JP6038463B2 - Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same - Google Patents

Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same Download PDF

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Description

本発明は非水電解液及びこれを用いた蓄電デバイスに関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and an electricity storage device using the same.

充電及び放電機構を有する二次電池や、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタといった各種蓄電デバイスでは、安全性の確保、サイクル特性やエネルギー密度の向上を目的として、さまざまな研究がなされている。   Various studies have been made on various power storage devices such as secondary batteries having a charging and discharging mechanism, electrolytic capacitors, and electric double layer capacitors for the purpose of ensuring safety and improving cycle characteristics and energy density.

特許文献1、2では、非水電解液面から電池特性の向上を試みる提案されており、特許文献1には、高温暴露時にも電池パッケージの膨張や、電解質の加水分解が生じ難い非水電解質として、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミドとラクトンからなる非水電解液が開示されている。また、特許文献2には、電池の保存安定性やサイクル特性を向上させ得る非水電解液として、LiN(CF3SO2)2等と、LiPF6、LiBF4、LiCl
4又はLiAsF6の電解質を非水溶媒に溶解した非水電解液が開示されている。しかしながら、これらの特許文献においては、低温環境下(例えば、0℃以下)における非水電解液の性質、さらには、当該非水電解液を備えた電池等の低温環境下における使用については、検討されていない。
Patent Documents 1 and 2 propose to improve battery characteristics from the surface of a non-aqueous electrolyte. Patent Document 1 discloses a non-aqueous electrolyte that hardly causes expansion of a battery package or hydrolysis of an electrolyte even when exposed to high temperatures. Discloses a non-aqueous electrolyte solution composed of lithium bis (fluorosulfonyl) imide and a lactone. Patent Document 2 discloses LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and the like, LiPF 6 , LiBF 4 , LiCl as non-aqueous electrolytes that can improve the storage stability and cycle characteristics of the battery.
A non-aqueous electrolyte solution in which an O 4 or LiAsF 6 electrolyte is dissolved in a non-aqueous solvent is disclosed. However, in these patent documents, the properties of the non-aqueous electrolyte under a low-temperature environment (for example, 0 ° C. or lower) and the use under a low-temperature environment such as a battery equipped with the non-aqueous electrolyte are examined. It has not been.

特開2004−165151号公報JP 2004-165151 A 特開平8−335465号公報JP-A-8-335465

本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、低温環境下におけるイオン伝導度の低下が抑制された非水電解液及びこれを用いた蓄電デバイスを提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a nonaqueous electrolytic solution in which a decrease in ionic conductivity in a low temperature environment is suppressed, and a power storage device using the same. There is.

上記目的を達成し得た本発明の非水電解液は、電解質(1)と、一般式(2);(XSO2)(X’SO2)N-Li+(X、X’は、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のフルオロアルキル基を表し、X、X’の少なくとも一方はフッ素原子である。)で表される化合物と、カーボネート系溶媒、を含み、電解質(1)と、一般式(2)で表される化合物の合計モル濃度が1.2mol/L以上であり、且つ、一般式(2)で表される化合物のモル濃度が0.2mol/L以上であるところに特徴を有する(非水電解液(I))。 The non-aqueous electrolytic solution of the present invention that has achieved the above-mentioned object is obtained by using an electrolyte (1), a general formula (2); (XSO 2 ) (X′SO 2 ) N Li + (X, X ′ are fluorine An atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, wherein at least one of X and X ′ is a fluorine atom) and a carbonate-based solvent. The total molar concentration of the electrolyte (1) and the compound represented by the general formula (2) is 1.2 mol / L or more, and the molar concentration of the compound represented by the general formula (2) is 0.2 mol. / L or more (non-aqueous electrolyte (I)).

上記電解質(1)は、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)であるのが好ましい。 The electrolyte (1) is preferably lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ).

上記非水電解液(I)の凝固点は、当該非水電解液に含まれる電解質(1)と一般式(2)で表される化合物との合計モル濃度(mol/L)と同一のモル濃度の電解質(1)を含む非水電解液の凝固点よりも低いものであるのが好ましい。また、上記非水電解液(I)の粘度が、当該非水電解液に含まれる電解質(1)と一般式(2)で表される化合物との合計モル濃度(mol/L)と同一のモル濃度(mol/L)の電解質(1)を含む非水電解液の粘度よりも低いものも好ましい。   The freezing point of the nonaqueous electrolytic solution (I) is the same molar concentration as the total molar concentration (mol / L) of the electrolyte (1) and the compound represented by the general formula (2) contained in the nonaqueous electrolytic solution. It is preferable that it is lower than the freezing point of the non-aqueous electrolyte containing the electrolyte (1). Further, the viscosity of the non-aqueous electrolyte (I) is the same as the total molar concentration (mol / L) of the electrolyte (1) and the compound represented by the general formula (2) contained in the non-aqueous electrolyte. Those having a viscosity lower than that of the nonaqueous electrolytic solution containing the electrolyte (1) having a molar concentration (mol / L) are also preferable.

上記非水電解液(I)は、さらに、炭素炭素二重結合を有する環状カーボネートを含むものであるのが好ましい。また、本発明の非水電解液(I)において、一般式(2)で表される化合物が、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミドであるのが望ましい。   The non-aqueous electrolyte (I) preferably further contains a cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond. In the nonaqueous electrolytic solution (I) of the present invention, it is desirable that the compound represented by the general formula (2) is lithium bis (fluorosulfonyl) imide.

本発明には、上記一般式(2)で表される化合物と、凝固点が−30℃以上の溶媒とを含む非水電解液(非水電解液(II))も含まれる。   The present invention also includes a nonaqueous electrolytic solution (nonaqueous electrolytic solution (II)) containing the compound represented by the general formula (2) and a solvent having a freezing point of −30 ° C. or higher.

本発明の非水電解液(II)は、一般式(2)で表される化合物とは異なる電解質を含むものであるのが好ましい。また、上記溶媒は、凝固点が−30℃以上の溶媒100質量%中、エチレンカーボネートの含有量が40質量%以上であるのが好ましい。さらに、非水電解液(II)が、一般式(2)で表される化合物を0.1mol/L以上含む態様、炭素炭素二重結合を有する環状カーボネートを含む態様、加えて、一般式(2)で表される化合物がリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドである態様は、非水電解液(II)の好ましい実施態様である。   The nonaqueous electrolytic solution (II) of the present invention preferably contains an electrolyte different from the compound represented by the general formula (2). The solvent preferably has an ethylene carbonate content of 40% by mass or more in 100% by mass of the solvent having a freezing point of −30 ° C. or higher. Furthermore, the aspect in which nonaqueous electrolyte (II) contains the compound represented by General formula (2) 0.1 mol / L or more, the aspect containing the cyclic carbonate which has a carbon-carbon double bond, In addition, general formula ( The embodiment in which the compound represented by 2) is lithium bis (fluorosulfonyl) imide is a preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte (II).

さらに、本発明には、上記非水電解液(I)又は非水電解液(II)を用いた蓄電デバイスも含まれる。   Furthermore, the electrical storage device using the said non-aqueous electrolyte (I) or non-aqueous electrolyte (II) is also contained in this invention.

本発明の非水電解液は、低温環境下においても溶液状態を維持し、且つ、粘度の増大、及び、イオン伝導度の低下が抑制されたものである。したがって、本発明の非水電解液を使用した蓄電デバイスは、低温環境下でも作動し得るものになると考えられる。   The non-aqueous electrolytic solution of the present invention maintains a solution state even in a low temperature environment, and suppresses an increase in viscosity and a decrease in ionic conductivity. Therefore, it is considered that the electricity storage device using the non-aqueous electrolyte of the present invention can operate even in a low temperature environment.

図1は、実験例4の結果を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the results of Experimental Example 4. 図2は、実験例6の結果を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the results of Experimental Example 6.

本発明の非水電解液とは、
(I)電解質(1)と、一般式(2);(XSO2)(X’SO2)N-Li+(X、X’は、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のフルオロアルキル基を表し、X、X’の少なくとも一方はフッ素原子である。以下、化合物(2)と称する場合がある。)で表される化合物と、カーボネート系溶媒を含み、電解質(1)と、一般式(2)で表される化合物の合計モル濃度が1.2mol/L以上であり、且つ、一般式(2)で表される化合物のモル濃度が0.2mol/L以上であるか(以下、非水電解液(I)と称する)、又は、
(II)上記化合物(2)と、凝固点が−30℃以上の溶媒とを含む(以下、非水電解液(II)と称する)、
ところに特徴を有する。
The non-aqueous electrolyte of the present invention is
(I) Electrolyte (1) and general formula (2); (XSO 2 ) (X′SO 2 ) N Li + (X and X ′ are fluorine atoms, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, or carbon numbers) 1 to 6 fluoroalkyl groups, and at least one of X and X ′ is a fluorine atom (hereinafter sometimes referred to as compound (2)), a carbonate solvent, and an electrolyte. The total molar concentration of the compound represented by (1) and the general formula (2) is 1.2 mol / L or more, and the molar concentration of the compound represented by the general formula (2) is 0.2 mol / L. Or above (hereinafter referred to as non-aqueous electrolyte (I)), or
(II) including the above compound (2) and a solvent having a freezing point of −30 ° C. or higher (hereinafter referred to as non-aqueous electrolyte (II)),
However, it has characteristics.

