JP6102492B2 - Non-aqueous electrolyte and lithium ion secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解液及びリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は従来の鉛蓄電池やニッケル水素電池と比較して小型軽量で単セルの電圧が高く、エネルギー密度が高い、メモリ効果が少ない、自己放電が少ないという特徴を有している。その特徴から、携帯電話、ノートパソコンなど小型で持ち運びを行う機器に搭載されており、さらに一部のハイブリッドカーや電気自動車にまで使用され始めている。   Lithium ion secondary batteries are smaller and lighter than conventional lead storage batteries and nickel metal hydride batteries, have a high single cell voltage, high energy density, low memory effect, and low self-discharge. Because of its features, it is mounted on small portable devices such as mobile phones and laptop computers, and is beginning to be used in some hybrid cars and electric vehicles.

しかし、電池の場合、充電及び放電を繰り返していくと次第に電気容量が低下していくという問題がある。特にリチウムイオン二次電池が主に使用されるこれらの機器に使用される際には頻繁に充電及び放電が繰り返される傾向があるため、電気容量が低下しやすい。放電容量が低下すると、一回の充電における機器の稼働時間が低下する、あるいは電気自動車の場合は走行距離の低下を招き、その分機器の使い勝手が低下してしまう。   However, in the case of a battery, there is a problem that the electric capacity gradually decreases as charging and discharging are repeated. In particular, when these lithium ion secondary batteries are used mainly in these devices, charging and discharging tend to be repeated frequently, so that the electric capacity tends to decrease. When the discharge capacity decreases, the operation time of the device in one charge decreases, or in the case of an electric vehicle, the travel distance decreases, and the usability of the device decreases correspondingly.

放電容量が低下する要因は電池の構成や使用条件により様々である。正極及び負極活物質の失活、集電体からの剥離、活物質表面への皮膜の生成による抵抗の増大、ガス発生などによる電池の変形、電解液の枯渇などが挙げられる。負極の場合、SEI(surface electronic interphase)と呼ばれる皮膜が負極活物質上に生成されるが、この皮膜が過剰に生成されて抵抗が増大することが容量低下の一員となりやすい。   Factors that decrease the discharge capacity vary depending on the battery configuration and usage conditions. Examples include deactivation of the positive electrode and the negative electrode active material, peeling from the current collector, increase in resistance due to the formation of a film on the active material surface, deformation of the battery due to gas generation, and depletion of the electrolyte. In the case of the negative electrode, a film called SEI (surface electronic interface) is formed on the negative electrode active material, and this film is excessively generated and the resistance is increased, which tends to become a member of the capacity reduction.

この負極の皮膜の生成によるサイクル寿命を改善するために、種々の方法が提案されており、例えば、特許文献1〜2などが挙げられる。しかし、これらの方法では近年の電池の要求に対応するには不足である。特に、近年高容量を持つことで注目されているシリコンやスズを含有する負極に対しては、まだ不十分であった。   In order to improve the cycle life due to the formation of the negative electrode film, various methods have been proposed, such as Patent Documents 1 and 2. However, these methods are insufficient to meet recent battery requirements. In particular, it is still insufficient for a negative electrode containing silicon or tin, which has attracted attention in recent years due to its high capacity.

特許4288976号Japanese Patent No. 4288976 特許4386666号Japanese Patent No. 4386666

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、良好なサイクル特性を持つ非水電解液およびリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the non-aqueous electrolyte and lithium ion secondary battery which have favorable cycling characteristics.

上記目的を達成するために、本発明に係る非水電解液は、非水溶媒と、電解質と、ハロゲン化した環状炭酸エステルと、下記化学式1で表されるチオール[式中、R1、R2、R3は水素であるか、あるいはアルキル基(−C2n+1,n=1〜4)、カルボキシ基、カルボキシレート基(−COO)、アルコキシカルボニル基(−COOR4、但しR4は−C2n+1,n=1〜4)、カルボキシ基を持つアルキル基(−C2nCOOH,n=1〜4)、カルボキシレート基を持つアルキル基(−C2nCOO,n=1〜4)、アミノ基(−NH、−NHR5、−NR5R6,R5、R6はアルキル基(−C2n+1,n=1〜4)、カルボキシ基、カルボキシレート基(−COO)である)、スルファニル基である。]を含有し、前記チオールはカルボキシ基、前記カルボキシレート基、前記アミノ基のいずれかを一つ以上有する化合物から成る。 In order to achieve the above object, a nonaqueous electrolytic solution according to the present invention includes a nonaqueous solvent, an electrolyte, a halogenated cyclic ester carbonate, and a thiol represented by the following chemical formula 1 [wherein R1, R2, R3 is hydrogen, or an alkyl group (—C n H 2n + 1 , n = 1 to 4), a carboxy group, a carboxylate group (—COO ), an alkoxycarbonyl group (—COOR 4, where R 4 is —C n H 2n + 1 , n = 1 to 4), an alkyl group having a carboxy group (—C n H 2n COOH, n = 1 to 4), an alkyl group having a carboxylate group (—C n H 2n COO , n = 1 to 4), an amino group (—NH 2 , —NHR 5, —NR 5 R 6, R 5, R 6 is an alkyl group (—C n H 2n + 1 , n = 1 to 4), a carboxy group, a carboxylate group (—COO ). A sulfanyl group. The thiol is composed of a compound having at least one of a carboxy group, the carboxylate group, and the amino group.

Figure 0006102492
Figure 0006102492

上記本発明に係る非水電解液を用いることにより、リチウムイオン二次電池のサイクル寿命が向上する。これは、前記チオールが正極及び負極表面上、特に負極活物質上において良好なSEI膜を形成するため、充電及び放電による、正極及び負極の容量劣化が抑えられるためであると推察される。 By using the nonaqueous electrolytic solution according to the present invention, the cycle life of the lithium ion secondary battery is improved. This is presumed to be because the thiol forms a good SEI film on the positive electrode and negative electrode surfaces, particularly on the negative electrode active material, so that capacity deterioration of the positive electrode and the negative electrode due to charging and discharging is suppressed.

