range, charging / discharging efficiency and capacity are sufficient, and it is difficult to hold the electrolytic solution and easily prevent liquid leakage.
[8.非水系電解液の製造方法]
本発明における非水系電解液の製造方法は特に制限は無いが、例えば、鎖状カルボン酸エステルを含有した非水系有機溶媒にリチウム塩を加え、さらに本発明におけるイソシアネート基を2つ以上有する化合物を添加することにより調製することができる。
非水系電解液を調製するに際しては、非水系電解液の各原料、即ち、リチウム塩、本発明における鎖状カルボン酸エステル、他の非水系有機溶媒、本発明におけるイソシアネート基を2つ以上有する化合物並びに他の助剤は、予め脱水しておくことが好ましい。非水系電解液中に水が存在すると、水の電気分解、水とリチウム金属との反応、リチウム塩の加水分解などが起こる可能性があり、好ましくないからである。脱水の程度としては、水分含有率が通常50ppm以下、好ましくは30ppm以下となるまで脱水することが望ましい。なお、本明細書においてppmとは、質量を基準にした比率を意味する。
[8. Method for producing non-aqueous electrolyte]
The method for producing the non-aqueous electrolyte in the present invention is not particularly limited. For example, a lithium salt is added to a non-aqueous organic solvent containing a chain carboxylic acid ester, and a compound having two or more isocyanate groups in the present invention is further added. It can be prepared by adding.
In preparing the non-aqueous electrolyte, each raw material of the non-aqueous electrolyte, that is, lithium salt, chain carboxylic acid ester in the present invention, other non-aqueous organic solvent, compound having two or more isocyanate groups in the present invention In addition, other auxiliaries are preferably dehydrated in advance. 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. As the degree of dehydration, it is desirable to dehydrate until the water content is usually 50 ppm or less, preferably 30 ppm or less. In addition, in this specification, ppm means the ratio on the basis of mass.
脱水の手段としては特に制限はないが、例えば、脱水する対象が非水系有機溶媒などの液体の場合は、モレキュラーシーブ等を用いればよい。また脱水する対象が電解質などの固体の場合は、分解が起きる温度以下で乾燥させればよい。 The dehydration means is not particularly limited. For example, when the object to be dehydrated is a liquid such as a non-aqueous organic solvent, a molecular sieve or the like may be used. When the object to be dehydrated is a solid such as an electrolyte, it may be dried at a temperature lower than the temperature at which decomposition occurs.
[9.メカニズム]
本発明の効果が得られるメカニズムは定かではないが、以下のように考えられる。
本発明のイソシアネート化合物は電池作製の初期充電時にその一部が反応し、負極上に被膜を形成する。この被膜は高抵抗であり、加熱により反応が進行しさらに高抵抗なものとなるので、保存試験後の容量低下を招く虞がある。一方、鎖状カルボン酸エステルも同様に初期充電時に反応し、負極上に被膜を形成する。この被膜は抵抗が低いが熱安定性が悪いため、保存試験時に多くのガスを発生させてしまう。
[9. mechanism]
The mechanism by which the effect of the present invention can be obtained is not clear, but is considered as follows.
A part of the isocyanate compound of the present invention reacts during the initial charging of the battery to form a film on the negative electrode. This film has a high resistance, and since the reaction proceeds by heating and becomes a higher resistance, the capacity after the storage test may be reduced. On the other hand, the chain carboxylic acid ester similarly reacts at the time of initial charge, and forms a film on the negative electrode. Although this coating has low resistance but poor thermal stability, it generates a lot of gas during the storage test.
しかしながら電解液中に鎖状カルボン酸エステルが共に存在すると、初期充電時に本発明のイソシアネート化合物と鎖状カルボン酸エステルとからハイブリッド被膜が負極上に形成される。この被膜は抵抗が比較的低くさらには熱安定性が高いために、高温保存試験においてガス発生が抑制され、容量の低下も改善される。
[II.リチウム二次電池]
本発明のリチウム二次電池は、上述した本発明の非水系電解液と、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極とを備えて構成される。また、本発明のリチウム二次電池はその他の構成を備えていても良い。例えば、リチウム二次電池は、通常、スペーサを備えている。
However, when the chain carboxylic acid ester is present in the electrolytic solution, a hybrid film is formed on the negative electrode from the isocyanate compound of the present invention and the chain carboxylic acid ester during initial charging. Since this coating has a relatively low resistance and a high thermal stability, gas generation is suppressed in a high-temperature storage test, and a decrease in capacity is also improved.
[II. Lithium secondary battery]
The lithium secondary battery of the present invention comprises the above-described non-aqueous electrolyte of the present invention, and a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions. In addition, the lithium secondary battery of the present invention may have other configurations. For example, a lithium secondary battery usually includes a spacer.
〔1.正極〕 <正極活物質>
以下に正極に使用される正極活物質(リチウム遷移金属系化合物)について述べる。
〈リチウム遷移金属系化合物〉
リチウム遷移金属系化合物とは、Liイオンを脱離、挿入することが可能な構造を有する化合物であり、例えば、硫化物やリン酸塩化合物、リチウム遷移金属複合酸化物などが挙げられる。硫化物としては、TiS2やMoS2などの二次元層状構造をもつ化合物や、一般式MexMo6S8(MeはPb,Ag,Cuをはじめとする各種遷移金属)で表される強固な三次元骨格構造を有するシュブレル化合物などが挙げられる。リン酸塩化合物としては、オリビン構造に属するものが挙げられ、一般的にはLiMePO4(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)で表され、具体的にはLiFePO4、LiCoPO4、LiNiPO4、LiMnPO4などが挙げられる。リチウム遷移金属複合酸化物としては、三次元的拡散が可能なスピネル構造や、リチウムイオンの二次元的拡散を可能にする層状構造に属するものが挙げられる。スピネル構造を有するものは、一般的にLiMe2O4(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)と表され、具体的にはLiMn2O4、LiCoMnO4、LiNi0.5Mn1.5O4、LiCoVO4などが挙げられる。層状構造を有するものは、一般的にLiMeO2(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)と表される。具体的にはLiCoO2、LiNiO2、LiNi1−xCoxO2、LiNi1−x−yCoxMnyO2、LiNi0.5Mn0.5O2、Li1.2Cr0.4Mn0.4O2、Li1.2Cr0.4Ti0.4O2、LiMnO2などが挙げられる。
[1. Positive electrode] <Positive electrode active material>
The positive electrode active material (lithium transition metal compound) used for the positive electrode is described below.
<Lithium transition metal compound>
A lithium transition metal compound is a compound having a structure capable of desorbing and inserting Li ions, and examples thereof include sulfides, phosphate compounds, and lithium transition metal composite oxides. Examples of sulfides include compounds having a two-dimensional layered structure such as TiS 2 and MoS 2 , and strong compounds represented by the general formula Me x Mo 6 S 8 (Me is various transition metals including Pb, Ag, and Cu). Examples thereof include a sugar compound having a three-dimensional framework structure. Examples of the phosphate compound include those belonging to the olivine structure, and are generally represented by LiMePO 4 (Me is at least one transition metal), specifically, LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , Examples include LiMnPO 4 . Examples of the lithium transition metal composite oxide include spinel structures capable of three-dimensional diffusion and those belonging to a layered structure capable of two-dimensional diffusion of lithium ions. Those having a spinel structure are generally expressed as LiMe 2 O 4 (Me is at least one transition metal), specifically, LiMn 2 O 4 , LiCoMnO 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O. 4 , LiCoVO 4 and the like. Those having a layered structure are generally expressed as LiMeO 2 (Me is at least one transition metal). LiCoO 2 Specifically, LiNiO 2, LiNi 1-x Co x O 2, LiNi 1-x-y Co x Mn y O 2, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2, Li 1.2 Cr 0. 4 Mn 0.4 O 2, Li 1.2 Cr 0.4 Ti 0.4 O 2, such as LiMnO 2 and the like.
〈組成〉
また、リチウム含有遷移金属化合物は、例えば、下記組成式(A)または(B)で示されるリチウム遷移金属系化合物であることが挙げられる。
1)下記組成式(A)で示されるリチウム遷移金属系化合物である場合
<composition>
The lithium-containing transition metal compound is, for example, a lithium transition metal compound represented by the following composition formula (A) or (B).
1) In the case of a lithium transition metal compound represented by the following composition formula (A)
Li1+xMO2 …(A)
ただし、xは通常0以上、0.5以下である。Mは、Ni及びMn、或いは、Ni、Mn及びCoから構成される元素であり、Mn/Niモル比は通常0.1以上、5以下である。Ni/Mモル比は通常0以上、0.5以下である。Co/Mモル比は通常0以上、0.5以下である。なお、xで表されるLiのリッチ分は、遷移金属サイトMに置換している場合もある。
Li 1 + x MO 2 (A)
However, x is usually 0 or more and 0.5 or less. M is an element composed of Ni and Mn or Ni, Mn and Co, and the Mn / Ni molar ratio is usually 0.1 or more and 5 or less. The Ni / M molar ratio is usually 0 or more and 0.5 or less. The Co / M molar ratio is usually 0 or more and 0.5 or less. In addition, the rich portion of Li represented by x may be replaced with the transition metal site M.
なお、上記組成式(A)においては、酸素量の原子比は便宜上2と記載しているが、多少の不定比性があってもよい。また、上記組成式中のxは、リチウム遷移金属系化合物の製造段階での仕込み組成である。通常、市場に出回る電池は、電池を組み立てた後に、エージングを行っている。そのため、充放電に伴い、正極のLi量は欠損している場合がある。その場合、組成分析上、3Vまで放電した場合のxが−0.65以上、1以下に測定されることがある。 In the composition formula (A), the atomic ratio of the oxygen amount is described as 2 for convenience, but there may be some non-stoichiometry. Moreover, x in the said compositional formula is the preparation composition in the manufacture stage of a lithium transition metal type compound. Usually, batteries on the market are aged after the batteries are assembled. For this reason, the Li amount of the positive electrode may be deficient with charge / discharge. In this case, x may be measured to be −0.65 or more and 1 or less when discharged to 3 V in composition analysis.