本発明者らは、より高性能な蓄電デバイスを開発すべく検討を重ねていたところ、驚くべきことに、(I)電解質(1)に加えて、化合物(2)を含み、且つ、電解質(1)と化合物(2)とを特定の濃度で含む非水電解液は、低温環境下においても溶液状態を維持でき、また、非水電解液の粘度の増大が抑制される結果、イオン伝導度が化合物(2)を含まない非水電解液と比較して高いこと、また、(II)化合物(2)と溶媒とを混合することで、溶媒単独の凝固点よりも低い凝固点を有する非水電解液となることを見出し、本発明を完成した。以下、本発明について説明する。   The present inventors have repeatedly studied to develop a power storage device with higher performance. Surprisingly, (I) In addition to the electrolyte (1), the compound contains the compound (2), and the electrolyte ( The nonaqueous electrolytic solution containing 1) and the compound (2) at a specific concentration can maintain the solution state even in a low temperature environment, and the increase in the viscosity of the nonaqueous electrolytic solution is suppressed. Is higher than a non-aqueous electrolyte containing no compound (2), and (II) non-aqueous electrolysis having a freezing point lower than the freezing point of the solvent alone by mixing the compound (2) and the solvent. As a result, the present invention was completed. The present invention will be described below.

<非水電解液(I)>
[電解質(1)]
電解質(1)とは、本発明の非水電解液(I)中でイオンに解離して、電荷のキャリアとして機能する物質である。本発明は、電解質(1)に加えて、化合物(2)を使用するところに要旨を有するものであるので、電解質(1)については特に限定されず、各種蓄電デバイスの電解液において電解質として用いられる従来公知の電解質はいずれも使用することができる。電解質(1)としては、電解液中での解離定数が大きく、また、後述する溶媒と溶媒和し難いアニオンを生成するものが好ましい。具体的には、LiPF6、L
iClO4、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiAlO4、LiAlCl4、LiCl及びLiIよりなる群から選択される1種以上の化合物等が本発明に係る電解質(1)として用いられる。これらの中でも、LiPF6、LiBF4が好ましく、より好ましくはLiPF6である。上記電解質(1)は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Non-aqueous electrolyte (I)>
[Electrolyte (1)]
The electrolyte (1) is a substance that dissociates into ions in the non-aqueous electrolyte (I) of the present invention and functions as a charge carrier. Since the present invention has a gist in that the compound (2) is used in addition to the electrolyte (1), the electrolyte (1) is not particularly limited, and is used as an electrolyte in electrolytes of various power storage devices. Any conventionally known electrolyte can be used. The electrolyte (1) is preferably one that has a large dissociation constant in the electrolyte and generates an anion that is difficult to solvate with the solvent described below. Specifically, LiPF 6 , L
One or more compounds selected from the group consisting of iClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiCl and LiI are used as the electrolyte (1) according to the present invention. Among these, LiPF 6 and LiBF 4 are preferable, and LiPF 6 is more preferable. The electrolyte (1) may be used alone or in combination of two or more.

電解質(1)の濃度は、0.05mol/L以上、2.5mol/L以下である事が好ましい。より好ましくは0.1mol/L〜2.0mol/Lであり、さらに好ましくは0.15mol/L〜1.8mol/Lである。   The concentration of the electrolyte (1) is preferably 0.05 mol / L or more and 2.5 mol / L or less. More preferably, it is 0.1 mol / L-2.0 mol / L, More preferably, it is 0.15 mol / L-1.8 mol / L.

[化合物(2)]
本発明の非水電解液(I)は、一般式(2);(XSO2)(X’SO2)N-Li+で表される化合物(2)を含む。電解質(1)と同様、化合物(2)も電解液中においてアニオンとカチオンに解離するため、電荷のキャリアの供給源ともなり得るものである。したがって、化合物(2)のみを電解質(1)に代えて用いることも考えられるが、本発明者らは、電解質(1)に加えて、化合物(2)を特定濃度で使用することにより、電荷のキャリアとしての機能以外に、非水電解液の凝固点を低下させ、且つ、非水電解液の粘度上昇を抑制させ得ることを見出した。
[Compound (2)]
The nonaqueous electrolytic solution (I) of the present invention contains a compound (2) represented by the general formula (2); (XSO 2 ) (X′SO 2 ) N Li + . Similar to the electrolyte (1), the compound (2) also dissociates into an anion and a cation in the electrolytic solution, so that it can also serve as a charge carrier supply source. Therefore, it is conceivable that only the compound (2) is used instead of the electrolyte (1). However, the present inventors have used the compound (2) at a specific concentration in addition to the electrolyte (1), thereby increasing the charge. In addition to its function as a carrier, it has been found that the freezing point of the nonaqueous electrolytic solution can be lowered and the viscosity increase of the nonaqueous electrolytic solution can be suppressed.

上記一般式(2)中、X、X’は、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のフルオロアルキル基を表し、X、X’の少なくとも一方はフッ素原子である。炭素数1〜6アルキル基としては、直鎖状又は分枝状のアルキル基であるのが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられる。炭素数1〜6のフルオロアルキル基としては、上記アルキル基が有する水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたものが挙げられ、例えば、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、フルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基等が挙げられる。上記アルキル基又はフルオロアルキル基の中でも、フッ素原子、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基が好ましい。好ましい化合物(2)としては、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(メチルスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(ペンタフルオロエチルスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(エチルスルホニル)イミドが挙げられ、より好ましくはリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(ペンタフルオロエチルスルホニル)イミドであり、更に好ましくはリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドである。   In the general formula (2), X and X ′ represent a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and at least one of X and X ′ is a fluorine atom. . The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferably a linear or branched alkyl group, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group. It is done. Examples of the fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms include those in which some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms, such as a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, and a trifluoromethyl group. , Fluoroethyl group, difluoroethyl group, trifluoroethyl group, pentafluoroethyl group and the like. Among the alkyl groups or fluoroalkyl groups, a fluorine atom, a trifluoromethyl group, and a pentafluoroethyl group are preferable. Preferred compounds (2) include lithium bis (fluorosulfonyl) imide, lithium (fluorosulfonyl) (trifluoromethylsulfonyl) imide, lithium (fluorosulfonyl) (methylsulfonyl) imide, lithium (fluorosulfonyl) (pentafluoroethylsulfonyl) ) Imide, lithium (fluorosulfonyl) (ethylsulfonyl) imide, more preferably lithium bis (fluorosulfonyl) imide, lithium (fluorosulfonyl) (trifluoromethylsulfonyl) imide, lithium (fluorosulfonyl) (pentafluoroethyl) Sulfonyl) imide, more preferably lithium bis (fluorosulfonyl) imide.

化合物(2)は、市販品を使用してもよく、また、従来公知の方法により合成した物を用いてもよい。   As compound (2), a commercially available product may be used, or a compound synthesized by a conventionally known method may be used.

本発明の非水電解液(I)における化合物(2)の濃度は、0.2mol/L以上、2.5mol/L以下である事が好ましい。より好ましくは0.2mol/L〜2.0mol/Lであり、さらに好ましくは0.2mol/L〜1.8mol/Lである。   The concentration of the compound (2) in the nonaqueous electrolytic solution (I) of the present invention is preferably 0.2 mol / L or more and 2.5 mol / L or less. More preferably, it is 0.2 mol / L-2.0 mol / L, More preferably, it is 0.2 mol / L-1.8 mol / L.

本発明の非水電解液(I)に含まれる電解質の総濃度(電解質(1)及び化合物(2)の合計は、1.2mol/L以上、2.5mol/L以下であるのが好ましい。より好ましくは1.2mol/L〜2.0mol/Lであり、さらに好ましくは1.2mol/L〜1.8mol/Lである。総電解質量が2.5mol/L以上になると、電解液の粘度が高くなり、リチウムイオンの動きが抑制されて電池としての機能を十分発揮できなくなる場合がある。一方、総電解質量が1.2mol/L未満であると、リチウムイオンが少ない為に電池の容量が低くなってしまい、電池の性能が低いものとなってしまう場合がある。   The total concentration of the electrolyte contained in the nonaqueous electrolytic solution (I) of the present invention (the total of the electrolyte (1) and the compound (2) is preferably 1.2 mol / L or more and 2.5 mol / L or less. More preferably, it is 1.2 mol / L to 2.0 mol / L, and further preferably 1.2 mol / L to 1.8 mol / L. When the total electrolytic mass is 2.5 mol / L or more, the electrolyte solution If the total electrolytic mass is less than 1.2 mol / L, the amount of lithium ions is small, so the movement of lithium ions may be suppressed and the function of the battery may not be sufficiently exhibited. The capacity may become low, and the battery performance may be low.