本発明において良好なSEI膜が形成される理由は不明であるが、次のように推察している。SEI膜は電解液成分が分解して生成するものであるが、その中身は単一の化合物からなるものではなく、様々な化合物が存在している。それらの化合物の反応性は様々である。一方、本発明に係る非水電解液は、スルファニル基と、カルボキシ基あるいはカルボキシレート基あるいはアミノ基のいずれかを有する前記チオールと、ハロゲン化した環状炭酸エステルを含有している。この前記チオールとハロゲン化した環状炭酸エステルが反応することにより、ハロゲン化されたカーボネートに各種の官能基を持つ化合物が合成される。これが更に活物質表面で反応することにより、SEI膜に前記チオールが持つ各種の官能基とハロゲンの両方を持つ化合物が導入される。これにより、より良好なSEI膜を活物質、特に負極活物質上に形成することができると考えられる。 The reason why a good SEI film is formed in the present invention is unknown, but is presumed as follows. The SEI film is formed by decomposing the electrolyte component, but the contents are not composed of a single compound, and various compounds exist. The reactivity of these compounds varies. On the other hand, the nonaqueous electrolytic solution according to the present invention contains a sulfanyl group, the thiol having either a carboxy group, a carboxylate group, or an amino group, and a halogenated cyclic carbonate. By reacting the thiol with the halogenated cyclic carbonate, compounds having various functional groups are synthesized on the halogenated carbonate. When this further reacts on the surface of the active material, compounds having both various functional groups and halogens of the thiol are introduced into the SEI film. Thereby, it is considered that a better SEI film can be formed on the active material, particularly the negative electrode active material.

上記本発明に係る非水電解液に含有される前記チオールが、カルボキシ基もしくは前記カルボキシレート基を一つ以上と、前記アミノ基を一つ以上有するチオールであることが、異なる官能基が3種類存在するため、よりSEI膜を形成しやすくなり、サイクル特性をより向上するため好ましい。   The thiol contained in the non-aqueous electrolyte according to the present invention is a thiol having one or more carboxy groups or carboxylate groups and one or more amino groups, and three different functional groups. Therefore, the SEI film can be formed more easily and the cycle characteristics are further improved.

上記本発明に係る非水電解液に含有される前記チオールがペニシラミン及びその誘導体であることが、サイクル特性がより向上するため好ましい。   It is preferable that the thiol contained in the non-aqueous electrolyte according to the present invention is penicillamine and derivatives thereof because cycle characteristics are further improved.

上記本発明に係る非水電解液に含有されるハロゲン化した環状炭酸エステルがフルオロエチレンカーボネートであることが、サイクル特性がより向上するため好ましい。   It is preferable that the halogenated cyclic carbonate contained in the non-aqueous electrolyte according to the present invention is fluoroethylene carbonate because cycle characteristics are further improved.

上記本発明に係る非水電解液に含有される前記チオールの電解液中の含有量が0.01〜3質量%であることが、サイクル特性がより向上するため好ましい。   It is preferable that the content of the thiol contained in the non-aqueous electrolyte according to the present invention in the electrolyte is 0.01 to 3% by mass because cycle characteristics are further improved.

上記本発明に係る非水電解液に含有されるハロゲン化した環状炭酸エステルの電解液中の含有量が0.1〜5質量%であることが、サイクル特性がより向上するため好ましい。   The content of the halogenated cyclic carbonate contained in the nonaqueous electrolytic solution according to the present invention in the electrolytic solution is preferably 0.1 to 5% by mass because cycle characteristics are further improved.

上記本発明に係るリチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、セパレータと、前記非水電解液を備え、前記負極は、シリコンを含有することが電池のエネルギー密度とサイクル特性が向上するため好ましい。   The lithium ion secondary battery according to the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and the non-aqueous electrolyte, and the negative electrode contains silicon to improve energy density and cycle characteristics of the battery. preferable.

本発明によれば、良好なサイクル特性を持つ非水電解液およびリチウムイオン二次電池を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte and a lithium ion secondary battery having good cycle characteristics.

リチウムイオン二次電池の模式断面図である。It is a schematic cross section of a lithium ion secondary battery.

以下、必要により図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary. In addition, the dimensional ratio of drawing is not restricted to the ratio of illustration.

まず、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池に用いられる非水電解液について説明する。 First, the non-aqueous electrolyte used for the lithium ion secondary battery according to this embodiment will be described.

(非水電解液)
本実施形態に係る非水電解液は、非水溶媒と、支持塩となる各種電解質と、ハロゲン化した環状炭酸エステルと、化学式1で表されるチオール[式中、R1、R2、R3は水素であるか、あるいはアルキル基(−C2n+1,n=1〜4)、カルボキシ基、カルボキシレート基(−COO)、アルコキシカルボニル基(−COOR4、但しR4は−C2n+1,n=1〜4)、カルボキシ基を持つアルキル基(−C2nCOOH,n=1〜4)、カルボキシレート基を持つアルキル基(−C2nCOO,n=1〜4)、アミノ基(−NH、−NHR5、−NR5R6,R5、R6はアルキル基(−C2n+1,n=1〜4)、カルボキシ基、カルボキシレート基(−COO)である)、スルファニル基である。]を含有する非水電解液であって、前記チオールはカルボキシ基あるいは前記カルボキシレート基あるいは前記アミノ基のいずれかを一つ以上有する化合物から成る。
(Nonaqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte according to the present embodiment includes a non-aqueous solvent, various electrolytes to be a supporting salt, a halogenated cyclic carbonate, and a thiol represented by Chemical Formula 1 [wherein R1, R2, and R3 are hydrogens. Or an alkyl group (—C n H 2n + 1 , n = 1 to 4), a carboxy group, a carboxylate group (—COO ), an alkoxycarbonyl group (—COOR 4, where R 4 is —C n H 2n + 1 , n = 1 to 4), an alkyl group having a carboxy group (—C n H 2n COOH, n = 1 to 4), an alkyl group having a carboxylate group (—C n H 2n COO , n = 1 to 4), An amino group (—NH 2 , —NHR 5, —NR 5 R 6, R 5, R 6 are an alkyl group (—C n H 2n + 1 , n = 1 to 4), a carboxy group, a carboxylate group (—COO )), It is a fanyl group. The thiol is composed of a compound having at least one of a carboxy group, the carboxylate group, or the amino group.

化学式1で表されるチオールとしては、例えば、ペニシラミン、ペニシラミンメチル、ペニシラミンエチル、β−ホモペニシラミン、N−メチルペニシラミン、3−メチル−3−スルファニルブタン酸、2−アミノ−1,1−ジメチルエタンチオールなどが挙げられる。   Examples of the thiol represented by Chemical Formula 1 include penicillamine, penicillamine methyl, penicillamine ethyl, β-homopenicillamine, N-methylpenicillamine, 3-methyl-3-sulfanylbutanoic acid, 2-amino-1,1-dimethylethane. Examples include thiol.

化学式1で表されるチオールは、非水電解液全量を基準として、0.01重量%〜3.0重量%添加されていことがサイクル寿命の改善効果の観点から好ましい。化学式1で表されるチオールの含有量が上記下限値より少ないと、サイクル寿命の改善効果が不十分な場合がある。一方、上記上限値より多いと、サイクル寿命が却って低下する傾向がある。化学式1で表されるチオールの含有量を上記数値内に調整することにより、本発明の効果をより確実に得ることができる。0.05重量%〜1.0重量%ならば、さらに好ましい。   The thiol represented by Chemical Formula 1 is preferably added in an amount of 0.01 to 3.0% by weight based on the total amount of the non-aqueous electrolyte from the viewpoint of the cycle life improving effect. If the content of the thiol represented by Chemical Formula 1 is less than the lower limit, the cycle life improving effect may be insufficient. On the other hand, when the amount is larger than the above upper limit value, the cycle life tends to decrease. By adjusting the content of the thiol represented by Chemical Formula 1 within the above numerical value, the effect of the present invention can be obtained more reliably. If it is 0.05 weight%-1.0 weight%, it is still more preferable.