また、リチウム遷移金属系化合物は、正極活物質の結晶性を高めるために酸素含有ガス雰囲気下で高温焼成を行って焼成されたものが電池特性に優れる。 さらに、組成式(A)で示されるリチウム遷移金属系化合物は、以下一般式(A’)のとおり、213層と呼ばれるLi2MO3との固溶体であってもよい。 A lithium transition metal-based compound is excellent in battery characteristics when fired at a high temperature in an oxygen-containing gas atmosphere in order to enhance the crystallinity of the positive electrode active material. Further, the lithium transition metal-based compound represented by the composition formula (A) may be a solid solution with Li 2 MO 3 called a 213 layer, as shown in the general formula (A ′) below.
αLi2MO3・(1−α)LiM’O2・・・(A’)
一般式中、αは、0<α<1を満たす数である。
Mは、平均酸化数が4+である少なくとも一種の金属元素であり、具体的には、Mn、Zr、Ti、Ru、Re及びPtからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素である。
M’は、平均酸化数が3+である少なくとも一種の金属元素であり、好ましくは、V、Mn、Fe、Co及びNiからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素であり、より好ましくは、Mn、Co及びNiからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素である。
2)下記一般式(B)で表されるリチウム遷移金属系化合物である場合。
αLi 2 MO 3 · (1-α) LiM′O 2 (A ′)
In the general formula, α is a number satisfying 0 <α <1.
M is at least one metallic element average oxidation number of 4 +, specifically, at least one metal element Mn, Zr, Ti, Ru, selected from the group consisting of Re and Pt.
M 'is at least one metallic element average oxidation number of 3 +, preferably, V, Mn, Fe, at least one metallic element selected from the group consisting of Co and Ni, more preferably , At least one metal element selected from the group consisting of Mn, Co and Ni.
2) A lithium transition metal compound represented by the following general formula (B).
Li[LiaMbMn2−b−a]O4+δ・・・(B)
ただし、Mは、Ni、Cr、Fe、Co、Cu、Zr、AlおよびMgから選ばれる遷移金属のうちの少なくとも1種から構成される元素である。
bの値は通常0.4以上、0.6以下である。
bの値がこの範囲であれば、リチウム遷移金属系化合物における単位質量当たりのエネルギー密度が高い。
Li [Li a M b Mn 2 -b-a] O 4 + δ ··· (B)
However, M is an element comprised from at least 1 sort (s) of the transition metals chosen from Ni, Cr, Fe, Co, Cu, Zr, Al, and Mg.
The value of b is usually 0.4 or more and 0.6 or less.
If the value of b is this range, the energy density per unit mass in a lithium transition metal type compound will be high.
また、aの値は通常0以上、0.3以下である。また、上記組成式中のaは、リチウム遷移金属系化合物の製造段階での仕込み組成である。通常、市場に出回る電池は、電池を組み立てた後に、エージングを行っている。そのため、充放電に伴い、正極のLi量は欠損している場合がある。その場合、組成分析上、3Vまで放電した場合のaが−0.65以上、1以下に測定されることがある。aの値がこの範囲であれば、リチウム遷移金属系化合物における単位質量当たりのエネルギー密度を大きく損なわず、かつ、良好な負荷特性が得られる。
さらに、δの値は通常±0.5の範囲である。
The value of a is usually 0 or more and 0.3 or less. Moreover, a in the above composition formula is a charged composition in the production stage of the lithium transition metal compound. Usually, batteries on the market are aged after the batteries are assembled. For this reason, the Li amount of the positive electrode may be deficient with charge / discharge. In this case, a may be measured to be −0.65 or more and 1 or less when discharged to 3 V in composition analysis. When the value of a is within this range, the energy density per unit mass in the lithium transition metal compound is not significantly impaired, and good load characteristics can be obtained.
Furthermore, the value of δ is usually in the range of ± 0.5.
δの値がこの範囲であれば、結晶構造としての安定性が高く、このリチウム遷移金属系化合物を用いて作製した電極を有する電池のサイクル特性や高温保存が良好である。
ここでリチウム遷移金属系化合物の組成であるリチウムニッケルマンガン系複合酸化物におけるリチウム組成の化学的な意味について、以下により詳細に説明する。
If the value of δ is within this range, the stability as a crystal structure is high, and the cycle characteristics and high-temperature storage of a battery having an electrode produced using this lithium transition metal compound are good.
Here, the chemical meaning of the lithium composition in the lithium nickel manganese composite oxide, which is the composition of the lithium transition metal compound, will be described in more detail below.
上記リチウム遷移金属系化合物の組成式のa,bを求めるには、各遷移金属とリチウムを誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)で分析して、Li/Ni/Mnの比を求める事で計算される。
構造的視点では、aに係るリチウムは、同じ遷移金属サイトに置換されて入っていると考えられる。ここで、aに係るリチウムによって、電荷中性の原理によりMとマンガンの平均価数が3.5価より大きくなる。
また、上記リチウム遷移金属系化合物は、フッ素置換されていてもよく、LiMn2O4‐xF2xと表記される。
In order to obtain a and b in the composition formula of the lithium transition metal compound, each transition metal and lithium are analyzed with an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES) to obtain a ratio of Li / Ni / Mn. It is calculated by the thing.
From a structural point of view, it is considered that lithium related to a is substituted for the same transition metal site. Here, due to the lithium according to a, the average valence of M and manganese becomes larger than 3.5 due to the principle of charge neutrality.
Further, the lithium transition metal based compound may be substituted with fluorine, it is expressed as LiMn 2 O 4-x F 2x .
〈ブレンド〉
上記の組成のリチウム遷移金属系化合物の具体例としては、例えば、Li1+xNi0.5Mn0.5O2、Li1+xNi0.85Co0.10Al0.05O2、Li1+
xNi0.33Mn0.33Co0.33O2、Li1+xNi0.45Mn0.45Co0.1O2、Li1+xMn1.8Al0.2O4、Li1+xMn1.5Ni0.5O4等が挙げられる。これらのリチウム遷移金属系化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上をブレンドして用いても良い。
<blend>
Specific examples of the lithium transition metal compound having the above composition include, for example, Li 1 + x Ni 0.5 Mn 0.5 O 2 , Li 1 + x Ni 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 , Li 1+
x Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 , Li 1 + x Ni 0.45 Mn 0.45 Co 0.1 O 2 , Li 1 + x Mn 1.8 Al 0.2 O 4 , Li 1 + x Mn 1 .5 Ni 0.5 O 4 and the like. These lithium transition metal compounds may be used alone or in a blend of two or more.
〈異元素導入〉
また、リチウム遷移金属系化合物は、異元素が導入されてもよい。異元素としては、B,Na,Mg,Al,K,Ca,Ti,V,Cr,Fe,Cu,Zn,Sr,Y,Zr,Nb,Ru,Rh,Pd,Ag,In,Sb,Te,Ba,Ta,Mo,W,Re,Os,Ir,Pt,Au,Pb,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Bi,N,F,S,Cl,Br,I,As,Ge,P,Pb,Sb,SiおよびSnの何れか1種以上の中から選択される。これらの異元素は、リチウム遷移金属系化合物の結晶構造内に取り込まれていてもよく、あるいは、リチウム遷移金属系化合物の結晶構造内に取り込まれず、その粒子表面や結晶粒界などに単体もしくは化合物として偏在していてもよい。
<Introduction of foreign elements>
Moreover, a different element may be introduce | transduced into a lithium transition metal type compound. As the different elements, B, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Sr, Y, Zr, Nb, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sb, Te , Ba, Ta, Mo, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Pb, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi , N, F, S, Cl, Br, I, As, Ge, P, Pb, Sb, Si, and Sn. These foreign elements may be incorporated into the crystal structure of the lithium transition metal compound, or may not be incorporated into the crystal structure of the lithium transition metal compound, and may be a single element or compound on the particle surface or grain boundary. May be unevenly distributed.
[リチウム二次電池用正極]
リチウム二次電池用正極は、上述のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体及び結着剤を含有する正極活物質層を集電体上に形成してなるものである。
正極活物質層は、通常、正極材料と結着剤と更に必要に応じて用いられる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、或いはこれらの材料を液体媒体中に溶解又は分散させてスラリー状にして、正極集電体に塗布、乾燥することにより作成される。
[Positive electrode for lithium secondary battery]
The positive electrode for a lithium secondary battery is formed by forming a positive electrode active material layer containing the above-described lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material and a binder on a current collector.
The positive electrode active material layer is usually formed by mixing a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickener, which are used if necessary, in a dry form into a sheet shape, and then pressing the positive electrode current collector on the positive electrode current collector. Alternatively, these materials are dissolved or dispersed in a liquid medium to form a slurry, which is applied to the positive electrode current collector and dried.
正極集電体の材質としては、通常、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や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。また、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、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成しても良い。 As the material for the positive electrode current collector, metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum, and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper are usually used. As for the shape, in the case of a metal material, 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, etc., and in the case of a carbon material, a carbon plate, a carbon thin film, a carbon cylinder Etc. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape.
正極集電体として薄膜を使用する場合、その厚さは任意であるが、通常1μm以上、100mm以下の範囲が好適である。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可能性がある一方で、上記範囲よりも厚いと、取り扱い性が損なわれる可能性がある。 When a thin film is used as the positive electrode current collector, its thickness is arbitrary, but a range of usually 1 μm or more and 100 mm or less is suitable. If it is thinner than the above range, the strength required for the current collector may be insufficient. On the other hand, if it is thicker than the above range, the handleability may be impaired.