なお、上記電解質(1)と一般式(2)で表される化合物の合計を100mol%としたときに化合物(2)が50mol%以下(0mol%は含まない)である(すなわち、電解質(1)は、50mol%以上)。化合物(2)の配合量は、5mol%以上であるのが好ましく、より好ましくは8mol%以上であり、さらに好ましくは10mol%以上である。LiFSIの配合量が少なすぎると、低温環境下において使用し難い場合がある。   Note that when the total of the electrolyte (1) and the compound represented by the general formula (2) is 100 mol%, the compound (2) is 50 mol% or less (not including 0 mol%) (that is, the electrolyte (1 ) Is 50 mol% or more). The amount of compound (2) is preferably 5 mol% or more, more preferably 8 mol% or more, and even more preferably 10 mol% or more. If the blending amount of LiFSI is too small, it may be difficult to use in a low temperature environment.

[溶媒]
本発明の非水電解液(I)を調製するにあたり、上記電解質を溶解させる溶媒としては、従来、非水電解液に使用されている種々の非水溶媒を使用することができる。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネートなどの飽和環状カーボネート類;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などの鎖状カーボネート類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,1−ジメトキシエタン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンなどのエーテル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトンなどのラクトン類;プロピオン酸メチルや酪酸メチルなどの鎖状カルボン酸エステル類などを使用することができる。これらの非水溶媒の中でも飽和環状カーボネート類、鎖状カーボネート類等のカーボネート系溶媒は、電圧印加時に分解しにくく安定であるため好ましく使用できる。
[solvent]
In preparing the non-aqueous electrolyte (I) of the present invention, various non-aqueous solvents conventionally used in non-aqueous electrolytes can be used as the solvent for dissolving the electrolyte. For example, saturated cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and chloroethylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, and diethyl carbonate; tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, Ethers such as 1,1-dimethoxyethane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane; γ-butyrolactone, γ-valerolactone, α-methyl-γ-butyrolactone Lactones such as: chain carboxylic acid esters such as methyl propionate and methyl butyrate can be used. Among these non-aqueous solvents, carbonate-based solvents such as saturated cyclic carbonates and chain carbonates can be preferably used because they are hardly decomposed and stable when a voltage is applied.

なお、上記非水溶媒は単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。2種以上の非水溶媒を使用する場合においては、飽和環状カーボネート類を必須の溶媒として含むものが好ましく、この場合、混合溶媒中の環状カーボネートの含有量は5質量%以上であるのが好ましい。より好ましくは10質量%以上であり、さらに好ましくは20質量%以上であり、95質量%以下であるのが好ましく、より好ましくは90質量%以下であり、さらに好ましくは80質量%以下である。飽和環状カーボネートとしてはエチレンカーボネートが好ましい。   In addition, the said non-aqueous solvent may be used independently and may mix and use 2 or more types. In the case of using two or more kinds of non-aqueous solvents, those containing saturated cyclic carbonates as essential solvents are preferred, and in this case, the content of cyclic carbonates in the mixed solvent is preferably 5% by mass or more. . More preferably, it is 10 mass% or more, More preferably, it is 20 mass% or more, It is preferable that it is 95 mass% or less, More preferably, it is 90 mass% or less, More preferably, it is 80 mass% or less. As the saturated cyclic carbonate, ethylene carbonate is preferred.

[添加剤]
本発明の非水電解液(I)は添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、炭素炭素二重結合(C=C)を有する環状カーボネートが挙げられる。これらの添加剤が非水電解液に含まれていると、当該非水電解液を蓄電デバイスに使用した場合に、電極表面に皮膜を形成し、電極の劣化、さらには電解液の分解等を抑制することができる。上記炭素炭素二重結合を有する環状カーボネートの中でも、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、メチルビニレンカーボネート(MVC)、エチルビニレンカーボネート(EVC)が好ましい。より好ましくはビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートであり、更に好ましくはビニレンカーボネートである。
[Additive]
The non-aqueous electrolyte (I) of the present invention may contain an additive. Examples of the additive include a cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond (C═C). If these additives are contained in the non-aqueous electrolyte, when the non-aqueous electrolyte is used in an electricity storage device, a film is formed on the surface of the electrode, causing deterioration of the electrode, further decomposition of the electrolyte, etc. Can be suppressed. Among the cyclic carbonates having a carbon-carbon double bond, vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), methyl vinylene carbonate (MVC), and ethyl vinylene carbonate (EVC) are preferable. More preferred are vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate, and even more preferred is vinylene carbonate.

本発明の非水電解液(I)における添加剤の濃度は0.1質量%〜10質量%であるのが好ましい。より好ましくは0.1質量%〜5質量%である。   The concentration of the additive in the nonaqueous electrolytic solution (I) of the present invention is preferably 0.1% by mass to 10% by mass. More preferably, it is 0.1 mass%-5 mass%.

[凝固点、粘度]
本発明の非水電解液(I)は、
(1)非水電解液(I)の凝固点が、非水電解液(I)に含まれる電解質(1)と化合物(2)との合計モル濃度(mol/L)と同一のモル濃度の電解質(1)を含む非水電解液(I’)の凝固点よりも低いもの、及び/又は、
(2)非水電解液(I)の粘度が、非水電解液(I)に含まれる電解質(1)と化合物(2)との合計モル濃度(mol/L)と同一のモル濃度(mol/L)の電解質(1)を含む非水電解液(I’)の粘度よりも低いもの、
であるのが好ましい。
[Freezing point, viscosity]
The non-aqueous electrolyte (I) of the present invention is
(1) An electrolyte having a freezing point of the nonaqueous electrolytic solution (I) equal to the total molar concentration (mol / L) of the electrolyte (1) and the compound (2) contained in the nonaqueous electrolytic solution (I) What is lower than the freezing point of the non-aqueous electrolyte (I ′) containing (1), and / or
(2) The viscosity of the nonaqueous electrolytic solution (I) is the same molar concentration (mol / mol) as the total molar concentration (mol / L) of the electrolyte (1) and the compound (2) contained in the nonaqueous electrolytic solution (I). / L) that is lower than the viscosity of the non-aqueous electrolyte (I ′) containing the electrolyte (1),
Is preferred.

本発明の非水電解液(I)は、電解質(1)と、化合物(2)で表される化合物を電解液中に含むことにより、電解質(1)のみを同じモル濃度で含有する非水電解液と比較して凝固点、粘度が低下するという特徴を有する。このように凝固点や粘度が低下する詳細な理由は不明であるが、化合物(2)の溶媒との高い親和性により、化合物(2)を非水電解液(I)の必須成分とすることで、非水電解液の粘度、凝固点が低下するものと考えられる。   The non-aqueous electrolyte (I) of the present invention contains the electrolyte (1) and the compound represented by the compound (2) in the electrolyte, thereby containing only the electrolyte (1) at the same molar concentration. It has a feature that the freezing point and the viscosity are lowered as compared with the electrolyte. The detailed reason why the freezing point and the viscosity are thus lowered is unknown, but by making the compound (2) an essential component of the non-aqueous electrolyte (I) due to the high affinity with the solvent of the compound (2). It is considered that the viscosity and freezing point of the nonaqueous electrolytic solution are lowered.

非水電解液の凝固点が低ければ、低温環境下においても非水電解液を溶液の状態に維持できる。したがって、本発明の非水電解液(I)を蓄電デバイスに用いることで、温度の低下に由来する蓄電デバイス性能の低下を抑制できる。なお、本発明の非水電解液(I)の凝固点は特に限定されないが、例えば−20℃以下であるのが好ましく、より好ましくは−25℃以下である。   If the freezing point of the nonaqueous electrolytic solution is low, the nonaqueous electrolytic solution can be maintained in a solution state even in a low temperature environment. Therefore, the use of the nonaqueous electrolytic solution (I) of the present invention for an electricity storage device can suppress a reduction in the performance of the electricity storage device due to a decrease in temperature. In addition, the freezing point of the nonaqueous electrolytic solution (I) of the present invention is not particularly limited, but is preferably, for example, −20 ° C. or lower, more preferably −25 ° C. or lower.

非水電解液(I)の凝固点と、非水電解液(I’)の凝固点との差は2℃以上であるのが好ましく、より好ましくは3℃以上であり、さらに好ましくは5℃以上である。また、非水電解液(I)の凝固点と、非水電解液(I’)の凝固点との差の上限は50℃程度であればよい。   The difference between the freezing point of the nonaqueous electrolytic solution (I) and the freezing point of the nonaqueous electrolytic solution (I ′) is preferably 2 ° C. or higher, more preferably 3 ° C. or higher, and further preferably 5 ° C. or higher. is there. Further, the upper limit of the difference between the freezing point of the nonaqueous electrolytic solution (I) and the freezing point of the nonaqueous electrolytic solution (I ′) may be about 50 ° C.

