JP6127980B2 - Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、非水系電解液及び該非水系電解液を備える二次電池に関し、詳しくは特定の環状カーボネート、フッ素化環状カーボネート、及びフッ素化鎖状カーボネートを含有し、且つ、非水系溶媒中に該環状カーボネートが20体積%より多く含有されている非水系電解液に関する。
また、特定の環状カーボネート、フッ素化環状カーボネート、及びフッ素化鎖状カーボネートを含有し、且つ、非水系溶媒中に該環状カーボネートが15体積%より多く含有されている非水系電解液を備え、正極の上限動作電位がLi/Li基準にて4.5V以上である非水系電解液二次電池に関する。
The present invention relates to a non-aqueous electrolytic solution and a secondary battery including the non-aqueous electrolytic solution, and specifically includes a specific cyclic carbonate, a fluorinated cyclic carbonate, and a fluorinated chain carbonate, and the non-aqueous solvent contains the non-aqueous electrolytic solution. The present invention relates to a nonaqueous electrolytic solution containing more than 20% by volume of cyclic carbonate.
And a non-aqueous electrolyte solution containing a specific cyclic carbonate, a fluorinated cyclic carbonate, and a fluorinated chain carbonate, and the non-aqueous solvent containing the cyclic carbonate in an amount of more than 15% by volume. This relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery whose upper limit operating potential is 4.5 V or more on the basis of Li / Li + .

携帯電話、ノートパソコン等のいわゆる携帯電子機器用電源から自動車用等の駆動用車載電源や定置用大型電源等に至るまでの広範な電源としてリチウム二次電池等の非水系電解液二次電池が実用化されつつある。しかしながら、近年の電子機器の高性能化や駆動用車載電源や定置用大型電源への適用等に伴い、適用される二次電池への要求はますます高まり、二次電池の電池特性の高性能化、例えば高容量化、高温保存特性、サイクル特性等の向上を高い水準で達成することが求められている。   Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium secondary batteries are widely used as power sources for so-called portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers, to in-vehicle power sources for automobiles and large power sources for stationary applications. It is being put into practical use. However, with the recent high performance of electronic devices and the application to in-vehicle power supplies for driving and large power supplies for stationary applications, the demand for applied secondary batteries is increasing, and the high performance of the battery characteristics of secondary batteries is increasing. For example, it is required to achieve high levels of improvement in capacity, high temperature storage characteristics, cycle characteristics, and the like.

とりわけ、携帯機器等の高機能化や多機能化はますます進んでおり、その電源であるリチウム二次電池のさらなるエネルギー密度向上が強く望まれている。また、安全性やコスト競争力、寿命(特に高温下)などにも優れた性能バランスのよい電池が求められており、これらのニーズに応え得るリチウム二次電池の開発が盛んに行われている。   In particular, mobile devices and the like are becoming more advanced and multifunctional, and further enhancement of the energy density of lithium secondary batteries, which are the power sources, is strongly desired. In addition, there is a demand for a battery with a good balance of performance, such as safety, cost competitiveness, and longevity (especially at high temperatures), and lithium secondary batteries that can meet these needs are being actively developed. .

このような現状において、リチウム二次電池としてのエネルギー密度を向上させるために様々な提案がなされている。電池のエネルギー密度を向上させるにはいくつかの手段が考えられるが、その一つに、電池としての作動電圧を引き上げることが挙げられる。特に、高電圧で作動する機器に対しては、作動電圧の高い高電圧電池の使用は特に有効な手段であり、このような電池に対する需要は今後ますます高まると考えられる。   Under such circumstances, various proposals have been made to improve the energy density of the lithium secondary battery. Several means are conceivable for improving the energy density of the battery, one of which is to raise the operating voltage of the battery. In particular, for a device that operates at a high voltage, the use of a high-voltage battery having a high operating voltage is a particularly effective means, and the demand for such a battery is expected to increase in the future.

非水系電解液二次電池に用いる非水系電解液は、通常、主として電解質と非水系溶媒とから構成されている。非水系溶媒の主成分としては、エチレンカーボネートやプロピレンカーボネート等の環状カーボネート;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状カルボン酸エステルなどが用いられている。   The non-aqueous electrolyte solution used for the non-aqueous electrolyte secondary battery is usually composed mainly of an electrolyte and a non-aqueous solvent. The main components of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate; cyclic carboxylic acid esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone. It is used.

また、これらの非水系電解液を用いた電池の負荷特性、サイクル特性、保存特性、低温特性等の電池特性を改良するために、種々の非水系溶媒や電解質、助剤等も提案されている。例えば、ビニレンカーボネート及びその誘導体や、ビニルエチレンカーボネート誘導体を使用することにより、二重結合を有する環状カーボネートが負極と優先的に反応して負極表面に良質の被膜を形成し、これにより電池の保存特性とサイクル特性が向上することが特許文献1及び2に開示されている。   In addition, various non-aqueous solvents, electrolytes, auxiliaries, and the like have been proposed in order to improve battery characteristics such as load characteristics, cycle characteristics, storage characteristics, and low-temperature characteristics of batteries using these non-aqueous electrolytes. . For example, by using vinylene carbonate and its derivatives, or vinyl ethylene carbonate derivatives, cyclic carbonates with double bonds react preferentially with the negative electrode to form a good quality film on the negative electrode surface, thereby preserving the battery. Patent Documents 1 and 2 disclose that characteristics and cycle characteristics are improved.