正極活物質層の製造に用いる結着剤としては、特に限定されず、塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して安定な材料であれば良いが、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及びその水素添加物、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及び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良い。
The binder used in the production of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and in the case of a coating method, any material that is stable with respect to the liquid medium used during electrode production may be used. Specific examples include polyethylene, Resin polymers such as polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose, SBR (styrene butadiene rubber), NBR (acrylonitrile butadiene rubber), fluorine rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene・ Rubber polymers such as propylene rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymers and hydrogenated products thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymers), styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymers, Styrene / isoprene styrene bromide Copolymer and its hydrogenated thermoplastic elastomeric polymer, syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer, etc. Fluorine polymers such as soft resinous polymers, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymers, ion conductivity of alkali metal ions (especially lithium ions) And a polymer composition having the same. 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、80質量%以下である。結着剤の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう可能性がある一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる可能性がある。
正極活物質層には、通常、導電性を高めるために導電材を含有させる。その種類に特に制限はないが、具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料や、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材料などを挙げることができる。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良い。正極活物質層中の導電材の割合は、通常0.01質量%以上、50質量%以下である。導電材の割合が低すぎると導電性が不十分になることがあり、逆に高すぎると電池容量が低下することがある。
The ratio of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by mass or more and 80% by mass or less. If the proportion of the binder is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained and the positive electrode has insufficient mechanical strength, which may deteriorate battery performance such as cycle characteristics. Battery capacity and conductivity may be reduced.
The positive electrode active material layer usually contains a conductive material in order to increase conductivity. There are no particular restrictions on the type, but specific examples include metal materials such as copper and nickel, graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon such as needle coke. And carbon materials. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. The proportion of the conductive material in the positive electrode active material layer is usually 0.01% by mass or more and 50% by mass or less. If the proportion of the conductive material is too low, the conductivity may be insufficient, and conversely if it is too high, the battery capacity may be reduced.
スラリーを形成するための液体媒体としては、正極材料であるリチウム遷移金属系化合物粉体、結着剤、並びに必要に応じて使用される導電材及び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良い。水系溶媒の例としては水、アルコールなどが挙げられ、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、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジメチルエーテル、ジメチルアセタミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等を挙げることができる。特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤を加え、SBR等のラテックスを用いてスラリー化する。なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 As a liquid medium for forming a slurry, it is possible to dissolve or disperse a lithium transition metal compound powder as a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickener used as necessary. If it is a solvent, there is no restriction | limiting in particular in the kind, You may use either an aqueous solvent or an organic solvent. Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N , N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, dimethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, etc. be able to. In particular, when an aqueous solvent is used, a dispersant is added together with the thickener, and a slurry such as SBR is slurried. In addition, these solvents may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
正極活物質層中の正極材料としてのリチウム遷移金属系化合物粉体の含有割合は、通常10質量%以上、99.9質量%以下である。正極活物質層中のリチウム遷移金属系化合物粉体の割合が多すぎると正極の強度が不足する傾向にあり、少なすぎると容量の面で不十分となることがある。
また、正極活物質層の厚さは、通常10〜200μm程度である。
The content ratio of the lithium transition metal-based compound powder as the positive electrode material in the positive electrode active material layer is usually 10% by mass or more and 99.9% by mass or less. If the proportion of the lithium transition metal compound powder in the positive electrode active material layer is too large, the strength of the positive electrode tends to be insufficient, and if it is too small, the capacity may be insufficient.
The thickness of the positive electrode active material layer is usually about 10 to 200 μm.
正極のプレス後の電極密度としては、通常、2.2g/cm3以上、4.2g/cm3以下である。
なお、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、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。
かくして、リチウム二次電池用正極が調製できる。
The electrode density after pressing the positive electrode is usually 2.2 g / cm 3 or more and 4.2 g / cm 3 or less.
The positive electrode active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material.
Thus, a positive electrode for a lithium secondary battery can be prepared.
〔2.負極〕
以下に負極に使用される負極活物質について述べる。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。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。これらは1種を単独で用いてもよく、また2種以上を任意に組み合わせて併用してもよい。
[2. Negative electrode)
The negative electrode active material used for the negative electrode is described below. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions. Specific examples include carbonaceous materials, alloy materials, lithium-containing metal composite oxide materials, and the like. These may be used individually by 1 type, and may be used together combining 2 or more types arbitrarily.
<負極活物質>
負極活物質としては、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。
炭素質材料としては、(1)天然黒鉛、(2)人造黒鉛、(3)非晶質炭素、(4)炭素被覆黒鉛、(5)黒鉛被覆黒鉛、(6)樹脂被覆黒鉛等が挙げられる。
<Negative electrode active material>
Examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials, alloy materials, lithium-containing metal composite oxide materials, and the like.
Examples of the carbonaceous material include (1) natural graphite, (2) artificial graphite, (3) amorphous carbon, (4) carbon-coated graphite, (5) graphite-coated graphite, and (6) resin-coated graphite. .
(1)天然黒鉛としては、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土壌黒鉛及び/又はこれらの黒鉛を原料に球形化や緻密化等の処理を施した黒鉛粒子等が挙げられる。これらの中でも、粒子の充填性や充放電レート特性の観点から、球形化処理を施した球状もしくは楕円体状の黒鉛が特に好ましい。
球形化処理に用いる装置としては、例えば、衝撃力を主体に粒子の相互作用も含めた圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を繰り返し粒子に与える装置を用いることができる。具体的には、ケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された炭素材に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与え、球形化処理を行なう装置が好ましい。また、炭素材を循環させることによって機械的作用を繰り返して与える機構を有するものであるのが好ましい。
(1) Examples of natural graphite include scaly graphite, scaly graphite, soil graphite, and / or graphite particles obtained by subjecting these graphites to spheroidization or densification. Among these, spherical or ellipsoidal graphite subjected to spheroidizing treatment is particularly preferable from the viewpoints of particle filling properties and charge / discharge rate characteristics.
As an apparatus used for the spheroidization treatment, for example, an apparatus that repeatedly gives mechanical action such as compression, friction, shearing force, etc. including the interaction of particles mainly with impact force to the particles can be used. Specifically, it has a rotor with a large number of blades installed inside the casing, and mechanical action such as impact compression, friction, shearing force, etc. on the carbon material introduced inside the rotor by rotating at high speed. And a device for performing the spheroidizing treatment is preferable. Moreover, it is preferable to have a mechanism that repeatedly gives mechanical action by circulating the carbon material.
例えば前述の装置を用いて球形化処理する場合は、回転するローターの周速度を30〜100m/秒にするのが好ましく、40〜100m/秒にするのがより好ましく、50〜100m/秒にするのが更に好ましい。また、処理は、単に炭素質物を通過させるだけでも可能であるが、30秒以上装置内を循環又は滞留させて処理するのが好ましく、1分以上装置内を循環又は滞留させて処理するのがより好ましい。 For example, when the spheroidizing treatment is performed using the above-described apparatus, the peripheral speed of the rotating rotor is preferably 30 to 100 m / second, more preferably 40 to 100 m / second, and 50 to 100 m / second. More preferably. The treatment can be performed by simply passing a carbonaceous material, but it is preferable to circulate or stay in the apparatus for 30 seconds or longer, and it is preferable to circulate or stay in the apparatus for 1 minute or longer. More preferred.
(2)人造黒鉛としては、コールタールピッチ、石炭系重質油、常圧残油、石油系重質油、芳香族炭化水素、窒素含有環状化合物、硫黄含有環状化合物、ポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、天然高分子、ポリフェニレンサイルファイド、ポリフェニレンオキシド、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、イミド樹脂などの有機化合物を、通常2500℃以上、通常3200℃以下の範囲の温度で黒鉛化し、必要に応じて粉砕及び/又は分級して製造されたものが挙げられる。この際、珪素含有化合物やホウ素含有化合物などを黒鉛化触媒として用いることもできる。また、ピッチの熱処理過程で分離したメソカーボンマイクロビーズを黒鉛化して得た人造黒鉛が挙げられる。更に一次粒子からなる造粒粒子の人造黒鉛も挙げられる。例えば、メソカーボンマイクロビーズや、コークス等の黒鉛化可能な炭素質材料粉体とタール、ピッチ等の黒鉛化可能なバインダと黒鉛化触媒を混合し、黒鉛化し、必要に応じて粉砕することで得られる、扁平状の粒子を複数、配向面が非平行となるように集合又は結合した黒鉛粒子が挙げられる。 (2) Artificial graphite includes coal tar pitch, coal heavy oil, atmospheric residue, petroleum heavy oil, aromatic hydrocarbon, nitrogen-containing cyclic compound, sulfur-containing cyclic compound, polyphenylene, polyvinyl chloride, Organic compounds such as polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinyl butyral, natural polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, imide resin are usually in the range of 2500 ° C. or higher and usually 3200 ° C. or lower. Examples thereof include those produced by graphitization at a temperature and, if necessary, pulverized and / or classified. At this time, a silicon-containing compound or a boron-containing compound can also be used as a graphitization catalyst. In addition, artificial graphite obtained by graphitizing mesocarbon microbeads separated in the heat treatment process of pitch can be mentioned. Furthermore, the artificial graphite of the granulated particle which consists of primary particles is also mentioned. For example, by mixing mesocarbon microbeads and graphitizable carbonaceous material powders such as coke, graphitizable binders such as tar and pitch, and graphitization catalyst, graphitizing, and pulverizing as necessary Examples of the resulting graphite particles include a plurality of flat particles and aggregated or bonded so that the orientation planes are non-parallel.