一方、非水電解液の粘度は、電解液中におけるイオンの伝導性に影響を及ぼす。すなわち、粘度が高すぎる場合にはイオンの移動が停滞するため、十分なイオン伝導度が得られ難くなる傾向がある。また、粘度は、温度が低下するほどその値が増大する傾向があるが、電解質(1)に加えて化合物(2)を併用した本発明の非水電解液(I)は、温度が低下した場合であっても、化合物(2)を併用しない場合に比べて粘度の上昇が抑制されており、低温環境下における使用に適するものと考えられる。   On the other hand, the viscosity of the nonaqueous electrolyte affects the conductivity of ions in the electrolyte. That is, when the viscosity is too high, the movement of ions stagnate, so that sufficient ionic conductivity tends to be difficult to obtain. Further, the viscosity tends to increase as the temperature decreases. However, the temperature of the nonaqueous electrolyte solution (I) of the present invention in which the compound (2) is used in addition to the electrolyte (1) is decreased. Even if it is a case, the raise of a viscosity is suppressed compared with the case where a compound (2) is not used together, and it is thought that it is suitable for the use in a low-temperature environment.

なお、本発明において、凝固点は、示差走査熱量計を使用して、所定条件下でDSC測定を行った場合に、降温中のDSC曲線に確認される最初のピークの温度であり、一方、粘度はコーンプレート型粘度計を用いてJISK7117−2で規定される測定方法に準じて測定される値である。これらの測定方法については、実施例において詳述する。   In the present invention, the freezing point is the temperature of the first peak confirmed in the DSC curve during temperature drop when DSC measurement is performed under a predetermined condition using a differential scanning calorimeter, while the viscosity is Is a value measured using a cone plate viscometer according to the measuring method defined in JISK7117-2. These measurement methods will be described in detail in Examples.

<非水電解液(II)>
本発明の非水電解液(II)は、上記化合物(2)と、凝固点が−30℃以上の溶媒とを含むところに要旨を有する。本発明者らは、低温特性に優れる非水電解液について検討を重ねていたところ、上記化合物(2)と凝固点−30℃以上の特定の溶媒との親和性が高いこと、また、当該混合物が、溶媒単独の凝固点よりも低い凝固点を示すことを見出した。
<Non-aqueous electrolyte (II)>
The nonaqueous electrolytic solution (II) of the present invention has a gist in that it contains the compound (2) and a solvent having a freezing point of −30 ° C. or higher. As a result of repeated investigations on non-aqueous electrolytes having excellent low-temperature characteristics, the present inventors have found that the affinity between the compound (2) and a specific solvent having a freezing point of −30 ° C. or higher is high, and that the mixture is It was found that the freezing point is lower than the freezing point of the solvent alone.

[化合物(2)]
化合物(2)としては、非水電解液(I)と同じものが使用できる。非水電解液(II)中の化合物(2)の濃度は0.05mol/L以上、飽和濃度以下とするのが好ましい。より好ましくは0.1mol/L以上、2.5mol/L以下であり、更に好ましくは0.1mol/L以上、2mol/L以下である。
[Compound (2)]
As the compound (2), the same compound as the non-aqueous electrolyte (I) can be used. The concentration of the compound (2) in the non-aqueous electrolyte (II) is preferably 0.05 mol / L or more and the saturation concentration or less. More preferably, they are 0.1 mol / L or more and 2.5 mol / L or less, More preferably, they are 0.1 mol / L or more and 2 mol / L or less.

[凝固点−30℃以上の溶媒]
非水電解液(II)の溶媒は、電解質等の溶質を含まない状態での凝固点が−30℃以上であれば、1種の溶媒を単独で使用してもよく、2種以上の溶媒を混合して使用してもよい。2種以上の溶媒を混合する場合は、凝固点が−30℃以上の溶媒を2種以上混合してもよく、また、凝固点が−30℃以上の溶媒と、凝固点が−30℃未満の溶媒とを夫々1種以上混合して用いてもよい。
[Solvent with freezing point of -30 ° C or higher]
As the solvent of the non-aqueous electrolyte (II), one type of solvent may be used alone, or two or more types of solvents may be used as long as the freezing point in a state not containing a solute such as an electrolyte is −30 ° C. or higher. You may mix and use. When two or more solvents are mixed, two or more solvents having a freezing point of −30 ° C. or higher may be mixed, a solvent having a freezing point of −30 ° C. or higher, and a solvent having a freezing point of less than −30 ° C. One or more of these may be mixed and used.

非水電解液(II)の溶媒としては、非水電解液(I)の溶媒として例示した非水溶媒を使用することができる。上記非水溶媒の内、凝固点が−30℃以上の溶媒としては、エチレンカーボネート、2,3−ブチレンカーボネートなどの飽和環状カーボネート類;ジメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類;1,4−ジキサンなどのエーテル類;が挙げられる。一方、凝固点が−30℃未満の溶媒としては、プロピレンカーボネート、クロロエチレンカーボネートなどの飽和環状カーボネート類;エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,1−ジメトキシエタン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンなどのエーテル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトンなどのラクトン類;プロピオン酸メチルや酪酸メチル等の鎖状カルボン酸エステル類;が挙げられる。   As the solvent for the nonaqueous electrolytic solution (II), the nonaqueous solvent exemplified as the solvent for the nonaqueous electrolytic solution (I) can be used. Among the above non-aqueous solvents, as the solvent having a freezing point of −30 ° C. or higher, saturated cyclic carbonates such as ethylene carbonate and 2,3-butylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate; 1,4-dioxane and the like Ethers. On the other hand, as a solvent having a freezing point of less than −30 ° C., saturated cyclic carbonates such as propylene carbonate and chloroethylene carbonate; chain carbonates such as ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate; tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,1- Ethers such as dimethoxyethane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane; lactones such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, α-methyl-γ-butyrolactone Chain carboxylic acid esters such as methyl propionate and methyl butyrate;

上記非水溶媒の中でも、常温(25℃)で固体のカーボネート類、もしくは、常温で固体のカーボネート類と上述の非水溶媒を1種以上含み、凝固点が−30℃以上の混合溶媒が、非水電解液(II)の溶媒として好適である。本発明者らは、上記化合物(2)はカーボネート類との親和性が特に高く、化合物(2)と溶媒として用いるカーボネート類とがいずれも固体状態であっても、これらを混合すると、互いに相溶し、液体状態の混合物となることを見出した。   Among the above non-aqueous solvents, carbonates that are solid at normal temperature (25 ° C.), or mixed solvents that include one or more of the above-mentioned non-aqueous solvents and carbonates that are solid at normal temperature and have a freezing point of −30 ° C. or higher are Suitable as a solvent for the aqueous electrolyte (II). The inventors of the present invention have a particularly high affinity for the above compound (2) with carbonates, and even if both the compound (2) and the carbonates used as a solvent are in a solid state, they are mixed with each other when mixed. It was found that it melted and became a liquid mixture.

上記非水溶媒の中でもカーボネート系の溶媒は、電解液用の溶媒として汎用されている。しかしながら、エチレンカーボネートのように常温で固体のカーボネート類は、融点が高く、流動性が低いため、単独もしくは高含有量では電解液に使用し難いといった問題があり、従来、比較的融点の低い溶媒、例えば、エチルメチルカーボネート(EMC)やジメチルカーボネート(DMC)等の鎖状カーボネート、プロピレンカーボネート等の飽和環状カーボネートとの混合溶媒として電解液に用いられてきた。しかしながら、本発明者らが見出したように、エチレンカーボネートなどの常温固体のカーボネート類と化合物(2)(常温で固体)とは親和性が高く、これらを混合することで液体状態の混合物が得られる。したがって、化合物(2)を必須の電解質とする場合には、常温で固体のカーボネート類を単独もしくは高含有量で非水電解液の溶媒として使用することができる。これにより、電解液が高温環境下で使用される場合においても、低沸点溶媒の気化や分解に起因する電池パッケージの膨張といった問題の発生を防止でき、より安全な蓄電デバイスの提供が可能となる。また、化合物(2)を必須の電解質とする場合には、非水電解液(II)は、溶媒単独、更には、化合物(2)以外の他の電解質を用いた電解液よりも低い凝固点を示すものとなるので、低温環境下での使用にも好適に用いられるものと考えられる。   Among the non-aqueous solvents, carbonate-based solvents are widely used as solvents for electrolyte solutions. However, carbonates that are solid at room temperature, such as ethylene carbonate, have a high melting point and low fluidity, and thus have a problem that they are difficult to use alone or in a high content as an electrolyte. For example, it has been used for electrolyte solutions as a mixed solvent with chain carbonates such as ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC) and saturated cyclic carbonates such as propylene carbonate. However, as the present inventors have found, normal temperature solid carbonates such as ethylene carbonate and compound (2) (solid at normal temperature) have high affinity, and a mixture in a liquid state is obtained by mixing them. It is done. Therefore, when the compound (2) is an essential electrolyte, carbonates that are solid at room temperature can be used alone or in a high content as a solvent for a non-aqueous electrolyte. As a result, even when the electrolytic solution is used in a high-temperature environment, it is possible to prevent the occurrence of problems such as the evaporation of the low boiling point solvent and the expansion of the battery package due to decomposition, and to provide a safer power storage device. . Further, when the compound (2) is an essential electrolyte, the nonaqueous electrolyte (II) has a lower freezing point than the solvent alone, and further, the electrolyte using another electrolyte other than the compound (2). Therefore, it is considered to be suitably used for use in a low temperature environment.