ハロゲン化した環状炭酸エステルとしては、フルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ブロモエチレンカーボネート、フルオロクロロエチレンカーボネートなどが挙げられる。   Examples of the halogenated cyclic carbonate include fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, chloroethylene carbonate, bromoethylene carbonate, and fluorochloroethylene carbonate.

ハロゲン化した環状炭酸エステルは、非水電解液全量を基準として、0.1〜5重量%添加されていることがサイクル寿命の改善効果の観点から好ましい。ハロゲン化した環状炭酸エステルの含有量が上記下限値より少ないと、サイクル寿命の改善効果が不十分な場合がある。一方、上記上限値より多いと、高温で保存する場合にガス発生が多くなる傾向がある。ハロゲン化した環状炭酸エステルの含有量を上記数値内に調整することにより、本発明の効果をより確実に得ることができる。1.0重量%〜3.0重量%ならば、さらに好ましい。   The halogenated cyclic carbonate is preferably added in an amount of 0.1 to 5% by weight based on the total amount of the non-aqueous electrolyte from the viewpoint of the cycle life improving effect. If the content of the halogenated cyclic carbonate is less than the lower limit, the cycle life improving effect may be insufficient. On the other hand, when the amount is higher than the above upper limit value, there is a tendency that gas generation increases when stored at a high temperature. By adjusting the content of the halogenated cyclic carbonate within the above numerical value, the effect of the present invention can be obtained more reliably. 1.0 to 3.0% by weight is more preferable.

電解質としてはリチウム二次電池の場合、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、例えば、LiPF、LiClO、LiBF、LiAsF、LiCFSO、LiCFCFSO、LiC(CFSO、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiN(SOF)、LiN(CFCFCO)等が挙げられる。なお、これらの塩は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。電解質としてはLiPF、LiBF、LiN(SOF)がサイクル特性や保存特性の観点から好ましく、LiPFがより好ましい。電解質の濃度は1種の場合でも2種以上の場合でも、0.8〜1.5Mが好ましい。 In the case of a lithium secondary battery, a lithium salt is used as the electrolyte. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CF 2 SO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2) 2, LiN (CF 3 SO 2) (C 4 F 9 SO 2), LiN (SO 2 F) 2, LiN (CF 3 CF 2 CO) 2 , and the like. In addition, these salts may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. As the electrolyte, LiPF 6 , LiBF 4 , and LiN (SO 2 F) 2 are preferable from the viewpoint of cycle characteristics and storage characteristics, and LiPF 6 is more preferable. The concentration of the electrolyte is preferably 0.8 to 1.5 M regardless of whether it is one type or two or more types.

非水溶媒としては、公知の電気化学デバイスに使用されている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、γ―ブチロラクトン、γ―バレロラクトン、ジメトキシメタン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキシレン、4−メチル−1,3−ジオキシレン、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、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、アセトニトリル、スルホラン、2−メチルスルホラン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルオキサゾリジノンなどが挙げられる。これらの溶媒を単独もしくは複数種類併せて用いることができる。環状カーボネートや鎖状カーボネートがサイクル特性や保存特性の観点から好ましく、エチレンカーボネートやジエチルカーボネートがより好ましい。 As the non-aqueous solvent, a solvent used in a known electrochemical device can be used. For example, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, dimethoxymethane, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxylene, 4-methyl-1,3 -Dixylene, methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, acetonitrile, sulfolane, 2-methyl sulfolane, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N-methyloxazolidinone, etc. . These solvents can be used alone or in combination. Cyclic carbonates and chain carbonates are preferable from the viewpoint of cycle characteristics and storage characteristics, and ethylene carbonate and diethyl carbonate are more preferable.

また、添加剤として、さらに公知の添加剤を加えてもよい。例えば、ビニレンカーボネート、1,3−プロパンスルトン、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、エチレンサルファイトなどを0.01〜5重量%添加してもよい。
[リチウムイオン二次電池]
Moreover, you may add a well-known additive as an additive. For example, 0.01 to 5% by weight of vinylene carbonate, 1,3-propane sultone, 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide, ethylene sulfite, or the like may be added.
[Lithium ion secondary battery]

続いて、本実施形態に係る電極、及びリチウムイオン二次電池について図1を参照して簡単に説明する。リチウムイオン二次電池100は、主として、積層体30、積層体30を密閉した状態で収容するケース50、及び積層体30に接続された一対のリード60,62を備えている。     Next, the electrode and the lithium ion secondary battery according to this embodiment will be briefly described with reference to FIG. The lithium ion secondary battery 100 mainly includes a laminate 30, a case 50 that accommodates the laminate 30 in a sealed state, and a pair of leads 60 and 62 connected to the laminate 30.

積層体30は、一対の正極10、負極20がセパレータ18を挟んで対向配置されたものである。正極10は、板状(膜状)の正極集電体12上に正極活物質層14が設けられたものである。負極20は、板状(膜状)の負極集電体22上に負極活物質層24が設け
られたものである。正極活物質層14及び負極活物質層24がセパレータ18の両側にそれぞれ接触している。正極集電体12及び負極集電体22の端部には、それぞれリード60,62が接続されており、リード60,62の端部はケース50の外部にまで延びている。
The laminated body 30 is configured such that a pair of the positive electrode 10 and the negative electrode 20 are opposed to each other with the separator 18 interposed therebetween. The positive electrode 10 is obtained by providing a positive electrode active material layer 14 on a plate-like (film-like) positive electrode current collector 12. The negative electrode 20 is obtained by providing a negative electrode active material layer 24 on a plate-like (film-like) negative electrode current collector 22. The positive electrode active material layer 14 and the negative electrode active material layer 24 are in contact with both sides of the separator 18. Leads 60 and 62 are connected to the end portions of the positive electrode current collector 12 and the negative electrode current collector 22, respectively, and the end portions of the leads 60 and 62 extend to the outside of the case 50.

以下、正極10及び負極20を総称して、電極10、20といい、正極集電体12及び負極集電体22を総称して集電体12、22といい、正極活物質層14及び負極活物質層24を総称して活物質層14、24という。   Hereinafter, the positive electrode 10 and the negative electrode 20 are collectively referred to as electrodes 10 and 20, and the positive electrode current collector 12 and the negative electrode current collector 22 are collectively referred to as current collectors 12 and 22, and the positive electrode active material layer 14 and the negative electrode The active material layers 24 are collectively referred to as active material layers 14 and 24.