(3)非晶質炭素としては、タール、ピッチ等の易黒鉛化性炭素前駆体を原料に用い、黒鉛化しない温度領域(400〜2200℃の範囲)で1回以上熱処理した非晶質炭素粒子や、樹脂などの難黒鉛化性炭素前駆体を原料に用いて熱処理した非晶質炭素粒子が挙げられる。
(4)炭素被覆黒鉛としては、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛と、タール、ピッチや樹脂等の有機化合物である炭素前駆体を混合し、400〜2300℃の範囲で1回以上熱処理し得られる天然黒鉛及び/又は人造黒鉛を核黒鉛とし、非晶質炭素が核黒鉛を被覆している炭素黒鉛複合体が挙げられる。複合の形態は、表面全体または一部を被覆しても、複数の一次粒子を前記炭素前駆体起源の炭素をバインダーとして複合させたものであってもよい。また、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛にベンゼン、トルエン、メタン、プロパン、芳香族系の揮発分等の炭化水素系ガス等を高温で反応させ、黒鉛表面に炭素を堆積(CVD)さ
せることでも炭素黒鉛複合体を得ることもできる。
(3) As amorphous carbon, amorphous carbon that has been heat-treated at least once in a temperature range (400 to 2200 ° C.) in which no graphitizable carbon precursor such as tar or pitch is used as a raw material. Examples thereof include amorphous carbon particles that are heat-treated using particles or a non-graphitizable carbon precursor such as a resin as a raw material.
(4) Carbon-coated graphite can be obtained by mixing natural graphite and / or artificial graphite with a carbon precursor that is an organic compound such as tar, pitch, or resin, and heat-treating it at least once in the range of 400 to 2300 ° C. Examples thereof include a carbon graphite composite in which natural graphite and / or artificial graphite is used as nuclear graphite, and amorphous carbon coats the nuclear graphite. The composite form may cover the entire surface or a part thereof, or may be a composite of a plurality of primary particles using carbon originating from the carbon precursor as a binder. Carbon can also be deposited (CVD) by reacting natural graphite and / or artificial graphite with hydrocarbon gases such as benzene, toluene, methane, propane, and aromatic volatiles at a high temperature to deposit carbon on the graphite surface. A graphite composite can also be obtained.
(5)黒鉛被覆黒鉛としては、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛と、タール、ピッチや樹脂等の易黒鉛化性の有機化合物の炭素前駆体を混合し、2400〜3200℃程度の範囲で
1回以上熱処理し得られる天然黒鉛及び/又は人造黒鉛を核黒鉛とし、黒鉛化物が核黒鉛の表面全体または一部を被覆している黒鉛被覆黒鉛が挙げられる。
(6)樹脂被覆黒鉛としては、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛と、樹脂等を混合、400℃未満の温度で乾燥し得られる天然黒鉛及び/又は人造黒鉛を核黒鉛とし、樹脂等が核黒鉛を被覆している樹脂被覆黒鉛が挙げられる。
また、(1)〜(6)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。
(5) As graphite-coated graphite, natural graphite and / or artificial graphite and a carbon precursor of an easily graphitizable organic compound such as tar, pitch or resin are mixed and once in a range of about 2400 to 3200 ° C. Examples thereof include graphite-coated graphite in which natural graphite and / or artificial graphite obtained by heat treatment is used as nuclear graphite, and graphitized material covers the whole or part of the surface of nuclear graphite.
(6) As the resin-coated graphite, natural graphite and / or artificial graphite obtained by mixing natural graphite and / or artificial graphite with a resin and drying at a temperature of less than 400 ° C. is used as nuclear graphite, and the resin is nuclear graphite. And resin-coated graphite covering the surface.
Moreover, the carbonaceous material of (1)-(6) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
上記(2)〜(5)に用いられるタール、ピッチや樹脂等の有機化合物としては、石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油、芳香族炭化水素、N環化合物、S環化合物、ポリフェニレン、有機合成高分子、天然高分子、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選ばれた炭化可能な有機化合物などが挙げられる。また、原料有機化合物は混合時の粘度を調整するため、低分子有機溶媒に溶解させて用いても良い。
また、核黒鉛の原料となる天然黒鉛及び/又は人造黒鉛としては、球形化処理を施した天然黒鉛が好ましい。
Examples of organic compounds such as tar, pitch and resin used in the above (2) to (5) include coal-based heavy oil, direct-current heavy oil, cracked heavy oil, aromatic hydrocarbon, N-ring compound , S ring compound, polyphenylene, organic synthetic polymer, natural polymer, thermoplastic resin and carbonizable organic compound selected from the group consisting of thermosetting resins. The raw material organic compound may be used after being dissolved in a low molecular organic solvent in order to adjust the viscosity at the time of mixing.
Moreover, as natural graphite and / or artificial graphite used as a raw material of nuclear graphite, natural graphite subjected to spheroidization treatment is preferable.
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、リチウム単体、リチウム合金を形成する単体金属及び合金、又はそれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硫化物若しくはリン化物等の化合物のいずれであってもよく、特に制限されない。リチウム合金を形成する単体金属及び合金としては、13族及び14族の金属・半金属元素(即ち炭素を除く)を含む材料であることが好ましく、より好ましくはアルミニウム、ケイ素及びスズの単体金属及びこれら原子を含む合金又は化合物である。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。 As an alloy material used as the negative electrode active material, as long as lithium can be occluded / released, lithium alone, simple metals and alloys forming lithium alloys, or oxides, carbides, nitrides, silicides, sulfides thereof Any of compounds such as products or phosphides may be used and is not particularly limited. The single metal and alloy forming the lithium alloy are preferably materials containing group 13 and group 14 metal / metalloid elements (that is, excluding carbon), more preferably aluminum, silicon and tin single metals and An alloy or compound containing these atoms. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
<炭素質材料の物性>
負極活物質として炭素質材料を用いる場合、以下の物性を有するものであることが望ましい。
(X線パラメータ)
炭素質材料の学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)が、通常0.335nm以上であり、また、通常0.360nm以下であり、0.350nm以下が好ましく、0.345nm以下がさらに好ましい。また、学振法によるX線回折で求めた炭素質材料の結晶子サイズ(Lc)は、1.0nm以上であることが好ましく、中でも1.5nm以上であることがさらに好ましい。
<Physical properties of carbonaceous materials>
When using a carbonaceous material as a negative electrode active material, it is desirable to have the following physical properties.
(X-ray parameters)
The d-value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method of carbonaceous materials is usually 0.335 nm or more, usually 0.360 nm or less, and 0.350 nm. The following is preferable, and 0.345 nm or less is more preferable. Further, the crystallite size (Lc) of the carbonaceous material obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 1.0 nm or more, and more preferably 1.5 nm or more.
(体積基準平均粒径)
炭素質材料の体積基準平均粒径は、レーザー回折・散乱法により求めた体積基準の平均粒径(メジアン径)であり、通常1μm以上であり、3μm以上が好ましく、5μm以上がさらに好ましく、7μm以上が特に好ましく、また、通常100μm以下であり、50μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましく、30μm以下がさらに好ましく、25μm以下が特に好ましい。
(Volume-based average particle size)
The volume-based average particle diameter of the carbonaceous material is a volume-based average particle diameter (median diameter) obtained by a laser diffraction / scattering method, and is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and 7 μm. The above is particularly preferable, and is usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, further preferably 30 μm or less, and particularly preferably 25 μm or less.
体積基準平均粒径が上記範囲を下回ると、不可逆容量が増大して、初期の電池容量の損失を招くことになる場合がある。また、上記範囲を上回ると、塗布により電極を作製する際に、不均一な塗面になりやすく、電池製作工程上望ましくない場合がある。
体積基準平均粒径の測定は、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約10mL)に炭素粉末を分散させて、レーザー回折・散乱式粒度分布計(例えば、堀場製作所社製LA−700)を用いて行なう。該測定で求められるメジアン径を、本発明の炭素質材料の体積基準平均粒径と定義する。
If the volume-based average particle size is below the above range, the irreversible capacity may increase, leading to loss of initial battery capacity. On the other hand, when the above range is exceeded, when an electrode is produced by coating, an uneven coating surface tends to be formed, which may be undesirable in the battery production process.
The volume-based average particle size is measured by dispersing carbon powder in a 0.2% by weight aqueous solution (about 10 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and laser diffraction / scattering particle size distribution. This is performed using a meter (for example, LA-700 manufactured by Horiba, Ltd.). The median diameter determined by the measurement is defined as the volume-based average particle diameter of the carbonaceous material of the present invention.
(ラマンR値)
炭素質材料のラマンR値は、レーザーラマンスペクトル法を用いて測定した値であり、通常0.01以上であり、0.03以上が好ましく、0.1以上がさらに好ましく、また、通常1.5以下であり、1.2以下が好ましく、1以下がさらに好ましく、0.5以下が特に好ましい。
(Raman R value)
The Raman R value of the carbonaceous material is a value measured using a laser Raman spectrum method, and is usually 0.01 or more, preferably 0.03 or more, more preferably 0.1 or more, and usually 1. 5 or less, preferably 1.2 or less, more preferably 1 or less, and particularly preferably 0.5 or less.
ラマンR値が上記範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。即ち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなり、負荷特性の低下を招く場合がある。
一方、上記範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、非水系電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。
When the Raman R value is below the above range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and there are cases where the number of sites where Li enters between layers decreases with charge / discharge. That is, charge acceptance may be reduced. In addition, when the negative electrode is densified by applying it to the current collector and then pressing it, the crystals are likely to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a decrease in load characteristics.
On the other hand, if it exceeds the above range, the crystallinity of the particle surface is lowered, the reactivity with the non-aqueous electrolyte is increased, and the efficiency may be lowered and the gas generation may be increased.