常温で固体の溶媒としては、エチレンカーボネート、2,3−ブチレンカーボネートが挙げられる。これらの中でも、エチレンカーボネートが好ましい。常温で固体の溶媒の使用量は、総溶媒量に対して30体積%以上であるのが好ましい。より好ましくは40体積%以上であり、より一層好ましくは45体積%以上であり、さらに好ましくは50体積%以上であり、さらに一層好ましくは60体積%以上である。   Examples of the solvent that is solid at room temperature include ethylene carbonate and 2,3-butylene carbonate. Among these, ethylene carbonate is preferable. The amount of the solvent that is solid at room temperature is preferably 30% by volume or more based on the total amount of the solvent. More preferably, it is 40 volume% or more, More preferably, it is 45 volume% or more, More preferably, it is 50 volume% or more, More preferably, it is 60 volume% or more.

常温で固体の溶媒を他の非水溶媒(例えば、常温で液体状態の溶媒)と組み合わせて使用する場合、他の非水溶媒の使用量は、溶媒総量に対して70体積%以下とするのが好ましく、より好ましくは60体積%以下であり、より一層好ましくは55体積%以下であり、さらに好ましくは50体積%以下であり、さらに一層好ましくは40体積%以下である。   When a solvent that is solid at room temperature is used in combination with another non-aqueous solvent (for example, a solvent in a liquid state at room temperature), the amount of the other non-aqueous solvent used is 70% by volume or less based on the total amount of the solvent. More preferably, it is 60 volume% or less, More preferably, it is 55 volume% or less, More preferably, it is 50 volume% or less, More preferably, it is 40 volume% or less.

[その他]
非水電解液(II)は、他に、添加剤や、他の電解質を含んでいてもよい。添加剤としては、上記非水電解液(I)の添加剤や従来公知の添加剤が挙げられる。一方、他の電解質としては、非水電解液(I)の電解質(1)等、従来公知の電解質はいずれも使用できる。非水電解液(II)中の添加剤濃度は、0.1質量%以上、10質量%以下とするのが好ましい(より好ましくは0.1質量%以上、5質量%以下)。一方、他の電解質の濃度は、0mol/L以上、3mol/L以下(より好ましくは0mol/L以上、2.5mol/L以下、更に好ましくは0mol/L以上、2mol/L以下)とすることが推奨される。尚、非水電解液(II)中における電解質濃度(化合物(2)と他の電解質との総量)は、0.1mol/L以上であるのが好ましい。より好ましくは0.1mol/L〜2.5mol/Lであり、更に好ましくは0.5mol/L〜2mol/Lである。
[Others]
The non-aqueous electrolyte (II) may contain other additives and other electrolytes. As an additive, the additive of said non-aqueous electrolyte (I) and a conventionally well-known additive are mentioned. On the other hand, as the other electrolyte, any conventionally known electrolyte such as the electrolyte (1) of the non-aqueous electrolyte (I) can be used. The additive concentration in the non-aqueous electrolyte (II) is preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less (more preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less). On the other hand, the concentration of the other electrolyte is 0 mol / L or more and 3 mol / L or less (more preferably 0 mol / L or more and 2.5 mol / L or less, more preferably 0 mol / L or more and 2 mol / L or less). Is recommended. The electrolyte concentration (total amount of the compound (2) and other electrolytes) in the non-aqueous electrolyte (II) is preferably 0.1 mol / L or more. More preferably, they are 0.1 mol / L-2.5 mol / L, More preferably, they are 0.5 mol / L-2 mol / L.

[蓄電デバイス]
本発明の非水電解液(I)、(II)は、低温環境下における使用に適したものである。したがって、本発明の非水電解液は、一次電池、リチウム(イオン)二次電池、燃料電池などの充電及び放電機構を有する電池の他、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、太陽電池といった各種蓄電デバイスに好適に用いられる。なお、各種蓄電デバイスの構造は特に限定されず、本発明の電解液は公知の蓄電デバイスに適用可能である。
[Power storage device]
The non-aqueous electrolytes (I) and (II) of the present invention are suitable for use in a low temperature environment. Therefore, the non-aqueous electrolyte of the present invention is not limited to batteries having charging and discharging mechanisms such as primary batteries, lithium (ion) secondary batteries, and fuel cells, but also various storage devices such as electrolytic capacitors, electric double layer capacitors, and solar cells. Is preferably used. In addition, the structure of various electrical storage devices is not specifically limited, The electrolyte solution of this invention is applicable to a well-known electrical storage device.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. Of course, it is possible to implement them, and they are all included in the technical scope of the present invention.

実験例1 凝固点測定
実験例1−1
電解質(1)としてヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)1.52g(1mol/L)を10mLのメスフラスコに測り取り、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)(いずれも、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)の体積比が1/1((EC/EMC)である混合溶媒でメスアップして電解液を調製した。得られた電解液を10mgアルミパンに入れ、示差走査熱量計(DSC6220、セイコーインスツル株式会社製)を用いて示差走査熱量分析(DSC)を行った。測定条件は2℃/minで−80℃から50℃まで測定試料を降昇温し、それぞれの設定温度(−80℃、50℃)に達した後、同設定温度で3分間保持した。降温中に確認できた最初のピークを凝固点とした。3サイクル測定し、後の2サイクルをデータとして採用し、平均値を求めた。結果を表1に示す。
Experimental Example 1 Freezing Point Measurement Experimental Example 1-1
As an electrolyte (1), 1.52 g (1 mol / L) of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 , manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade) was weighed into a 10 mL volumetric flask, and ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate ( EMC) (both manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade) was made up with a mixed solvent having a volume ratio of 1/1 ((EC / EMC)) to prepare an electrolytic solution. The sample was placed in an aluminum pan and subjected to differential scanning calorimetry (DSC) using a differential scanning calorimeter (DSC 6220, manufactured by Seiko Instruments Inc.) Measurement conditions were 2 ° C./min. After the temperature was lowered and reached the respective set temperature (−80 ° C., 50 ° C.), the temperature was held for 3 minutes at the same set temperature. Click measured .3 cycle was freezing point, the 2 cycles after adopted as data, the average value was determined. Table 1 shows the results.

実験例1−2
電解質(1)としてヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)1.37g(0.9mol/L)、化合物(2)としてリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI、株式会社日本触媒製)0.19g(0.1mol/L)を用いた事以外は実験例1−1と同様にして凝固点の測定を行った。
Experimental Example 1-2
Electrolyte (1) lithium hexafluorophosphate as (LiPF 6, Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade) 1.37 g (0.9 mol / L), lithium bis (fluorosulfonyl) as the compound (2) imide (LiFSI, stock The freezing point was measured in the same manner as in Experimental Example 1-1 except that 0.19 g (0.1 mol / L) manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. was used.

実験例1−3
電解質(1)としてヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)1.14g(0.75mol/L)、化合物(2)としてリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI、株式会社日本触媒製)0.47g(0.25mol/L)を用いた事以外は実験例1−1と同様にして凝固点の測定を行った。
Experimental Example 1-3
Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 , manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade) 1.14 g (0.75 mol / L) as electrolyte (1), lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI, stock) as compound (2) The freezing point was measured in the same manner as in Example 1-1, except that 0.47 g (0.25 mol / L) manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. was used.

実験例1−4
電解質(1)としてヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)0.76g(0.5mol/L)、化合物(2)としてリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI、株式会社日本触媒製)0.94g(0.5mol/L)を用いた事以外は実験例1−1と同様にして凝固点の測定を行った。結果を表1に示す。比較のため、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒(EC/EMC=1/1、体積比)のみを試料溶液としてDSC測定を行った結果を参考例1として示す。
Experimental Example 1-4
Electrolyte (1) lithium hexafluorophosphate as (LiPF 6, Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade) 0.76 g (0.5 mol / L), lithium bis (fluorosulfonyl) as the compound (2) imide (LiFSI, stock The freezing point was measured in the same manner as in Experimental Example 1-1 except that 0.94 g (0.5 mol / L) manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. was used. The results are shown in Table 1. For comparison, the result of DSC measurement using only a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate (EC / EMC = 1/1, volume ratio) as a sample solution is shown as Reference Example 1.

実験例1−5〜1−7
電解質濃度を表1に示すように変更したこと以外は、実験例1−1と同様にして凝固点の測定を行った。結果を表1に示す。
Experimental Examples 1-5 to 1-7
Except for changing the electrolyte concentration as shown in Table 1, the freezing point was measured in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 1.

表1中、LiPF6はヘキサフルオロリン酸リチウム、LiFSIはリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを示す。また、各セルの下段には、10mlの電解液を調製するのに使用した電解質(1)又は化合物(2)の量を括弧書きで示した(以下の表においても同様)。 In Table 1, LiPF 6 represents lithium hexafluorophosphate, and LiFSI represents lithium bis (fluorosulfonyl) imide. In the lower part of each cell, the amount of the electrolyte (1) or compound (2) used to prepare 10 ml of the electrolytic solution is shown in parentheses (the same applies to the following tables).