[電極]
電極10、20について具体的に説明する。電極10、20は、集電体12、22と、集電体12、22の表面に形成された活物質及びバインダーを含む活物質層14、24と、を備える。
[electrode]
The electrodes 10 and 20 will be specifically described. The electrodes 10 and 20 include current collectors 12 and 22 and active material layers 14 and 24 including active materials and binders formed on the surfaces of the current collectors 12 and 22.

(正極10)
正極集電体12は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミ、銅、ニッケル箔の金属薄板を用いることができる。
(Positive electrode 10)
The positive electrode current collector 12 may be a conductive plate material, and for example, a thin metal plate of aluminum, copper, or nickel foil can be used.

正極活物質層14は、本実施形態に係る活物質、バインダー、必要に応じた量の導電材を含むものである。   The positive electrode active material layer 14 includes the active material according to the present embodiment, a binder, and a conductive material in an amount necessary.

正極活物質としては、リチウムイオンを含有し、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な化合物であればよく、例えば、LiCoO、LiNiO、LiMn、Li(CoNiMn)O、Li(NiCoAl)O、Li(MnAl、Li[LiMnNiCo]O、LiVOPO、LiFePO等のリチウム含有金属酸化物が挙げられる。バインダーは、活物質同士を結合すると共に、活物質と正極集電体12とを結合している。 The positive electrode active material may be any compound that contains lithium ions and can occlude and release lithium ions. For example, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , Li (Co x Ni y Mn z ) O 2 Li-containing metal oxides such as Li (Ni x Co y Al z ) O 2 , Li ( M n x Al y ) 2 O 4 , Li [Li w Mn x Ni y Co z ] O 2 , LiVOPO 4 , LiFePO 4 Is mentioned. The binder bonds the active materials to each other and bonds the active material to the positive electrode current collector 12.

バインダーは、活物質同士を結合すると共に、活物質と正極集電体12とを結合している。
バインダーの材質としては、上述の結合が可能であればよく、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂が挙げられる。
The binder bonds the active materials to each other and bonds the active material to the positive electrode current collector 12.
The material of the binder is not particularly limited as long as the above-described bonding is possible. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene. -Perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), polyvinyl fluoride ( Fluorine resin such as PVF).

また、上記の他に、バインダーとして、例えば、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、ポリアミド(PA)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、芳香族ポリアミド、セルロース、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリアクリル酸とその塩、アルギン酸とその塩等を用いてもよい。また、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体、その水素添加物、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体、その水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子を用いてもよい。更に、シンジオタクチック1,2−ポリブタジエン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン(炭素数2〜12)共重合体等を用いてもよい。   In addition to the above, as binders, for example, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyamide (PA), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), aromatic polyamide, cellulose, styrene-butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene Rubber, ethylene / propylene rubber, polyacrylic acid and its salt, alginic acid and its salt and the like may be used. Also, thermoplastic elastomeric polymers such as styrene / butadiene / styrene block copolymers, hydrogenated products thereof, styrene / ethylene / butadiene / styrene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers, and hydrogenated products thereof. May be used. Further, syndiotactic 1,2-polybutadiene, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin (carbon number 2 to 12) copolymer may be used.

また、バインダーとして電子伝導性の導電性高分子やイオン伝導性の導電性高分子を用いてもよい。電子伝導性の導電性高分子としては、例えば、ポリアセチレン等が挙げられる。この場合は、バインダーが導電材の機能も発揮するので導電材を添加しなくてもよい。イオン伝導性の導電性高分子としては、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等の高分子化合物にリチウム塩又はリチウムを主体とするアルカリ金属塩と、を複合化させたもの等が挙げられる。   Alternatively, an electron conductive conductive polymer or an ion conductive conductive polymer may be used as the binder. Examples of the electron conductive conductive polymer include polyacetylene. In this case, since the binder also functions as a conductive material, it is not necessary to add a conductive material. Examples of the ion conductive conductive polymer include those obtained by combining a polymer compound such as polyethylene oxide and polypropylene oxide with a lithium salt or an alkali metal salt mainly composed of lithium.

導電材としては、例えば、カーボンブラック類等のカーボン粉末、カーボンナノチューブ、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ITO等の導電性酸化物が挙げられる。   Examples of the conductive material include carbon powder such as carbon black, carbon nanotube, carbon material, fine metal powder such as copper, nickel, stainless steel and iron, a mixture of carbon material and fine metal powder, and conductive oxide such as ITO. It is done.

(負極20)
負極集電体22は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミ、銅、ニッケル箔の金属薄板を用いることができる。
(Negative electrode 20)
The negative electrode current collector 22 may be a conductive plate material, and for example, a thin metal plate of aluminum, copper, or nickel foil can be used.

負極活物質はリチウムイオンを吸蔵・放出可能な化合物であればよく、公知の電池用の負極活物質を使用できる。負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛)、カーボンナノチューブ、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温度焼成炭素等の炭素材料、アルミ、シリコン、スズ等のリチウムと化合することのできる金属、二酸化シリコン、二酸化スズ等の酸化物を主体とする非晶質の化合物、チタン酸リチウム(LiTi12)等を含む粒子が挙げられる。単位重量あたりの容量の高いシリコンを用いることが好ましい。 The negative electrode active material may be any compound that can occlude and release lithium ions, and known negative electrode active materials for batteries can be used. Examples of the negative electrode active material include carbon materials such as graphite (natural graphite, artificial graphite) capable of occluding and releasing lithium ions, carbon nanotubes, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, low-temperature calcined carbon, aluminum, silicon And particles containing a metal that can be combined with lithium such as tin, an amorphous compound mainly composed of an oxide such as silicon dioxide and tin dioxide, and lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ). . It is preferable to use silicon having a high capacity per unit weight.

バインダー、導電材は、それぞれ、正極と同様のものを使用できる。   As the binder and the conductive material, the same materials as those for the positive electrode can be used.

(電極10,20の製造方法)
次に、本実施形態に係る電極10,20の製造方法について説明する。
(Method for manufacturing electrodes 10 and 20)
Next, a method for manufacturing the electrodes 10 and 20 according to this embodiment will be described.

上記活物質、バインダー及び溶媒を混合する。必要に応じ導電材を更に加えても良い。溶媒としては例えば、水、N−メチル−2−ピロリドン等を用いることができる。塗料を構成する成分の混合方法は特に制限されず、混合順序もまた特に制限されない。
上記塗料を、集電体12、22に塗布する。塗布方法としては、特に制限はなく、通常電極を作製する場合に採用される方法を用いることができる。
The active material, binder and solvent are mixed. A conductive material may be further added as necessary. As the solvent, for example, water, N-methyl-2-pyrrolidone or the like can be used. The mixing method of the components constituting the paint is not particularly limited, and the mixing order is not particularly limited.
The paint is applied to the current collectors 12 and 22. There is no restriction | limiting in particular as an application | coating method, The method employ | adopted when producing an electrode normally can be used.