ラマンスペクトルの測定は、ラマン分光器(例えば、日本分光社製ラマン分光器)を用いて、試料を測定セル内へ自然落下させて充填し、セル内のサンプル表面にアルゴンイオンレーザー光(若しくは半導体レーザー光)を照射しながら、セルをレーザー光と垂直な面内で回転させることにより行なう。得られるラマンスペクトルについて、1580cm−1付近のピークPAの強度IAと、1360cm−1付近のピークPBの強度IBとを測定し、その強度比R(R=IB/IA)を算出する。該測定で算出されるラマンR値を、本発明の炭素質材料のラマンR値と定義する。 The Raman spectrum is measured by using a Raman spectrometer (for example, a Raman spectrometer manufactured by JASCO Corporation) to drop the sample naturally into the measurement cell and filling the sample cell with argon ion laser light (or a semiconductor). While irradiating a laser beam, the cell is rotated in a plane perpendicular to the laser beam. The resulting Raman spectrum, the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1, and measuring the intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1, the intensity ratio R (R = I B / I A) Is calculated. The Raman R value calculated by the measurement is defined as the Raman R value of the carbonaceous material of the present invention.
また、上記のラマン測定条件は、次の通りである。
・レーザー波長 :Arイオンレーザー514.5nm(半導体レーザー532nm)
・測定範囲 :1100cm−1〜1730cm−1
・ラマンR値 :バックグラウンド処理、
・スムージング処理 :単純平均、コンボリューション5ポイント
Moreover, said Raman measurement conditions are as follows.
・ Laser wavelength: Ar ion laser 514.5 nm (semiconductor laser 532 nm)
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
-Raman R value: background processing,
-Smoothing processing: Simple average, 5 points of convolution
(BET比表面積)
炭素質材料のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値であり、通常0.1m2・g−1以上であり、0.7m2・g−1以上が好ましく、1.0m2・g−1以上がさらに好ましく、1.5m2・g−1以上が特に好ましく、また、通常100m2・g−1以下であり、25m2・g−1以下が好ましく、15m2・g−1以下がさらに好ましく、10m2・g−1以下が特に好ましい。
(BET specific surface area)
BET specific surface area of the carbonaceous material is a value of the measured specific surface area using the BET method is usually 0.1 m 2 · g -1 or more, 0.7 m 2 · g -1 or more, 1. 0 m 2 · g -1 or more, and particularly preferably 1.5 m 2 · g -1 or more, generally not more than 100 m 2 · g -1, preferably 25 m 2 · g -1 or less, 15 m 2 · g -1 more preferably less, 10 m 2 · g -1 or less are especially preferred.
BET比表面積の値がこの範囲を下回ると、負極材料として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなりやすく、リチウムが電極表面で析出しやすくなり、安定性が低下する可能性がある。一方、この範囲を上回ると、負極材料として用いた時に非水系電解液との反応性が増加し、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい場合がある。 When the value of the BET specific surface area is less than this range, the acceptability of lithium is likely to deteriorate during charging when used as a negative electrode material, lithium is likely to precipitate on the electrode surface, and stability may be reduced. On the other hand, if it exceeds this range, when used as a negative electrode material, the reactivity with the non-aqueous electrolyte increases, gas generation tends to increase, and a preferable battery may be difficult to obtain.
BET法による比表面積の測定は、表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用いて、試料に対して窒素流通下350℃で15分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって行なう。 The specific surface area is measured by the BET method using a surface area meter (for example, a fully automated surface area measuring device manufactured by Okura Riken), preliminarily drying the sample at 350 ° C. for 15 minutes under nitrogen flow, Using a nitrogen helium mixed gas that is accurately adjusted so that the relative pressure value of nitrogen is 0.3, the nitrogen adsorption BET one-point method is performed by a gas flow method.
(円形度)
炭素質材料の球形の程度として円形度を測定した場合、以下の範囲に収まることが好ましい。なお、円形度は、「円形度=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)」で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
炭素質材料の粒径が3〜40μmの範囲にある粒子の円形度は1に近いほど望ましく、
また、0.1以上が好ましく、中でも0.5以上が好ましく、0.8以上がより好ましく、0.85以上がさらに好ましく、0.9以上が特に好ましい。高電流密度充放電特性は、円形度が大きいほど向上する。従って、円形度が上記範囲を下回ると、負極活物質の充填性が低下し、粒子間の抵抗が増大して、短時間高電流密度充放電特性が低下する場合がある。
(Roundness)
When the circularity is measured as the degree of the sphere of the carbonaceous material, it is preferably within the following range. The circularity is defined as “circularity = (peripheral length of an equivalent circle having the same area as the particle projection shape) / (actual perimeter of the particle projection shape)”, and is theoretical when the circularity is 1. Become a true sphere.
The degree of circularity of particles having a carbonaceous material particle size in the range of 3 to 40 μm is preferably closer to 1,
Moreover, 0.1 or more is preferable, 0.5 or more is preferable, 0.8 or more is more preferable, 0.85 or more is further more preferable, and 0.9 or more is especially preferable. High current density charge / discharge characteristics improve as the degree of circularity increases. Therefore, when the circularity is less than the above range, the filling property of the negative electrode active material is lowered, the resistance between particles is increased, and the high current density charge / discharge characteristics may be lowered for a short time.
円形度の測定は、フロー式粒子像分析装置(例えば、シスメックス社製FPIA)を用いて行う。試料約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約50mL)に分散させ、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径が3〜40μmの範囲の粒子について測定する。 The circularity is measured using a flow type particle image analyzer (for example, FPIA manufactured by Sysmex Corporation). About 0.2 g of a sample was dispersed in a 0.2% by mass aqueous solution (about 50 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate as a surfactant, and irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute. The detection range is specified as 0.6 to 400 μm, and the particle size is measured in the range of 3 to 40 μm.
円形度を向上させる方法は、特に制限されないが、球形化処理を施して球形にしたものが、電極体にしたときの粒子間空隙の形状が整うので好ましい。球形化処理の例としては、せん断力、圧縮力を与えることによって機械的に球形に近づける方法、複数の微粒子をバインダーもしくは、粒子自身の有する付着力によって造粒する機械的・物理的処理方法等が挙げられる。 The method for improving the circularity is not particularly limited, but a sphere-shaped sphere is preferable because the shape of the interparticle void when the electrode body is formed is preferable. Examples of spheroidizing treatment include a method of mechanically approaching a sphere by applying a shearing force and a compressive force, a mechanical / physical processing method of granulating a plurality of fine particles by the binder or the adhesive force of the particles themselves, etc. Is mentioned.
(タップ密度)
炭素質材料のタップ密度は、通常0.1g・cm−3以上であり、0.5g・cm−3以上が好ましく、0.7g・cm−3以上がさらに好ましく、1g・cm−3以上が特に好ましく、また、2g・cm−3以下が好ましく、1.8g・cm−3以下がさらに好ましく、1.6g・cm−3以下が特に好ましい。タップ密度が、上記範囲を下回ると、負極として用いた場合に充填密度が上がり難く、高容量の電池を得ることができない場合がある。また、上記範囲を上回ると、電極中の粒子間の空隙が少なくなり過ぎ、粒子間の導電性が確保され難くなり、好ましい電池特性が得られにくい場合がある。
(Tap density)
The tap density of the carbonaceous material is usually 0.1 g · cm −3 or more, preferably 0.5 g · cm −3 or more, more preferably 0.7 g · cm −3 or more, and 1 g · cm −3 or more. Particularly preferable, 2 g · cm −3 or less is preferable, 1.8 g · cm −3 or less is more preferable, and 1.6 g · cm −3 or less is particularly preferable. When the tap density is below the above range, the packing density is difficult to increase when used as a negative electrode, and a high-capacity battery may not be obtained. On the other hand, when the above range is exceeded, there are too few voids between particles in the electrode, it is difficult to ensure conductivity between the particles, and it may be difficult to obtain preferable battery characteristics.
タップ密度の測定は、目開き300μmの篩を通過させて、20cm3のタッピングセルに試料を落下させてセルの上端面まで試料を満たした後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の質量からタップ密度を算出する。 The tap density is measured by passing through a sieve having an opening of 300 μm, dropping the sample onto a 20 cm 3 tapping cell and filling the sample to the upper end surface of the cell, and then measuring a powder density measuring instrument (for example, manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd. Using a tap denser, tapping with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the tap density is calculated from the volume at that time and the mass of the sample.
(配向比)
炭素質材料の配向比は、通常0.005以上であり、0.01以上が好ましく、0.015以上がさらに好ましく、また、通常0.67以下である。配向比が、上記範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の上限は、炭素質材料の配向比の理論上限値である。
(Orientation ratio)
The orientation ratio of the carbonaceous material is usually 0.005 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.015 or more, and usually 0.67 or less. When the orientation ratio is below the above range, the high-density charge / discharge characteristics may deteriorate. The upper limit of the above range is the theoretical upper limit value of the orientation ratio of the carbonaceous material.
配向比は、試料を加圧成型してからX線回折により測定する。試料0.47gを直径17mmの成型機に充填し58.8MN・m−2で圧縮して得た成型体を、粘土を用いて測定用試料ホルダーの面と同一面になるようにセットしてX線回折を測定する。得られた炭素の(110)回折と(004)回折のピーク強度から、(110)回折ピーク強度/(004)回折ピーク強度で表わされる比を算出する。 The orientation ratio is measured by X-ray diffraction after pressure-molding the sample. Set the molded body obtained by filling 0.47 g of the sample into a molding machine with a diameter of 17 mm and compressing it with 58.8MN · m -2 so that it is flush with the surface of the sample holder for measurement. X-ray diffraction is measured. From the (110) diffraction and (004) diffraction peak intensities of the obtained carbon, a ratio represented by (110) diffraction peak intensity / (004) diffraction peak intensity is calculated.