実験例1−8〜1−10
溶媒として、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)との体積比が3/7(EC/EMC)である混合溶媒を用いたこと以外は、実験例1−1、1−2及び1−4と同様にして、凝固点の測定を行った。結果を表2に示す。比較のため、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒(EC/EMC=3/7、体積比)のみを試料溶液としてDSC測定を行った結果を参考例2として示す。
Experimental Examples 1-8 to 1-10
Examples 1-1, 1-2 and 1 except that a mixed solvent having a volume ratio of ethylene carbonate (EC) to ethyl methyl carbonate (EMC) of 3/7 (EC / EMC) was used as the solvent. The freezing point was measured in the same manner as -4. The results are shown in Table 2. For comparison, the result of DSC measurement using only a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate (EC / EMC = 3/7, volume ratio) as a sample solution is shown as Reference Example 2.

実験例1−11〜1−13
電解質濃度を表2に示すように変更したこと以外は、実験例1−1と同様にして、凝固点の測定を行った。結果を表2に示す。
Experimental Examples 1-1-1 to 1-13
The freezing point was measured in the same manner as in Experimental Example 1-1 except that the electrolyte concentration was changed as shown in Table 2. The results are shown in Table 2.

表2中、「N.D.」は−80℃まで、DSC曲線に発熱ピークが見られなかったことを意味する(表3においても同様)。   In Table 2, “ND” means that no exothermic peak was observed in the DSC curve up to −80 ° C. (the same applies to Table 3).

実験例1−14〜1−15
溶媒としてエチレンカーボネート(EC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)とプロピレンカーボネート(PC)との体積比が4.5/4.5/1(EC/EMC/PC、各溶媒はキシダ化学株式会社製、LBGグレード)を用いたこと、電解質濃度を表3に示すように変更したこと以外は、実験例1−1と同様にして試料溶液を調製し、凝固点の測定をした。比較のため、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート及びプロピレンカーボネート(EC/EMC/PC=4.5/4.5/1、体積比)のみを試料溶液として凝固点の測定を行った結果を参考例3として示す。
Experimental Examples 1-14 to 1-15
As a solvent, the volume ratio of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and propylene carbonate (PC) is 4.5 / 4.5 / 1 (EC / EMC / PC, each solvent is manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) , LBG grade) and the electrolyte concentration was changed as shown in Table 3, a sample solution was prepared in the same manner as in Experimental Example 1-1, and the freezing point was measured. For comparison, the result of measuring the freezing point using only ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and propylene carbonate (EC / EMC / PC = 4.5 / 4.5 / 1, volume ratio) as a sample solution is referred to as Reference Example 3. Show.

表1〜3より、電解質(1)に加えて化合物(2)(LiFSI)を使用することにより、非水電解液の凝固点が低下することが確認された。この結果より、本発明の非水電解液を使用することで、低温環境下でも電池性能の低下が生じ難い電池が得られるものと考えられる。   From Tables 1 to 3, it was confirmed that the freezing point of the nonaqueous electrolytic solution was lowered by using the compound (2) (LiFSI) in addition to the electrolyte (1). From this result, it is considered that by using the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, a battery in which the battery performance is hardly deteriorated even in a low temperature environment can be obtained.

実験例2 粘度の測定
実験例2−1〜2−6
溶媒としてエチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)(EC/EMC=3/7(体積比)、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)を用い、電解質濃度を表4に示すように変更したこと以外は、実験例1−1と同様にして試料溶液を調製した。BROOKFIELD社製コーンプレート型粘度計(コーン:CP10)を用いて、JISK7117−2に準じて、試料溶液の粘度の測定を行った。測定は、サンプルカップに試料溶液を約2ml入れて、徐々に回転数を上げてトルクが50〜80%となるように回転数を調整して行った。50℃〜−30℃における試料溶液の粘度を測定した結果を表4に示す。
Experimental Example 2 Measurement of Viscosity Experimental Examples 2-1 to 2-6
Ethylene carbonate (EC) / ethyl methyl carbonate (EMC) (EC / EMC = 3/7 (volume ratio), manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade) was used as the solvent, and the electrolyte concentration was changed as shown in Table 4. Except that, a sample solution was prepared in the same manner as in Experimental Example 1-1. The viscosity of the sample solution was measured according to JISK7117-2 using a cone plate viscometer (Cone: CP10) manufactured by BROOKFIELD. The measurement was performed by putting about 2 ml of the sample solution into the sample cup and adjusting the rotation speed so that the rotation speed was gradually increased and the torque was 50 to 80%. Table 4 shows the results of measuring the viscosity of the sample solution at 50 ° C to -30 ° C.

表4より、電解質(1)を単独で用いた実験例2−1では、温度の低下にしたがって、粘度が上昇することが確認できるが、電解質(1)に加えて化合物(2)(LiFSI)を用いることで、試料溶液中の電解質の質量分率が増加しても、低温環境下における粘度上昇を抑制できることが分かる。   From Table 4, in Experimental Example 2-1, in which the electrolyte (1) is used alone, it can be confirmed that the viscosity increases as the temperature decreases, but in addition to the electrolyte (1), the compound (2) (LiFSI) It can be seen that even when the mass fraction of the electrolyte in the sample solution is increased, the increase in viscosity in a low-temperature environment can be suppressed.

実験例2−7〜2−9
溶媒としてエチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)(EC/EMC=1/1(体積比)、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)を用いたこと、電解質濃度を表5に示すように変更したこと以外は、実験例1と同様にして試料溶液を調製した。実験例2−1等と同様に、BROOKFIELD社製コーンプレート型粘度計(コーン:CP10)を使用して、50℃〜−25℃における試料溶液の粘度を測定した。結果を表5に示す。
Experimental Examples 2-7 to 2-9
Table 5 shows that ethylene carbonate (EC) / ethyl methyl carbonate (EMC) (EC / EMC = 1/1 (volume ratio), manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade) was used as the solvent. A sample solution was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except for the change. Similarly to Experimental Example 2-1, etc., the viscosity of the sample solution at 50 ° C. to −25 ° C. was measured using a cone plate viscometer (Cone: CP10) manufactured by BROOKFIELD. The results are shown in Table 5.

実験例2−10〜2−12
溶媒としてエチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)/プロピレンカーボネート(PC)(EC/EMC/PC=4.5/4.5/1(体積比)、各溶媒はキシダ化学株式会社製、LBGグレード)の混合溶媒を用いたこと、電解質濃度を表6に示すように変更したこと以外は、実験例1と同様にして試料溶液を調製して凝固点の測定をした。
Experimental Examples 2-10 to 2-12
As a solvent, ethylene carbonate (EC) / ethyl methyl carbonate (EMC) / propylene carbonate (PC) (EC / EMC / PC = 4.5 / 4.5 / 1 (volume ratio), each solvent is manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd. A sample solution was prepared and the freezing point was measured in the same manner as in Experimental Example 1 except that a mixed solvent of LBG grade) was used and the electrolyte concentration was changed as shown in Table 6.

表4〜6より、溶媒組成が変わっても、実験例2−1、2−2の場合と同様に、電解質(1)に加えて化合物(2)(LiFSI)を用いることで、温度の低下による粘度の上昇を抑制できることが分かる。   From Tables 4-6, even if a solvent composition changes, it is the fall of temperature by using compound (2) (LiFSI) in addition to electrolyte (1) similarly to the case of Experimental example 2-1, 2-2. It can be seen that the increase in the viscosity due to can be suppressed.

実験例3 イオン伝導度の測定
実験例3−1〜3−8
エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)(いずれも、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)の体積比が3/7(EC/EMC)である混合溶媒を使用し、電解質(1)と化合物(2)の濃度を表7に示すように変更したこと以外は、実験例1と同様にして、試料溶液(非水電解液)を調製した。次いで、ソーラトロン社製の「IMPEDANCE ANALYZER SI 1260」を用いて試料溶液のイオン伝導度を測定した。結果を表7に示す。
Experimental Example 3 Measurement of Ionic Conductivity Experimental Examples 3-1 to 3-8
Using a mixed solvent in which the volume ratio of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (both manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade) is 3/7 (EC / EMC), the electrolyte (1) and A sample solution (non-aqueous electrolyte) was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that the concentration of the compound (2) was changed as shown in Table 7. Next, the ion conductivity of the sample solution was measured using “IMPEDANCE ANALYZER SI 1260” manufactured by Solartron. The results are shown in Table 7.

実験例3−9〜3−11
溶媒としてエチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、プロピレンカーボネート(PC)の体積比が4.5/4.5/1(各溶媒はキシダ化学株式会社製、LBGグレード)である混合溶媒を用いたこと、電解質濃度を表8に示すように変更したこと以外は、実験例1と同様にして試料溶液を調製して凝固点の測定をした。結果を表8に示す。
Experimental Examples 3-9 to 3-11
A mixed solvent in which the volume ratio of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and propylene carbonate (PC) is 4.5 / 4.5 / 1 (each solvent is LBG grade, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.). A sample solution was prepared and the freezing point was measured in the same manner as in Experimental Example 1 except that the sample solution was changed and the electrolyte concentration was changed as shown in Table 8. The results are shown in Table 8.