続いて、集電体12、22上に塗布された塗料中の溶媒を除去する。除去法は特に限定されず、塗料が塗布された集電体12、22を、例えば80℃〜150℃の雰囲気下で乾燥させればよい。   Subsequently, the solvent in the paint applied on the current collectors 12 and 22 is removed. The removal method is not particularly limited, and the current collectors 12 and 22 to which the paint is applied may be dried, for example, in an atmosphere of 80 ° C. to 150 ° C.

そして、このようにして活物質層14、24が形成された電極を必要に応じ、、ロールプレス装置等によりプレス処理を行う。ロールプレスの線圧は例えば、10〜50kgf/cmとすることができる。   Then, the electrode on which the active material layers 14 and 24 are formed in this way is subjected to a press treatment by a roll press device or the like as necessary. The linear pressure of the roll press can be, for example, 10 to 50 kgf / cm.

以上の工程を経て、集電体12、22上に電極活物質層14,24が形成される。   Through the above steps, the electrode active material layers 14 and 24 are formed on the current collectors 12 and 22.

セパレータ18は、電気絶縁性の多孔体であり、例えば、ポリオレフィンからなるフィルムの単層体、積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、或いは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。   The separator 18 is an electrically insulating porous body, for example, a single layer of a film made of polyolefin, a stretched film of a laminate or a mixture of the above resins, or at least selected from the group consisting of cellulose, polyester and polypropylene. Examples thereof include a fiber nonwoven fabric made of one kind of constituent material.

ケース50は、その内部に積層体30及び電解液を密封するものである。ケース50は、電解液の外部への漏出や、外部からの電気化学デバイス100内部への水分等の侵入等を抑止できる物であれば特に限定されない。例えば、ケース50として、図1に示すように、金属箔52を高分子膜54で両側からコーティングした金属ラミネートフィルムを利用できる。金属箔52としては例えばアルミ箔を、高分子膜54としてはポリプロピレン等の膜を利用できる。例えば、外側の高分子膜54の材料としては融点の高い高分子例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド等が好ましく、内側の高分子膜54の材料としてはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等が好ましい。   The case 50 seals the laminated body 30 and the electrolytic solution therein. The case 50 is not particularly limited as long as it can prevent leakage of the electrolytic solution to the outside and entry of moisture and the like into the electrochemical device 100 from the outside. For example, as the case 50, as shown in FIG. 1, a metal laminate film in which a metal foil 52 is coated with a polymer film 54 from both sides can be used. For example, an aluminum foil can be used as the metal foil 52 and a film such as polypropylene can be used as the polymer film 54. For example, the material of the outer polymer film 54 is preferably a polymer having a high melting point such as polyethylene terephthalate (PET) or polyamide, and the material of the inner polymer film 54 is polyethylene (PE) or polypropylene (PP). preferable.

リード60,62は、アルミ等の導電材料から形成されている。   The leads 60 and 62 are made of a conductive material such as aluminum.

そして、公知の方法により、リード60、62を正極集電体12、負極集電体22にそれぞれ溶接し、正極10の正極活物質層14と負極20の負極活物質層24との間にセパレータ18を挟んだ状態で、電解液と共にケース50内に挿入し、ケース50の入り口をシールすればよい。
以上、本発明の非水電解液、電極、ならびに、当該電解液及び電極を備えるリチウムイオン二次電池およびそれらの製造方法の好適な一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
Then, the leads 60 and 62 are welded to the positive electrode current collector 12 and the negative electrode current collector 22 by a known method, respectively, and a separator is provided between the positive electrode active material layer 14 of the positive electrode 10 and the negative electrode active material layer 24 of the negative electrode 20. 18 may be inserted into the case 50 together with the electrolytic solution with the 18 interposed therebetween, and the entrance of the case 50 may be sealed.
As mentioned above, although non-aqueous electrolyte of this invention, an electrode, a lithium ion secondary battery provided with the said electrolyte and electrode, and suitable one Embodiment of those manufacturing methods were demonstrated in detail, this invention is the said embodiment. It is not limited to.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
[電解液の作製]
エチレンカーボネートを30vol%、ジエチルカーボネートを70vol%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この電解質を溶解させた溶液に、D−(−)−ペニシラミンを溶液量に対して0.1重量%と、フルオロエチレンカーボネートを溶液量に対して3.0重量%添加して溶解させた。このようにして非水電解液を作製した。
Example 1
[Preparation of electrolyte]
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30 vol% and diethyl carbonate at a ratio of 70 vol%. To the solution in which the electrolyte was dissolved, D-(−)-penicillamine was added at 0.1% by weight with respect to the solution amount, and fluoroethylene carbonate was added at 3.0% by weight with respect to the solution amount, and dissolved. In this way, a non-aqueous electrolyte was produced.

[負極の作製]
負極活物質として、シリコン、酸化シリコンをシリコン/酸化シリコン=1/2(重量比)で混合し、遊星ボールミルを用いて粉砕混合を行ったものを使用した。遊星ボールミルのメディアは直径3mmのアルミナビーズを用い、回転数は500rmpとし、粉砕混合時間は60minとした。
負極活物質として前記シリコンと酸化シリコンの混合物を87質量部、導電助剤としてアセチレンブラックを3質量部、バインダーとしてポリアミドイミドを10質量部とを混合して負極合剤とした。この負極合剤にN−メチル−2−ピロリドンを溶媒として混合し、塗料を作製した。この塗料を集電体である銅箔(厚さ15μm)にドクターブレード法で塗布し、80℃で乾燥させた後、圧延し、銅箔表面に負極活物質層を形成した。銅箔には、外部引き出し端子を接続するために、塗料を塗布しない部分を設けておいた。これを350℃で3時間真空中で乾燥した。外部引き出し端子としては、外装体とのシール性を向上させる目的で、ニッケル箔に、無水マレイン酸をグラフト化したポリプロピレンを巻き付けたものを用意した。このニッケル箔と上記塗料を塗布し乾燥した後の銅箔とを超音波溶接した。
[Production of negative electrode]
As the negative electrode active material, a material obtained by mixing silicon and silicon oxide at silicon / silicon oxide = 1/2 (weight ratio) and pulverizing and mixing using a planetary ball mill was used. The planetary ball mill media used alumina beads with a diameter of 3 mm, the rotation speed was 500 rpm, and the pulverization and mixing time was 60 min.
A negative electrode mixture was prepared by mixing 87 parts by mass of the mixture of silicon and silicon oxide as a negative electrode active material, 3 parts by mass of acetylene black as a conductive additive, and 10 parts by mass of polyamideimide as a binder. The negative electrode mixture was mixed with N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to prepare a paint. This paint was applied to a copper foil (thickness 15 μm) as a current collector by a doctor blade method, dried at 80 ° C., and then rolled to form a negative electrode active material layer on the surface of the copper foil. The copper foil was provided with a portion to which no paint was applied in order to connect the external lead terminal. This was dried in vacuum at 350 ° C. for 3 hours. As the external lead terminal, a nickel foil wound with polypropylene grafted with maleic anhydride was prepared for the purpose of improving the sealing performance with the exterior body. The nickel foil and the copper foil after the coating material was applied and dried were ultrasonically welded.