X線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット :
発散スリット=0.5度
受光スリット=0.15mm
散乱スリット=0.5度
・測定範囲及びステップ角度/計測時間:
(110)面:75度≦2θ≦80度 1度/60秒
(004)面:52度≦2θ≦57度 1度/60秒
The X-ray diffraction measurement conditions are as follows. “2θ” indicates a diffraction angle.
・ Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator ・ Slit:
Divergence slit = 0.5 degree Light receiving slit = 0.15 mm
Scattering slit = 0.5 degree / measurement range and step angle / measurement time:
(110) plane: 75 degrees ≦ 2θ ≦ 80 degrees 1 degree / 60 seconds (004) plane: 52 degrees ≦ 2θ ≦ 57 degrees 1 degree / 60 seconds
(アスペクト比(粉))
炭素質材料のアスペクト比は、通常1以上、また、通常10以下であり、8以下が好ましく、5以下がさらに好ましい。アスペクト比が、上記範囲を上回ると、極板化時にスジ引きや、均一な塗布面が得られず、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の下限は、炭素質材料のアスペクト比の理論下限値である。
(Aspect ratio (powder))
The aspect ratio of the carbonaceous material is usually 1 or more and usually 10 or less, preferably 8 or less, and more preferably 5 or less. If the aspect ratio exceeds the above range, streaking or a uniform coated surface cannot be obtained when forming an electrode plate, and the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate. The lower limit of the above range is the theoretical lower limit value of the aspect ratio of the carbonaceous material.
アスペクト比の測定は、炭素質材料の粒子を走査型電子顕微鏡で拡大観察して行う。厚さ50μm以下の金属の端面に固定した任意の50個の黒鉛粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、3次元的に観察した時の炭素質材料粒子の最長となる径Aと、それと直交する最短となる径Bを測定し、A/Bの平均値を求める。 The aspect ratio is measured by magnifying and observing the carbonaceous material particles with a scanning electron microscope. Carbonaceous material particles when three-dimensional observation is performed by selecting arbitrary 50 graphite particles fixed to the end face of a metal having a thickness of 50 μm or less and rotating and tilting the stage on which the sample is fixed. The longest diameter A and the shortest diameter B orthogonal thereto are measured, and the average value of A / B is obtained.
<負極の構成と作製法>
電極の製造は、本発明の効果を著しく損なわない限り、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。
また、合金系材料を用いる場合には、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)を形成する方法も用いられる。
<Configuration and production method of negative electrode>
Any known method can be used for producing the electrode as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. 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.
In the case of using an alloy-based material, a method of forming a thin film layer (negative electrode active material layer) containing the above-described negative electrode active material by a technique such as vapor deposition, sputtering, or plating is also used.
(電極密度)
負極活物質を電極化した際の電極構造は特に制限されないが、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以上がさらに好ましく、1.3g・cm−3以上が特に好ましく、また、2.2g・cm−3以下が好ましく、2.1g・cm−3以下がより好ましく、2.0g・cm−3以下がさらに好ましく、1.9g・cm−3以下が特に好ましい。集電体上に存在している負極活物質の密度が、上記範囲を上回ると、負極活物質粒子が破壊され、初期不可逆容量の増加や、集電体/負極活物質界面付近への非水系電解液の浸透性低下による高電流密度充放電特性悪化を招く場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大し、単位容積当たりの容量が低下する場合がある。
(Electrode density)
The electrode structure when the negative electrode active material is made into an electrode is not particularly limited, but the density of the negative electrode active material present on the current collector is preferably 1 g · cm −3 or more, and 1.2 g · cm −3 or more. but more preferably, particularly preferably 1.3 g · cm -3 or more, preferably 2.2 g · cm -3 or less, more preferably 2.1 g · cm -3 or less, 2.0 g · cm -3 or less Further preferred is 1.9 g · cm −3 or less. When the density of the negative electrode active material existing on the current collector exceeds the above range, the negative electrode active material particles are destroyed, and the initial irreversible capacity increases or non-aqueous system near the current collector / negative electrode active material interface. There is a case where high current density charge / discharge characteristics are deteriorated due to a decrease in permeability of the electrolytic solution. On the other hand, if the amount is less than the above range, the conductivity between the negative electrode active materials decreases, the battery resistance increases, and the capacity per unit volume may decrease.
〔3.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。この場合、本発明の非水系電解液は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
セパレータの材料や形状については特に制限されず、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、本発明の非水系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。
[3. (Separator)
Usually, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit. In this case, the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is usually used by impregnating the separator.
The material and shape of the separator are not particularly limited, and known ones can be arbitrarily adopted as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. 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、芳香族ポリアミド、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、さら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 glass fiber separator, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, aromatic polyamides, 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.
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、1
0μm以上がさらに好ましく、また、通常50μm以下であり、40μm以下が好ましく、30μm以下がさらに好ましい。セパレータが、上記範囲より薄過ぎると、絶縁性や機械的強度が低下する場合がある。また、上記範囲より厚過ぎると、レート特性等の電池性能が低下する場合があるばかりでなく、非水系電解液二次電池全体としてのエネルギー密度が低下する場合がある。
The thickness of the separator is arbitrary, but is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more.
It is more preferably 0 μm or more, usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less. If the separator is too thin than the above range, the insulating properties and mechanical strength may decrease. On the other hand, if it is thicker than the above range, not only the battery performance such as the rate characteristic may be lowered, but also the energy density of the whole non-aqueous electrolyte secondary battery may be lowered.
さらに、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%以上がさらに好ましく、また、通常90%以下であり、85%以下が好ましく、75%以下がさらに好ましい。空孔率が、上記範囲より小さ過ぎると、膜抵抗が大きくなってレート特性が悪化する傾向がある。また、上記範囲より大き過ぎると、セパレータの機械的強度が低下し、絶縁性が低下する傾向にある。 Furthermore, when using a porous material such as a porous sheet or nonwoven fabric 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, Further, it is usually 90% or less, preferably 85% or less, and more preferably 75% or less. If the porosity is too smaller than the above range, the membrane resistance tends to increase and the rate characteristics tend to deteriorate. Moreover, when larger than the said range, it exists in the tendency for the mechanical strength of a separator to fall and for insulation to fall.
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、上記範囲を上回ると、短絡が生じ易くなる。また、上記範囲を下回ると、膜抵抗が大きくなりレート特性が低下する場合がある。
一方、無機物の材料としては、例えば、アルミナや二酸化ケイ素等の酸化物、窒化アルミや窒化ケイ素等の窒化物、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩が用いられ、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. If the average pore diameter exceeds the above range, a short circuit tends to occur. On the other hand, below the above range, the film resistance may increase and the rate characteristics may deteriorate.
On the other hand, as inorganic materials, 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. Used.
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。上記の独立した薄膜形状以外に、樹脂製の結着材を用いて上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、フッ素樹脂を結着材として多孔層を形成させることが挙げられる。 As the form, a thin film shape such as a non-woven fabric, a woven fabric, or a microporous film is used. In the thin film shape, those having a pore diameter of 0.01 to 1 μm and a thickness of 5 to 50 μm are preferably used. In addition to the above-described 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.
セパレータの非電解液二次電池における特性を、ガーレ値で把握することができる。ガーレ値とは、フィルム厚さ方向の空気の通り抜け難さを示し、100mlの空気が該フィルムを通過するのに必要な秒数で表されるため、数値が小さい方が通り抜け易く、数値が大きい方が通り抜け難いことを意味する。すなわち、その数値が小さい方がフィルムの厚さ方向の連通性が良いことを意味し、その数値が大きい方がフィルムの厚さ方向の連通性が悪いことを意味する。連通性とは、フィルム厚さ方向の孔のつながり度合いである。本発明のセパレータのガーレ値が低ければ、様々な用途に使用することが出来る。例えば非水系リチウム二次電池のセパレータとして使用した場合、ガーレ値が低いということは、リチウムイオンの移動が容易であることを意味し、電池性能に優れるため好ましい。セパレータのガーレ値は、任意ではあるが、好ましくは10〜1000秒/100mlであり、より好ましくは15〜800秒/100mlであり、更に好ましくは20〜500秒/100mlである。ガーレ値が1000秒/100ml以下であれば、実質的には電気抵抗が低く、セパレータとしては好ましい。 The characteristics of the separator in the non-electrolyte secondary battery can be grasped by the Gurley value. The Gurley value indicates the difficulty of air passage in the film thickness direction, and is expressed as the number of seconds required for 100 ml of air to pass through the film. It means that it is harder to go through. That is, a smaller value means better communication in the thickness direction of the film, and a larger value means lower communication in the thickness direction of the film. Communication is the degree of connection of holes in the film thickness direction. If the Gurley value of the separator of the present invention is low, it can be used for various purposes. For example, when used as a separator for a non-aqueous lithium secondary battery, a low Gurley value means that lithium ions can be easily transferred and is preferable because of excellent battery performance. Although the Gurley value of a separator is arbitrary, Preferably it is 10-1000 second / 100ml, More preferably, it is 15-800 second / 100ml, More preferably, it is 20-500 second / 100ml. If the Gurley value is 1000 seconds / 100 ml or less, the electrical resistance is substantially low, which is preferable as a separator.
[電池設計]
<電極群>
電極群は、上記の正極板と負極板とを上記のセパレータを介してなる積層構造のもの、及び上記の正極板と負極板とを上記のセパレータを介して渦巻き状に捲回した構造のもののいずれでもよい。電極群の体積が電池内容積に占める割合(以下、電極群占有率と称する)は、通常40%以上であり、50%以上が好ましく、また、通常90%以下であり、80%以下が好ましい。
[Battery design]
<Electrode group>
The electrode group has a laminated structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are interposed through the separator, and a structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound in a spiral shape through the separator. Either is acceptable. The ratio of the volume of the electrode group to the internal volume of the battery (hereinafter referred to as the electrode group occupation ratio) is usually 40% or more, preferably 50% or more, and usually 90% or less, preferably 80% or less. .