表7、8より、溶媒組成が変わっても電解質(1)を単独で使用した電解液よりも、総電解質が同じで電解質(1)に加えて化合物(2)(LiFSI)も使用した電解液の方がいずれの温度においても高い伝導度を示す事が分かった。   From Tables 7 and 8, even if the solvent composition changes, the total electrolyte is the same as the electrolytic solution using the electrolyte (1) alone, and the electrolytic solution using the compound (2) (LiFSI) in addition to the electrolyte (1) Was found to exhibit higher conductivity at any temperature.

以上、実験例1〜3の結果より、従来のリチウムイオン二次電池の電解質(1)であるLiPF6の一部を化合物(2)(LiFSI)に置き換えることによって、低温下にお
ける電解液の特性を向上できることが確認できた。したがって、上記実験例の結果より本発明の非水電解液を用いることにより、低い温度領域での電池特性が改善される事が示唆される。
As described above, from the results of Experimental Examples 1 to 3, by replacing a part of LiPF 6 which is the electrolyte (1) of the conventional lithium ion secondary battery with the compound (2) (LiFSI), the characteristics of the electrolyte solution at low temperature It was confirmed that Therefore, the results of the above experimental examples suggest that the battery characteristics in a low temperature region are improved by using the nonaqueous electrolytic solution of the present invention.

実験例4 充放電サイクル試験
実験例4−1〜4−5
[電解液の調製]
表9に示す濃度となるように電解質(1)、化合物(2)及び添加剤を、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネートが体積比で3/7(EC/EMC、いずれもキシダ化学株式会社製、LBGグレード)の混合溶媒に溶解させて電解液を調製した。
Experimental Example 4 Charge / Discharge Cycle Test Experimental Examples 4-1 to 4-5
[Preparation of electrolyte]
The electrolyte (1), the compound (2), and the additive were mixed so that the concentrations shown in Table 9 were ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate in a volume ratio of 3/7 (EC / EMC, both manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG). Grade) mixed solvent to prepare an electrolytic solution.

[ラミネートセルの作製と試験前の充放電]
正極活物質層の面積が12cm2(3×4cm)の市販の正極シート(活物質:コバルト酸リチウム、3mAh/cm2)1枚と、負極活物質層の面積が13.44cm2(3.2×4.2cm)の市販の負極シート(活物質:グラファイト、3.2mAh/cm2)1枚とを対向するように積層し、その間に1枚のポリオレフィン系セパレータを挟んだ。2枚のアルミニウムラミネートフィルムで正、負極のシートを挟み込み、アルミニウムラミネートフィルム内を電解液で満たし、真空状態で密閉した。
[Production of laminate cell and charge / discharge before test]
One commercial positive electrode sheet (active material: lithium cobaltate, 3 mAh / cm 2 ) having an area of the positive electrode active material layer of 12 cm 2 (3 × 4 cm) and an area of the negative electrode active material layer of 13.44 cm 2 (3. 2 × 4.2 cm) of a commercially available negative electrode sheet (active material: graphite, 3.2 mAh / cm 2 ) was laminated so as to face each other, and one polyolefin separator was sandwiched therebetween. The positive and negative electrode sheets were sandwiched between two aluminum laminate films, and the aluminum laminate film was filled with an electrolytic solution and sealed in a vacuum state.

充放電試験装置(ACD−01、アスカ電子株式会社製)を使用して、30℃で充放電速度0.2C(定電流モード)、3.5V〜4.2Vで1度充放電を行った後、ラミネートセルを開封してから、再度真空状態で密閉した。同条件で充放電を5回繰り返してラミネート型リチウム電池を完成させた。   Using a charge / discharge test apparatus (ACD-01, manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.), charge / discharge was performed once at 30 ° C. at a charge / discharge rate of 0.2 C (constant current mode) and 3.5 V to 4.2 V. Thereafter, the laminate cell was opened and then sealed again in a vacuum state. Under the same conditions, charging / discharging was repeated 5 times to complete a laminated lithium battery.

[充放電サイクル試験]
得られたラミネート型リチウム電池について、充放電試験装置(ACD−01、アスカ電子株式会社製)を用いて、30℃で充放電速度0.2C(定電流モード)、3.5V〜4.2Vで各充放電時には10分の充放電休止時間を設けて、サイクル試験(210回〜240回)を行った。結果を表9及び図1に示す。
[Charge / discharge cycle test]
About the obtained laminate type lithium battery, charge / discharge rate 0.2C (constant current mode), 3.5V to 4.2V at 30 ° C. using a charge / discharge test device (ACD-01, manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.). In each charge and discharge, a cycle test (210 to 240 times) was performed with a charge / discharge pause time of 10 minutes. The results are shown in Table 9 and FIG.

LiPF6:ヘキサフルオロリン酸リチウム(キシダ化学株式会社製、LBGグレード)
LiFSI:リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド (株式会社日本触媒製)
LiTFSI:リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(キシダ化学株式
会社製、LBGグレード)
VC:ビニレンカーボネート(キシダ化学株式会社製、LBGグレード)
LiPF 6 : lithium hexafluorophosphate (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade)
LiFSI: Lithium bis (fluorosulfonyl) imide (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.)
LiTFSI: Lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade)
VC: Vinylene carbonate (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade)

表9より、電解質(1)に加えて、化合物(2)としてLiFSI(実験例4−2)を使用することで、これを使用しない場合(実験例4−1、4−4)に比べて、サイクル特性を向上させられることが分かる。また、LiFSIに加えて添加剤(VC)を使用すれば、サイクル特性を一層向上させられることがわかる(実験例4−3、図1)。なお、実験例4−5に係る電解液には電解質(1)しか含まれていないため、実験例2の結果から、LiFSIを含む実験例4−2、4−3に比べて低温特性に劣るものと考えられる。上記結果より、本発明に係る非水電解液を用いた実験例4−2、4−3のラミネート型リチウム電池は、低温下においても、良好な電池特性を示すものと期待できる。   From Table 9, in addition to electrolyte (1), by using LiFSI (Experimental example 4-2) as a compound (2), compared with the case where this is not used (Experimental example 4-1, 4-4). It can be seen that the cycle characteristics can be improved. It can also be seen that the use of an additive (VC) in addition to LiFSI can further improve the cycle characteristics (Experimental Example 4-3, FIG. 1). In addition, since only the electrolyte (1) is contained in the electrolyte solution according to Experimental Example 4-5, the results of Experimental Example 2 are inferior in low-temperature characteristics as compared with Experimental Examples 4-2 and 4-3 including LiFSI. It is considered a thing. From the above results, it can be expected that the laminate type lithium batteries of Experimental Examples 4-2 and 4-3 using the nonaqueous electrolytic solution according to the present invention show good battery characteristics even at low temperatures.

実験例5 凝固点測定、溶解性評価
実験例5−1〜5−11
エチレンカーボネート(EC)単独、又は、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)との体積比が1/1(EC/EMC)である混合溶媒を溶媒として用いたこと、LiPF6とLiFSIの濃度を表10、表11に示すように変更したこと以外は、実験例1と同様にして、凝固点の測定及び溶解性の評価を行った。なお、溶解性は、混合物が液体状であるか否か、固体状の成分が残留しているか否かを、目視により評価した。結果を表10、表11に示す。
Experimental Example 5 Freezing point measurement, solubility evaluation Experimental Examples 5-1 to 5-11
Using ethylene carbonate (EC) alone or a mixed solvent having a volume ratio of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) of 1/1 (EC / EMC) as a solvent, LiPF 6 and LiFSI The solidification point was measured and the solubility was evaluated in the same manner as in Experimental Example 1 except that the concentrations were changed as shown in Tables 10 and 11. The solubility was evaluated by visual observation as to whether the mixture was in a liquid state or whether a solid component remained. The results are shown in Table 10 and Table 11.

表10、11中、「不溶」とは、混合物中に固体状の成分が残留していたことを示す。   In Tables 10 and 11, “insoluble” indicates that a solid component remained in the mixture.

凝固点が36℃であり、常温(25℃)では固体であるエチレンカーボネート(EC)への、LiPF6とLiFSI(いずれも常温で固体)の溶解性を確認したところ、LiPF6とエチレンカーボネートとは、混合しても、互いに固体状のままで液体にはならなかったのに対して(実験例5−1)、LiFSIはエチレンカーボネートと相溶して液体状態となり、凝固点が−9.9℃となることが判明した。また、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの体積比が1/1である混合溶媒に、LiPF6、LiFSIを夫々混合した場合には、LiFSIを含む混合物の凝固点は−55.5℃にまで低下した(実験例5−5)。実験例5−5の凝固点は、混合溶媒のみ(実験例5−3、凝固点6.2℃)、混合溶媒とLiPF6を含む場合(実験例5−4、凝固点−21.1℃)に比べて、30℃以上も大きく下回るものである。さらに、エチレンカーボネートの含有量を75体積%にまで高めた場合においても同様の傾向が見られた(実験例5−9〜5−11)。 The solubility of LiPF 6 and LiFSI (both solid at room temperature) in ethylene carbonate (EC), which is solid at normal temperature (25 ° C.), has a freezing point of 36 ° C., and what is LiPF 6 and ethylene carbonate? Even though they were mixed, they remained solid and did not become liquid (Experimental Example 5-1), whereas LiFSI was compatible with ethylene carbonate to be in a liquid state, and the freezing point was −9.9 ° C. Turned out to be. Further, when LiPF 6 and LiFSI were mixed in a mixed solvent having a volume ratio of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate of 1/1, the freezing point of the mixture containing LiFSI decreased to −55.5 ° C. ( Experimental Example 5-5). The freezing point of Experimental Example 5-5 is compared with the case of containing only the mixed solvent (Experimental Example 5-3, freezing point 6.2 ° C.) and the mixed solvent and LiPF 6 (Experimental Example 5-4, freezing point −21.1 ° C.). Thus, it is much lower than 30 ° C. Furthermore, the same tendency was observed when the content of ethylene carbonate was increased to 75% by volume (Experimental Examples 5-9 to 5-11).