[正極の作製]
正極活物質としてLi(Ni0.85Co0.10Al0.05)O、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン、導電助剤としてカーボンブラック及び黒鉛を、N−メチル−2−ピロリドンを溶媒として混合し、塗料を作製した。この塗料を集電体であるアルミ箔(厚さ20μm)にドクターブレード法で塗布し、100℃で乾燥させた後、圧延し、アルミ箔表面に正極活物質層を形成した。なお、アルミ箔には、外部引き出し端子を接続するために、塗料を塗布しない部分を設けておいた。外部引き出し端子としては、外装体とのシール性を向上させる目的で、アルミ箔に、無水マレイン酸をグラフト化したポリプロピレンを巻き付けたものを用意した。このアルミ箔と上記塗料を塗布し乾燥した後のアルミ箔とを超音波溶接した。
[Production of positive electrode]
Li (Ni 0.85 Co 0.10 Al 0.05 ) O 2 as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride as a binder, carbon black and graphite as a conductive assistant, and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent A paint was prepared. This paint was applied to an aluminum foil (thickness 20 μm) as a current collector by a doctor blade method, dried at 100 ° C., and then rolled to form a positive electrode active material layer on the surface of the aluminum foil. The aluminum foil was provided with a portion to which no paint was applied in order to connect the external lead terminal. As an external lead terminal, for the purpose of improving the sealing property with the exterior body, an aluminum foil wrapped with polypropylene grafted with maleic anhydride was prepared. This aluminum foil and the aluminum foil after the coating material was applied and dried were ultrasonically welded.

[リチウムイオン二次電池セルの作製]
上述のようにして作製した正極、負極、並びにポリオレフィン製のセパレータを所定の寸法に切断した。切断した正極、負極、セパレータを負極、セパレータ、正極、セパレータ、負極の順序で積層し、フルセル用積層体を作製した。外装体の中に前記積層体を入れ、上述のようにして作製した電解液を適当量添加し外装体を真空密封し、リチウムイオン二次電池セル(以下、セルという。)を作製した。
[Production of lithium ion secondary battery cells]
The positive electrode, negative electrode, and polyolefin separator produced as described above were cut into predetermined dimensions. The cut positive electrode, negative electrode, and separator were laminated in the order of the negative electrode, separator, positive electrode, separator, and negative electrode to produce a full cell laminate. The laminate was placed in the outer package, an appropriate amount of the electrolyte prepared as described above was added, and the outer package was vacuum-sealed to produce a lithium ion secondary battery cell (hereinafter referred to as a cell).

[初期充放電]
上述のようにして作製したセルを充放電試験機で、正極活物質に対する電流密度が10mA/gとなる電流値で3時間充電を行った。その後セルの内部に発生したガスを取除いたあと、再び充放電試験機を用いて正極活物質に対する電流密度が19mA/gとなる電流値でセルの電位が4.2Vになるまで充電し、そのあと正極活物質に対する電流密度が19mA/gとなる電流値でセルの電位が2.5Vになるまで放電を行った。
[Initial charge / discharge]
The cell produced as described above was charged for 3 hours with a charge / discharge tester at a current value at which the current density with respect to the positive electrode active material was 10 mA / g. Then, after removing the gas generated inside the cell, it is charged again using a charge / discharge tester until the cell potential becomes 4.2 V at a current value of 19 mA / g for the positive electrode active material, Thereafter, discharging was performed until the cell potential became 2.5 V at a current value corresponding to a current density of 19 mA / g with respect to the positive electrode active material.

[放電容量の測定]
上述のようにして作製したセルを充放電試験機で、充放電レートを0.5C(25℃で定電流放電を行ったときに2時間で放電終了となる電流値)でセル電圧が4.2Vとなるまで充電したあとセル電圧が2.5Vとなるまで放電した場合の放電容量(単位:mAh)を測定した。これを400回繰り返したときの放電容量の変化を表1に示す。
[Measurement of discharge capacity]
The cell produced as described above was charged and discharged with a charge / discharge tester, the charge / discharge rate was 0.5 C (the current value at which discharge was completed in 2 hours when constant current discharge was performed at 25 ° C.), and the cell voltage was 4. The discharge capacity (unit: mAh) was measured when the cell voltage was 2.5 V after being charged to 2 V. Table 1 shows the change in discharge capacity when this is repeated 400 times.

(実施例2) エチレンカーボネートを30vol%、ジエチルカーボネートを70vol%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、D−(−)−ペニシラミンを溶液量に対して0.1重量%と、フルオロエチレンカーボネートを溶液量に対して5.0重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。 Example 2 LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30 vol% and diethyl carbonate at a ratio of 70 vol%. A non-aqueous electrolyte was prepared by adding 0.1% by weight of D-(-)-penicillamine to this solution and dissolving 5.0% by weight of fluoroethylene carbonate with respect to the solution amount. Used as. The rest is the same as in the first embodiment.

(実施例3)
エチレンカーボネートを30vol%、ジエチルカーボネートを70vol%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、D−(−)−ペニシラミンを溶液量に対して0.1重量%と、フルオロエチレンカーボネートを溶液量に対して1.0重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 3)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30 vol% and diethyl carbonate at a ratio of 70 vol%. A non-aqueous electrolyte was prepared by adding 0.1% by weight of D-(−)-penicillamine and 1.0% by weight of fluoroethylene carbonate to the solution and dissolving the solution. Used as. The rest is the same as in the first embodiment.

(実施例4)
エチレンカーボネートを30vol%、ジエチルカーボネートを70vol%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、D−(−)−ペニシラミンを溶液量に対して0.1重量%と、フルオロエチレンカーボネートを溶液量に対して0.1重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
Example 4
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30 vol% and diethyl carbonate at a ratio of 70 vol%. A non-aqueous electrolyte is obtained by adding 0.1 wt% of D-(−)-penicillamine and 0.1 wt% of fluoroethylene carbonate to the solution and dissolving the solution. Used as. The rest is the same as in the first embodiment.

(実施例5)
エチレンカーボネートを30vol%、ジエチルカーボネートを70vol%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、D−(−)−ペニシラミンを溶液量に対して0.3重量%と、フルオロエチレンカーボネートを溶液量に対して3.0重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 5)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30 vol% and diethyl carbonate at a ratio of 70 vol%. A non-aqueous electrolyte was prepared by adding D-(-)-penicillamine to this solution in an amount of 0.3% by weight with respect to the solution amount and 3.0% by weight of fluoroethylene carbonate with respect to the solution amount. Used as. The rest is the same as in the first embodiment.