電極群占有率が、上記範囲を下回ると、電池容量が小さくなる。また、上記範囲を上回ると空隙スペースが少なく、電池が高温になることによって部材が膨張したり電解質の液成分の蒸気圧が高くなったりして内部圧力が上昇し、電池としての充放電繰り返し性能や高温保存等の諸特性を低下させたり、さらには、内部圧力を外に逃がすガス放出弁が作動する場合がある。 When the electrode group occupancy is below the above range, the battery capacity decreases. Also, if the above range is exceeded, the void space is small, the battery expands, and the member expands or the vapor pressure of the electrolyte liquid component increases and the internal pressure rises. In some cases, the gas release valve that lowers various characteristics such as storage at high temperature and the like, or releases the internal pressure to the outside is activated.
<外装ケース>
外装ケースの材質は用いられる非水系電解液に対して安定な物質であれば特に制限されない。具体的には、ニッケルめっき鋼板、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属類、又は、樹脂とアルミ箔との積層フィルム(ラミネートフィルム)が用いられる。軽量化の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属、ラミネートフィルムが好適に用いられる。
<Exterior case>
The material of the outer case is not particularly limited as long as it is a substance that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte used. Specifically, a nickel-plated steel plate, stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, a metal such as a magnesium alloy, or a laminated film (laminate film) of a resin and an aluminum foil is used. From the viewpoint of weight reduction, an aluminum or aluminum alloy metal or a laminate film is preferably used.
金属類を用いる外装ケースでは、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接により金属同士を溶着して封止密閉構造とするもの、若しくは、樹脂製ガスケットを介して上記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。上記ラミネートフィルムを用いる外装ケースでは、樹脂層同士を熱融着することにより封止密閉構造とするもの等が挙げられる。シール性を上げるために、上記樹脂層の間にラミネートフィルムに用いられる樹脂と異なる樹脂を介在させてもよい。特に、集電端子を介して樹脂層を熱融着して密閉構造とする場合には、金属と樹脂との接合になるので、介在する樹脂として極性基を有する樹脂や極性基を導入した変成樹脂が好適に用いられる。 In an exterior case using metals, the metal is welded together by laser welding, resistance welding, or ultrasonic welding to form a sealed sealed structure, or a caulking structure using the above metals via a resin gasket. Things. Examples of the outer case using the laminate film include a case where a resin-sealed structure is formed by heat-sealing resin layers. In order to improve sealing performance, a resin different from the resin used for the laminate film may be interposed between the resin layers. In particular, when a resin layer is heat-sealed through a current collecting terminal to form a sealed structure, a metal and a resin are joined, so that a resin having a polar group or a modified group having a polar group introduced as an intervening resin is used. Resins are preferably used.
<保護素子>
保護素子として、異常発熱や過大電流が流れた時に抵抗が増大するPTC(Positive Temperature Coefficient)、温度ヒューズ、サーミスター、異常発熱時に電池内部圧力や内部温度の急激な上昇により回路に流れる電流を遮断する弁(電流遮断弁)等を使用することができる。上記保護素子は高電流の通常使用で作動しない条件のものを選択することが好ましく、保護素子がなくても異常発熱や熱暴走に至らない設計にすることがより好ましい。
<Protective element>
Protection elements such as PTC (Positive Temperature Coefficient), thermal fuse, thermistor, whose resistance increases when abnormal heat is generated or excessive current flows, cut off the current flowing through the circuit due to sudden increase in battery internal pressure or internal temperature during abnormal heat generation A valve (current cutoff valve) or the like can be used. It is preferable to select a protective element that does not operate under normal use at a high current, and it is more preferable that the protective element is designed so as not to cause abnormal heat generation or thermal runaway even without the protective element.
<外装体>
本発明の非水系電解液二次電池は、通常、上記の非水系電解液、負極、正極、セパレータ等を外装体内に収納して構成される。この外装体は、特に制限されず、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。具体的に、外装体の材質は任意であるが、通常は、例えばニッケルメッキを施した鉄、ステンレス、アルミウム又はその合金、ニッケル、チタン等が用いられる。
また、外装体の形状も任意であり、例えば円筒型、角形、ラミネート型、コイン型、大型等のいずれであってもよい。
<Exterior body>
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is usually configured by housing the non-aqueous electrolyte, the negative electrode, the positive electrode, the separator, and the like in an exterior body. This exterior body is not particularly limited, and any known one can be arbitrarily adopted as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Specifically, the material of the exterior body is arbitrary, but usually, for example, nickel-plated iron, stainless steel, aluminum or an alloy thereof, nickel, titanium, or the like is used.
The shape of the exterior body is also arbitrary, and may be any of a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a coin shape, a large size, and the like.
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例及び比較例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意に変形して実施することができる。
<試験操作の説明>
[正極の製造]
正極活物質であるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)94質量部とポリフッ化ビニリデン(以下適宜、「PVdF」という)3質量部とアセチレンブラック3質量部とを混合し、N−メチルピロリドンを加えてスラリー状にしたものを、アルミニウムからなる集電体の両面に塗布・乾燥して正極を得た。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples and comparative examples, and may be arbitrarily set without departing from the gist of the present invention. It can be implemented with deformation.
<Explanation of test operation>
[Production of positive electrode]
94 parts by mass of lithium nickel cobalt manganese composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) which is a positive electrode active material, 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as “PVdF” as appropriate) and acetylene black 3 parts by mass was mixed, and a slurry obtained by adding N-methylpyrrolidone was applied to both sides of a current collector made of aluminum and dried to obtain a positive electrode.
[負極の製造]
負極活物質であるグラファイト粉末94質量部とPVdF6質量部とを混合し、N−メチルピロリドンを加えスラリー状にしたものを、銅からなる集電体の片面に塗布・乾燥して負極を得た。
[リチウム二次電池の製造]
上記の正極、負極、及びポリエチレン製セパレータを、負極、セパレータ、正極、セパレータ、負極の順に積層した。こうして得られた電池要素を筒状のアルミニウムラミネートフィルムで包み込み、後述する電解液を注入した後で真空封止し、シート状の非水系電解液二次電池を作製した。更に、電極間の密着性を高めるために、ガラス板でシート状電池を挟んで加圧した。
[Manufacture of negative electrode]
A negative electrode was obtained by mixing 94 parts by mass of graphite powder, which is a negative electrode active material, and 6 parts by mass of PVdF, adding N-methylpyrrolidone into a slurry, and applying and drying on one side of a current collector made of copper. .
[Manufacture of lithium secondary batteries]
The positive electrode, the negative electrode, and the polyethylene separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, the positive electrode, the separator, and the negative electrode. The battery element thus obtained was wrapped in a cylindrical aluminum laminate film, injected with an electrolyte solution described later, and then vacuum sealed to produce a sheet-like non-aqueous electrolyte secondary battery. Furthermore, in order to improve the adhesion between the electrodes, the sheet-like battery was sandwiched between glass plates and pressurized.
[容量評価試験]
25℃の恒温槽中、0.2Cに相当する電流で4.1Vまで定電流−定電圧充電(以下適宜、「CCCV充電」という)した後、0.2Cで3Vまで放電した。これを3回繰り返し初期のフォーメーションを行なった。次いで、0.2Cで4.2VまでCCCV充電した後、0.5Cで3Vまで再度放電し、初期放電容量を求めた。なお充電時のカット電流は0.05Cとした。ここで、1Cとは電池の基準容量を1時間で放電する電流値を表し、例えば、0.2Cとはその1/5の電流値を表す。
[Capacity evaluation test]
In a constant temperature bath at 25 ° C., the battery was constant current-constant voltage charged to 4.1 V with a current corresponding to 0.2 C (hereinafter referred to as “CCCV charging” as appropriate) and then discharged to 3 V at 0.2 C. This was repeated three times to form an initial formation. Subsequently, after CCCV charge to 4.2V at 0.2C, it discharged again to 3V at 0.5C, and the initial discharge capacity was calculated | required. The cut current during charging was set to 0.05C. Here, 1C represents a current value for discharging the reference capacity of the battery in one hour, and for example, 0.2C represents a current value of 1/5 thereof.
[保存特性評価試験]
容量評価の終了した電池を25℃の恒温槽中、0.2Cで4.2Vまで充電した後に、75℃の高温槽に3日間保存した。その後、電池を25℃まで冷却後、直ちにエタノール浴に漬けて浮力を測定(アルキメデスの原理)することにより発生したガス量を求めた。ついで電池を再び0.2Cで4.2VまでCCCV充電した後0.5Cで3Vまで放電し、保存後の容量を求めた。また保存前後の放電容量から下記計算式により
容量回復率を求めた。
[Storage characteristics evaluation test]
After the capacity evaluation, the battery was charged to 4.2 V at 0.2 C in a constant temperature bath at 25 ° C., and then stored in a high temperature bath at 75 ° C. for 3 days. Thereafter, the battery was cooled to 25 ° C. and immediately immersed in an ethanol bath to measure the buoyancy (Archimedes principle) to determine the amount of gas generated. Subsequently, the battery was again charged CCCV to 4.2 V at 0.2 C, and then discharged to 3 V at 0.5 C, and the capacity after storage was determined. The capacity recovery rate was calculated from the discharge capacity before and after storage by the following formula.