この結果より、LiFSIに代表される化合物(2)は、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類との親和性が高く、両者を混合することで、凝固点の低い混合物(電解液)が得られることが分かる。したがって、化合物(2)と凝固点が−30℃以上の溶媒とを含む本発明の非水電解液は、低温環境下においても凝固し難く、流動性を有するものであることが分かる。   From this result, it is understood that the compound (2) represented by LiFSI has high affinity with cyclic carbonates such as ethylene carbonate, and a mixture (electrolyte solution) having a low freezing point can be obtained by mixing the two. . Therefore, it can be seen that the nonaqueous electrolytic solution of the present invention containing the compound (2) and a solvent having a freezing point of −30 ° C. or higher is hard to solidify even in a low temperature environment and has fluidity.

実験例6 低温特性試験
[ラミネートセルの作製と試験前の充放電]
電解液は、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとの体積比が3/7の混合溶媒に、表12に示す濃度となるように電解質を溶解させて調製した。
ラミネートセルの作製と試験前の充放電は、正極シート(活物質:LiNi1/3Mn1/3Co1/3、2mAh/cm2)と負極シート(活物質:人造黒鉛、2.2mAh/cm2)を用いたこと以外は、実験例4と同様にしてラミネート型リチウム電池を完成させた。
Experimental Example 6 Low-temperature characteristic test [Production of laminate cell and charge / discharge before test]
The electrolytic solution was prepared by dissolving the electrolyte in a mixed solvent having a volume ratio of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate of 3/7 so that the concentrations shown in Table 12 were obtained.
Preparation and charging / discharging before the test of the laminate cell were carried out using a positive electrode sheet (active material: LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 , 2 mAh / cm 2 ) and a negative electrode sheet (active material: artificial graphite, 2.2 mAh / A laminated lithium battery was completed in the same manner as in Experimental Example 4 except that cm 2 ) was used.

[低温特性試験]
得られたラミネート型リチウム電池について、充放電試験装置(ACD−01、アスカ電子株式会社製)を用いて、充電は25℃、充電速度0.2C(定電流モード)で、4.2Vまで行い、25℃の環境下、放電速度0.2Cで3Vまで放電した時の放電容量を基準とした。低温での特性を測定する時の充電は25℃で同様に行い、−30℃で、放電速度0.2C,0.5C,1.0C,2.0Cで3.0Vまで放電したときの放電特性を測定した。結果を表12と図2に示す。なお、表12中、放電容量維持率とは25℃における放電容量(100%)に対する放電容量の各温度における放電容量の割合を意味する。
[Low temperature characteristics test]
About the obtained laminate type lithium battery, using a charge / discharge test apparatus (ACD-01, manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.), charging is performed up to 4.2 V at 25 ° C. and a charging rate of 0.2 C (constant current mode). Based on the discharge capacity when discharged to 3 V at a discharge rate of 0.2 C in an environment of 25 ° C. The charge at the time of measuring the characteristics at a low temperature is similarly performed at 25 ° C., and is discharged at −30 ° C. at a discharge rate of 0.2 C, 0.5 C, 1.0 C, and 2.0 C to 3.0 V. Characteristics were measured. The results are shown in Table 12 and FIG. In Table 12, the discharge capacity retention rate means the ratio of the discharge capacity at each temperature of the discharge capacity to the discharge capacity (100%) at 25 ° C.

表12及び図2より、化合物(2)を所定量含む実験例6−2の電解液は、これを含まない実験例6−1の電解液に比べて、−30℃の低温環境下における放電容量の低下が抑制されていることが分かる。この結果より、本発明の電解液は、低温環境下で使用されるデバイスにも好適に用いられることが分かる。   From Table 12 and FIG. 2, the electrolytic solution of Experimental Example 6-2 containing a predetermined amount of the compound (2) is discharged in a low temperature environment of −30 ° C. as compared with the electrolytic solution of Experimental Example 6-1 that does not contain the compound (2). It can be seen that the decrease in capacity is suppressed. From this result, it can be seen that the electrolytic solution of the present invention is also suitably used for devices used in a low temperature environment.

Claims (6)

一般式(2);(XSO2)(X’SO2)N-Li+(X、X’は、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のフルオロアルキル基を表し、X、X’の少なくとも一方はフッ素原子である。)で表される化合物と、凝固点が−30℃以上の溶媒とを含む非水電解液であって、
上記一般式(2)で表される化合物を0.6mol/L以上含み、且つ、
凝固点が−30℃以上の溶媒100体積%中、エチレンカーボネートが40体積%以上であることを特徴とする非水電解液。
(XSO 2 ) (X′SO 2 ) N Li + (X, X ′ represents a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms. And at least one of X and X ′ is a fluorine atom), and a non-aqueous electrolyte containing a solvent having a freezing point of −30 ° C. or higher,
Containing 0.6 mol / L or more of the compound represented by the general formula (2), and
A nonaqueous electrolytic solution, wherein ethylene carbonate is 40% by volume or more in 100% by volume of a solvent having a freezing point of −30 ° C. or higher.
上記一般式(2)で表される化合物とは異なる電解質を含む請求項に記載の非水電解液。 The nonaqueous electrolytic solution according to claim 1 , comprising an electrolyte different from the compound represented by the general formula (2). 上記一般式(2)で表される化合物を2mol/L以下含む請求項1又は2に記載の非水電解液。 The nonaqueous electrolytic solution according to claim 1 or 2 , comprising 2 mol / L or less of the compound represented by the general formula (2). 炭素炭素二重結合を有する環状カーボネートを含む請求項のいずれかに記載の非水電解液。 The nonaqueous electrolytic solution according to any one of claims 1 to 3 , comprising a cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond. 一般式(2)で表される化合物が、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミドである請求項のいずれかに記載の非水電解液。 The nonaqueous electrolytic solution according to any one of claims 1 to 4 , wherein the compound represented by the general formula (2) is lithium bis (fluorosulfonyl) imide. 請求項のいずれかに記載の非水電解液を用いた蓄電デバイス。 Electricity storage device using the nonaqueous electrolytic solution according to any one of claims 1 to 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10978740B2 (en) 2013-02-18 2021-04-13 Nippon Shokubai Co., Ltd. Electrolyte solution and lithium ion secondary battery provided with same
JP6095080B2 (en) * 2013-05-16 2017-03-15 エルジー・ケム・リミテッド Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery including the same
US9825335B2 (en) 2013-05-16 2017-11-21 Lg Chem, Ltd. Non-aqueous electrolyte solution and lithium secondary battery including the same
JP5816998B2 (en) * 2013-09-25 2015-11-18 国立大学法人 東京大学 Electrolytic solution containing a salt having alkali metal, alkaline earth metal or aluminum as a cation and an organic solvent having a hetero element
JP6296597B2 (en) * 2013-10-16 2018-03-20 学校法人 関西大学 Lithium ion secondary battery
JP2016162957A (en) * 2015-03-04 2016-09-05 Jmエナジー株式会社 Lithium ion capacitor
KR102542990B1 (en) * 2015-06-23 2023-06-12 가부시기가이샤 닛뽕쇼꾸바이 Conductive material, manufacturing method and purification method thereof, and non-aqueous electrolyte and antistatic agent using the conductive material
DE112017001007T5 (en) * 2016-02-26 2018-11-22 The University Of Tokyo ELECTROLYTE SOLUTION
JP6587579B2 (en) 2016-05-30 2019-10-09 太陽誘電株式会社 Lithium ion capacitor
JP7199157B2 (en) * 2018-04-27 2023-01-05 株式会社日本触媒 Electrolyte solution containing lithium iodide, and lithium ion battery using the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5125559B2 (en) * 2008-02-04 2013-01-23 株式会社Gsユアサ Non-aqueous electrolyte battery and manufacturing method thereof
JP2011082033A (en) * 2009-10-07 2011-04-21 Mitsubishi Chemicals Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery module
JP2011150958A (en) * 2010-01-25 2011-08-04 Sony Corp Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte battery
JP6065367B2 (en) * 2011-06-07 2017-01-25 ソニー株式会社 Nonaqueous electrolyte battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, power storage device, and power system

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