(実施例6)
エチレンカーボネートを30vol%、ジエチルカーボネートを70vol%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、D−(−)−ペニシラミンを溶液量に対して0.5重量%と、フルオロエチレンカーボネートを溶液量に対して3.0重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 6)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30 vol% and diethyl carbonate at a ratio of 70 vol%. A non-aqueous electrolyte was prepared by adding D-(-)-penicillamine to this solution in an amount of 0.5% by weight with respect to the solution amount and 3.0% by weight of fluoroethylene carbonate with respect to the solution amount. Used as. The rest is the same as in the first embodiment.

(実施例7)
エチレンカーボネートを30vol%、ジエチルカーボネートを70vol%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、D−(−)−ペニシラミンを溶液量に対して1.0重量%と、フルオロエチレンカーボネートを溶液量に対して3.0重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 7)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30 vol% and diethyl carbonate at a ratio of 70 vol%. A non-aqueous electrolyte was prepared by adding 1.0% by weight of D-(-)-penicillamine to this solution and dissolving 3.0% by weight of fluoroethylene carbonate with respect to the amount of solution. Used as. The rest is the same as in the first embodiment.

(実施例8)
エチレンカーボネートを30vol%、ジエチルカーボネートを70vol%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、D−(−)−ペニシラミンを溶液量に対して3.0重量%と、フルオロエチレンカーボネートを溶液量に対して3.0重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 8)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30 vol% and diethyl carbonate at a ratio of 70 vol%. A non-aqueous electrolyte was prepared by adding 3.0% by weight of D-(−)-penicillamine to this solution and dissolving 3.0% by weight of fluoroethylene carbonate with respect to the solution amount. Used as. The rest is the same as in the first embodiment.

(実施例9)
エチレンカーボネートを30vol%、ジエチルカーボネートを70vol%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、D−(−)−ペニシラミンを溶液量に対して0.01重量%と、フルオロエチレンカーボネートを溶液量に対して3.0重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
Example 9
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30 vol% and diethyl carbonate at a ratio of 70 vol%. A non-aqueous electrolyte was prepared by adding D-(−)-penicillamine to this solution in an amount of 0.01% by weight with respect to the amount of the solution and 3.0% by weight of fluoroethylene carbonate relative to the amount of the solution. Used as. The rest is the same as in the first embodiment.

(実施例10)
エチレンカーボネートを30vol%、ジエチルカーボネートを70vol%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、D−(−)−ペニシラミンを溶液量に対して0.05重量%と、フルオロエチレンカーボネートを溶液量に対して3.0重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 10)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30 vol% and diethyl carbonate at a ratio of 70 vol%. A non-aqueous electrolyte was prepared by adding 0.05 wt% of D-(−)-penicillamine to this solution and dissolving 3.0 wt% of fluoroethylene carbonate with respect to the solution amount. Used as. The rest is the same as in the first embodiment.

(実施例11)
エチレンカーボネートを30vol%、プロピレンカーボネートを30vol%、ジエチルカーボネートを40vol%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、D−(−)−ペニシラミンを溶液量に対して0.1重量%と、フルオロエチレンカーボネートを溶液量に対して3.0重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 11)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30 vol%, propylene carbonate at 30 vol%, and diethyl carbonate at a ratio of 40 vol%. A non-aqueous electrolyte was prepared by adding 0.1% by weight of D-(-)-penicillamine to this solution and dissolving 3.0% by weight of fluoroethylene carbonate with respect to the amount of solution. Used as. The rest is the same as in the first embodiment.

(実施例12)
エチレンカーボネートを40vol%、ジエチルカーボネートを50vol%、エチルメチルカーボネートを10vol%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、D−(−)−ペニシラミンを溶液量に対して0.1重量%と、フルオロエチレンカーボネートを溶液量に対して3.0重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 12)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 40 vol%, diethyl carbonate at 50 vol%, and ethyl methyl carbonate at a ratio of 10 vol%. A non-aqueous electrolyte was prepared by adding 0.1% by weight of D-(-)-penicillamine to this solution and dissolving 3.0% by weight of fluoroethylene carbonate with respect to the amount of solution. Used as. The rest is the same as in the first embodiment.

(実施例13)
D−(−)−ペニシラミンの替わりに、ペニシラミンエチルを溶液量に対して0.1重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 13)
Instead of D-(−)-penicillamine, 0.1 wt% of penicillamine ethyl was added and dissolved as a non-aqueous electrolyte. The rest is the same as in the first embodiment.

(実施例14)
D−(−)−ペニシラミンの替わりに、β−ホモペニシラミンを溶液量に対して0.1重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 14)
Instead of D-(−)-penicillamine, 0.1% by weight of β-homopenicillamine was added and dissolved as a non-aqueous electrolyte. The rest is the same as in the first embodiment.

(実施例15)
D−(−)−ペニシラミンの替わりに、N−メチルペニシラミンを溶液量に対して0.1重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 15)
Instead of D-(−)-penicillamine, 0.1% by weight of N-methylpenicillamine was added and dissolved as a non-aqueous electrolyte. The rest is the same as in the first embodiment.

(実施例16)
D−(−)−ペニシラミンの替わりに、3−メチル−3−スルファニルブタン酸を溶液量に対して0.1重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 16)
Instead of D-(−)-penicillamine, 0.1% by weight of 3-methyl-3-sulfanylbutanoic acid was added to dissolve the solution, and the non-aqueous electrolyte was used. The rest is the same as in the first embodiment.

(実施例17)
D−(−)−ペニシラミンの替わりに、2−アミノ−1,1−ジメチルエタンチオールを溶液量に対して0.1重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Example 17)
Instead of D-(−)-penicillamine, a solution prepared by adding 2-amino-1,1-dimethylethanethiol by 0.1% by weight with respect to the amount of solution and dissolving it was used as the non-aqueous electrolyte. The rest is the same as in the first embodiment.

参考例18)
D−(−)−ペニシラミンの替わりに、3−アミノ−2,2−ジメチルプロパン酸を溶液量に対して0.1重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
( Reference Example 18)
Instead of D-(−)-penicillamine, a solution prepared by adding 0.1% by weight of 3-amino-2,2-dimethylpropanoic acid to the solution and dissolving it was used as the non-aqueous electrolyte. The rest is the same as in the first embodiment.

(比較例1)
エチレンカーボネートを30vol%、ジエチルカーボネートを70vol%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させたものをそのまま非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Comparative Example 1)
A solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 30 vol% and diethyl carbonate at a ratio of 70 vol% was used as a non-aqueous electrolyte as it was. The rest is the same as in the first embodiment.