容量回復率(%)=保存後放電容量(mAh/g)/初期放電容量(mAh/g)
<参考例1>
LiPF6、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネー
ト、プロピオン酸メチル及びヘキサメチレンジイソシアネートを質量比で15.5/21/17/16/30/0.5となるように混合して非水系電解液とした。得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を作製し、容量評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
Capacity recovery rate (%) = discharge capacity after storage (mAh / g) / initial discharge capacity (mAh / g)
< Reference Example 1>
LiPF 6 , ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propionate and hexamethylene diisocyanate are mixed so as to have a mass ratio of 15.5 / 21/17/16/30 / 0.5, and a nonaqueous electrolytic solution It was. Using the obtained nonaqueous electrolytic solution, a lithium secondary battery was prepared according to the above-described method, and a capacity evaluation test and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<実施例1>
ヘキサメチレンジイソシアネートの代わりに1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを用いた以外は参考例1と同様に二次電池を作製し、評価を行なった。結果を表1に示す。
<実施例2>
ヘキサメチレンジイソシアネートの代わりにテトラメチレンジイソシアネートを用いた以外は参考例1と同様に二次電池を作製し、評価を行なった。結果を表1に示す。
<Example 1 >
A secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Reference Example 1 except that 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane was used instead of hexamethylene diisocyanate. The results are shown in Table 1.
<Example 2 >
A secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Reference Example 1 except that tetramethylene diisocyanate was used instead of hexamethylene diisocyanate. The results are shown in Table 1.
<実施例3>
ヘキサメチレンジイソシアネートの代わりにジシクロヘキシルメタン−4,4'−ジイ
シアナートを用いた以外は参考例1と同様に二次電池を作製し、評価を行なった。結果を表1に示す。
<実施例4>
ヘキサメチレンジイソシアネートの代わりにデュラネートTMTPA−100〔旭化成ケミカルズ製、一般式(4)において、Z1 = −(CH2)6−〕を用いた以外は参考例1
と同様に二次電池を作製し、評価を行なった。結果を表1に示す。
<Example 3 >
A secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Reference Example 1 except that dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate was used instead of hexamethylene diisocyanate. The results are shown in Table 1.
<Example 4 >
Reference Example 1 except that Duranate TM TPA-100 [manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd., general formula (4), Z 1 = — (CH 2 ) 6 —] was used instead of hexamethylene diisocyanate.
A secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as described above. The results are shown in Table 1.
<実施例5>
LiPF6、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネー
ト、プロピオン酸メチル及び1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを質量比で15.5/21/17/15/30/1.5となるように混合して非水系電解液とした。得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を作製し、容量評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Example 5 >
LiPF 6 , ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propionate and 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane so that the mass ratio is 15.5 / 21/17/15/30 / 1.5 To make a non-aqueous electrolyte. Using the obtained nonaqueous electrolytic solution, a lithium secondary battery was prepared according to the above-described method, and a capacity evaluation test and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<参考例2>
LiPF6、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネー
ト、プロピオン酸メチル及びヘキサメチレンジイソシアネートを質量比で17.5/32/34/8/8/0.5となるように混合して非水系電解液とした。得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を作製し、容量評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
< Reference Example 2 >
LiPF 6 , ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propionate and hexamethylene diisocyanate are mixed so that the mass ratio is 17.5 / 32/34/8/8 / 0.5, and a non-aqueous electrolyte solution It was. Using the obtained nonaqueous electrolytic solution, a lithium secondary battery was prepared according to the above-described method, and a capacity evaluation test and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<参考例3>
LiPF6、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネー
ト、酢酸エチル及びヘキサメチレンジイソシアネートを質量比で17.5/32/34/8/8/0.5となるように混合して非水系電解液とした。得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を作製し、容量評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Reference Example 3>
LiPF 6 , ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, ethyl acetate and hexamethylene diisocyanate are mixed so as to have a mass ratio of 17.5 / 32/34/8/8 / 0.5, and a non-aqueous electrolyte solution did. Using the obtained nonaqueous electrolytic solution, a lithium secondary battery was prepared according to the above-described method, and a capacity evaluation test and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<参考例4>
LiPF6、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネー
ト、ビニレンカーボネート、プロピオン酸メチル及びヘキサメチレンジイソシアネートを質量比で15.5/21/17/15/1/30/0.5となるように混合して非水系電解液とした。得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を作製し、容量評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Reference Example 4>
LiPF 6 , ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, vinylene carbonate, methyl propionate and hexamethylene diisocyanate are mixed so that the mass ratio is 15.5 / 21/17/15/1/30 / 0.5. Thus, a non-aqueous electrolyte solution was obtained. Using the obtained nonaqueous electrolytic solution, a lithium secondary battery was prepared according to the above-described method, and a capacity evaluation test and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<比較例1>
ヘキサメチレンジイソシアネートを用いることなく、 LiPF6、エチレンカーボネー
ト、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート及びプロピオン酸メチルを質量比で15.5/21/17/16.5/30となるように混合して非水系電解液とした。得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を作製し、容量評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Comparative Example 1>
Without using hexamethylene diisocyanate, LiPF 6 , ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and methyl propionate are mixed so as to have a mass ratio of 15.5 / 21/17 / 16.5 / 30 and are non-aqueous An electrolyte was used. Using the obtained nonaqueous electrolytic solution, a lithium secondary battery was prepared according to the above-described method, and a capacity evaluation test and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<比較例2>
LiPF6、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネー
ト、プロピオン酸メチル及びヘキサメチレンジイソシアネートを質量比で15.5/21/44/16/3/0.5となるように混合して非水系電解液とした。得られた非水系電解液を用いて、上述した方法にしたがってリチウム二次電池を作製し、容量評価試験、保存特性評価試験を行なった。結果を表1に示す。
<Comparative example 2>
LiPF 6 , ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propionate and hexamethylene diisocyanate are mixed so as to have a mass ratio of 15.5 / 21/44/16/3 / 0.5, and a non-aqueous electrolyte solution It was. Using the obtained nonaqueous electrolytic solution, a lithium secondary battery was prepared according to the above-described method, and a capacity evaluation test and a storage characteristic evaluation test were performed. The results are shown in Table 1.
<比較例3>
ヘキサメチレンジイソシアネートの代わりにフェニルイソシアネートを用いた以外は実施例1と同様に二次電池を作製し、評価を行なった。結果を表1に示す。但し、表1中、MPはプロピオン酸メチル、EAは酢酸エチル、ECはエチレンカーボネート、DMCはジメチルカーボネート、EMCはエチルメチルカーボネート、VCはビニレンカーボネートを表す。
<Comparative Example 3>
A secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that phenyl isocyanate was used instead of hexamethylene diisocyanate. The results are shown in Table 1. In Table 1, MP represents methyl propionate, EA represents ethyl acetate, EC represents ethylene carbonate, DMC represents dimethyl carbonate, EMC represents ethyl methyl carbonate, and VC represents vinylene carbonate.
表1より、本発明にかかる実施例1〜5及び参考例1〜4の非水系電解液を用いると、
保存試験後のガス発生が大幅に抑制され、さらには保存試験後において高い容量回復率を達成できることがわかる。つまりは、本発明のイソシアネート化合物を含有しない場合(比較例1)では、容量回復率は高いものの、ガス発生が多い。一方で、本発明のイソシアネート化合物を含有していても鎖状カルボン酸エステルの含有量が所定量から外れる場合(比較例2)では、ガス発生が抑制されるものの、容量回復率が大幅に低下してしまう。本発明のイソシアネート化合物と所定量の鎖状カルボン酸エステルとを含有する場合に、相乗効果が発揮されてガス発生抑制と高容量回復率の両立が達成される。また本発明のイソシアネート化合物ではないイソシアネートを含有しても特段の効果は発揮されない(比較例3)。
From Table 1, when using the non-aqueous electrolytes of Examples 1 to 5 and Reference Examples 1 to 4 according to the present invention,
It can be seen that gas generation after the storage test is greatly suppressed, and that a high capacity recovery rate can be achieved after the storage test. That is, in the case where the isocyanate compound of the present invention is not contained (Comparative Example 1), although the capacity recovery rate is high, gas generation is large. On the other hand, even when the isocyanate compound of the present invention is contained, when the content of the chain carboxylic acid ester deviates from a predetermined amount (Comparative Example 2), gas generation is suppressed, but the capacity recovery rate is greatly reduced. Resulting in. When the isocyanate compound of the present invention and a predetermined amount of a chain carboxylic acid ester are contained, a synergistic effect is exhibited, and both gas generation suppression and a high capacity recovery rate are achieved. Even if an isocyanate which is not an isocyanate compound of the present invention is contained, no particular effect is exhibited (Comparative Example 3).
本発明のリチウム二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCDプレイヤー、ミニディスクプレイヤー、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ等を挙げることができる。 The use of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be used for various known uses. Specific examples include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CD players, and mini disc players. , Walkie-talkies, electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, lighting equipment, toys, game machines, watches, strobes, cameras, etc.
Claims (6)
R1COOR2 (1)
(式中、R1及びR2はそれぞれ独立して、フッ素置換されていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基である) The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1 , wherein the chain carboxylic acid ester is a chain carboxylic acid ester represented by the following general formula (1).
R 1 COOR 2 (1)
(Wherein R 1 and R 2 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted with fluorine)
(式中、Z1はフッ素で置換されていても良い炭素数1〜16の炭化水素基である) The compound having two or more isocyanate groups is selected from 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, tetramethylene diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate and a compound represented by the following general formula (4). The non-aqueous electrolyte solution according to any one of claims 1 to 4 , wherein
(In the formula, Z 1 is a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms which may be substituted with fluorine)
(以上) A lithium secondary battery comprising a negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and a non-aqueous electrolyte, wherein the non-aqueous electrolyte is the non-aqueous electrolyte according to any one of claims 1 to 5. Rechargeable lithium battery.
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