(比較例2)
D−(−)−ペニシラミンの替わりに、カルボキシ基のみを有するブタン酸を溶液量に対して0.1重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Comparative Example 2)
Instead of D-(-)-penicillamine, a solution prepared by adding butanoic acid having only a carboxy group to 0.1% by weight with respect to the amount of solution was used as a non-aqueous electrolyte. The rest is the same as in the first embodiment.

(比較例3)
D−(−)−ペニシラミンの替わりに、アミノ基のみを有するブチルアミンを溶液量に対して0.1重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Comparative Example 3)
Instead of D-(-)-penicillamine, a solution prepared by adding 0.1% by weight of butylamine having only an amino group to the solution amount and dissolving it was used as the non-aqueous electrolyte. The rest is the same as in the first embodiment.

(比較例4)
D−(−)−ペニシラミンの替わりに、スルファニル基のみを有する1−ブタンチオールを溶液量に対して0.1重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Comparative Example 4)
Instead of D-(−)-penicillamine, 1-butanethiol having only a sulfanyl group was added and dissolved in an amount of 0.1% by weight based on the amount of the solution, and used as a non-aqueous electrolyte. The rest is the same as in the first embodiment.

(比較例5)
エチレンカーボネートを40vol%、ジエチルカーボネートを50vol%、エチルメチルカーボネートを10vol%の割合で混合した溶液に、濃度1MでLiPFを溶解させた。この溶液に、フルオロエチレンカーボネートを溶液量に対して3.0重量%添加して溶解させたものを非水電解液として使用した。それ以外は実施例1と同様である。
(Comparative Example 5)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a solution in which ethylene carbonate was mixed at a ratio of 40 vol%, diethyl carbonate at 50 vol%, and ethyl methyl carbonate at a ratio of 10 vol%. A solution obtained by adding 3.0% by weight of fluoroethylene carbonate to this solution and dissolving it was used as a non-aqueous electrolyte. The rest is the same as in the first embodiment.

Figure 0006102492
Figure 0006102492

表1に本発明の実施例及び比較例のサイクル試験の結果を示す。なお、JIS C 8711の7.5を参考にして、判定基準として400サイクルで60%の容量維持率を合否の基準とした。
表1に示すとおり、実施例は400サイクル後の容量維持率が比較例と比べて改善されており、全て合格になっている。
Table 1 shows the results of the cycle tests of the examples of the present invention and the comparative examples. In addition, with reference to 7.5 of JIS C 8711, a capacity maintenance rate of 60% in 400 cycles was used as a criterion for pass / fail as a criterion.
As shown in Table 1, in the examples, the capacity retention rate after 400 cycles was improved as compared with the comparative example, and all passed.

以上に示すように、本発明によって、サイクル特性の良好なリチウムイオン二次電池を作製することができる。   As described above, according to the present invention, a lithium ion secondary battery with good cycle characteristics can be manufactured.

10・・・正極電極、20…負極電極、12…正極集電体、14…正極活物質層、18…セパレータ、22…負極集電体、24…負極活物質層、30…積層体、50…ケース、52・・・金属箔、54・・・高分子膜、60,62…リード、100…リチウムイオン二次電池。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Positive electrode, 20 ... Negative electrode, 12 ... Positive electrode collector, 14 ... Positive electrode active material layer, 18 ... Separator, 22 ... Negative electrode collector, 24 ... Negative electrode active material layer, 30 ... Laminate body, 50 ... Case, 52 ... Metal foil, 54 ... Polymer film, 60, 62 ... Lead, 100 ... Lithium ion secondary battery.

Claims (5)

非水溶媒と、電解質と、ハロゲン化した環状炭酸エステルと、下記化学式1で表されるチオール[式中、R1、R2、R3は水素であるか、あるいはアルキル基(−C2n+1,n=1〜4)、カルボキシ基、カルボキシレート基(−COO)、アルコキシカルボニル基(−COOR4、但しR4は−C2n+1,n=1〜4)、カルボキシ基を持つアルキル基(−C2nCOOH,n=1〜4)、カルボキシレート基を持つアルキル基(−C2nCOO,n=1〜4)、アミノ基(−NH、−NHR5、−NR5R6,R5、R6はアルキル基(−C2n+1,n=1〜4)、カルボキシ基、カルボキシレート基(−COO)である)、スルファニル基である。]を含有し、前記チオールはカルボキシ基、前記カルボキシレート基、前記アミノ基のいずれかを一つ以上有する化合物から成る非水電解液であって、前記チオールの電解液中の含有量が0.01〜3質量%であり、前記ハロゲン化した環状炭酸エステルの電解液中の含有量が0.1〜5質量%である非水電解液。
Figure 0006102492
Nonaqueous solvent, electrolyte, halogenated cyclic carbonate, and thiol represented by the following chemical formula 1 [wherein R1, R2, R3 are hydrogen or alkyl groups (—C n H 2n + 1 , n = 1 to 4), a carboxy group, a carboxylate group (—COO ), an alkoxycarbonyl group (—COOR 4, where R 4 is —C n H 2n + 1 , n = 1 to 4), an alkyl group having a carboxy group (—C n H 2n COOH, n = 1~4 ), an alkyl group having carboxylate group (-C n H 2n COO -, n = 1~4), amino group (-NH 2, -NHR5, -NR5R6, R5, R6 is an alkyl group (—C n H 2n + 1 , n = 1 to 4), a carboxy group, a carboxylate group (—COO ), or a sulfanyl group. And the thiol is a non-aqueous electrolyte composed of a compound having at least one of a carboxy group, the carboxylate group, and the amino group , and the content of the thiol in the electrolyte is 0.00. A non-aqueous electrolytic solution having a content of 0.1 to 5% by mass, and the content of the halogenated cyclic carbonate in the electrolytic solution is 0.1 to 5% by mass .
Figure 0006102492
前記チオールがカルボキシ基もしくは前記カルボキシレート基を一つ以上と、前記アミノ基を一つ以上有する化合物である請求項1に記載の非水電解液。 The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein the thiol is a compound having at least one carboxy group or at least one carboxylate group and at least one amino group. 前記チオールがペニシラミン及びその誘導体である請求項1または2に記載の非水電解液。 The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein the thiol is penicillamine and derivatives thereof. 前記ハロゲン化した環状炭酸エステルがフルオロエチレンカーボネートである、請求項1ないし3に記載の非水電解液。 The nonaqueous electrolytic solution according to claim 1, wherein the halogenated cyclic carbonate is fluoroethylene carbonate. 正極と、負極と、セパレータと、前記請求項1ないしのいずれかに記載の非水電解液を備え、前記負極は、シリコンを含有することを特徴とするリチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery comprising: a positive electrode; a negative electrode; a separator; and the nonaqueous electrolytic solution according to any one of claims 1 to 4 , wherein the negative electrode contains silicon.
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