しかし、高まる高容量、高電圧電池への要求に対し、従来の非水系電解液を用いた電池では、要求される電池性能を満足に得る事は出来なかった。そこで、近年では高電圧電池系で安定に動作可能な非水系電解液の開発方針として、従来の非水系溶媒をフッ素化することで耐酸化反応性を向上させる方法が検討されている。   However, in response to the increasing demand for high capacity and high voltage batteries, conventional batteries using non-aqueous electrolytes have not been able to satisfy the required battery performance. Therefore, in recent years, as a development policy of a non-aqueous electrolyte that can stably operate in a high-voltage battery system, a method for improving oxidation resistance by fluorinating a conventional non-aqueous solvent has been studied.

例えば、特許文献3には、環状カーボネートをフッ素化した4,5−ジフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートを混合した非水系電解液を用いた黒鉛負極系5.0V級電池についての記載があり、実施例にて、ガス発生の抑制効果は確認されている。しかし、電池特性に関しては、初期容量ならびに初期負荷特性の向上が確認されているだけで耐久電池特性に関しては依然不明である。
また、この様な高粘性溶媒のみから構成される電解液は、通常非水系電解液では低温時の電池特性が著しく悪化するばかりでなく、注液時の取り扱いが難しい、セパレータの濡れ性が非常に低いなどの課題も残される。
For example, Patent Document 3 has a description of a graphite negative electrode type 5.0 V class battery using a nonaqueous electrolytic solution in which 4,5-difluoroethylene carbonate obtained by fluorinating cyclic carbonate and ethylene carbonate is mixed. The effect of suppressing gas generation has been confirmed. However, regarding the battery characteristics, only the improvement in the initial capacity and the initial load characteristics has been confirmed, and the durability battery characteristics are still unclear.
In addition, electrolytes composed only of such high-viscosity solvents usually not only significantly deteriorate battery characteristics at low temperatures, but are also difficult to handle during injection, and the wettability of the separator is extremely low with non-aqueous electrolytes. However, there are still problems such as low.

特許文献4、5には、黒鉛負極基準で4.2〜4.3V電池、すなわち、正極電位がおよそ4.35Vの電池において、サイクル特性等の電池特性を向上させる手法として、エチレンカーボネート、4−フルオロエチレンカーボネート、フッ素化鎖状カーボネートの混合非水系電解液に関する技術が記載されている。しかし、本技術においては、この他に電池のレート特性の向上や電解液の低粘性化等を目的として、カルボン酸エステルや非フッ素化鎖状カーボネートを含有させることを必須としており、正極電位が4.35V以上の領域ではこれらの酸化分解が懸念される。該特許文献にはこれらの課題を解決する手段について開示されていない。   In Patent Documents 4 and 5, as a technique for improving battery characteristics such as cycle characteristics in a 4.2 to 4.3 V battery based on a graphite negative electrode, that is, a battery having a positive electrode potential of approximately 4.35 V, ethylene carbonate, 4 -Techniques relating to mixed non-aqueous electrolytes of fluoroethylene carbonate and fluorinated chain carbonate are described. However, in the present technology, in addition to this, for the purpose of improving the rate characteristics of the battery and reducing the viscosity of the electrolyte, it is essential to contain a carboxylic acid ester or a non-fluorinated chain carbonate, and the positive electrode potential is There is a concern about these oxidative decompositions in the region of 4.35V or more. The patent document does not disclose means for solving these problems.

また、特許文献6には、サイクル劣化が少なく、ガスの発生を抑制することを目的としたエチレンカーボネート、4−フルオロエチレンカーボネート、フッ素化鎖状カーボネートを混合した非水系電解液について記載されているが、この特許文献においても上記の公知文献と同様、特定のLiCoO正極の低電位領域を利用した電池に関する技術が実施例にて開示されているのみである。該特許文献には、正極の上限動作電位が4.35Vを越えるような高電圧下における高温保存、サイクル時の耐久性劣化を解決する技術は開示されていない。Patent Document 6 describes a non-aqueous electrolytic solution in which ethylene carbonate, 4-fluoroethylene carbonate, and fluorinated chain carbonate are mixed for the purpose of suppressing gas generation with little cycle deterioration. However, in this patent document as well as the above-mentioned known document, only a technique relating to a battery using a low potential region of a specific LiCoO 2 positive electrode is disclosed in the examples. This patent document does not disclose a technique for solving high temperature storage under a high voltage such that the upper limit operating potential of the positive electrode exceeds 4.35 V, and durability deterioration during cycling.

特許文献7には、シリコン負極を用いた4.3V系電池について、環状カーボネート、フッ素化環状カーボネート、フッ素化鎖状カーボネートの混合溶媒を用いた容量劣化抑制技術が開示されている。しかしながら、シリコン系以外の負極として例示されている黒鉛負極においては、フッ素化環状カーボネートの還元分解に起因する顕著な容量劣化が示されるのみであり、該特許文献にはシリコン負極に対する劣化抑制技術の特徴のみが開示されている。また、該特許文献には4.3Vを超える高電圧電池に対する言及や示唆はない。   Patent Document 7 discloses a technology for suppressing capacity deterioration using a mixed solvent of a cyclic carbonate, a fluorinated cyclic carbonate, and a fluorinated chain carbonate for a 4.3 V battery using a silicon negative electrode. However, graphite negative electrodes exemplified as non-silicon negative electrodes only show significant capacity deterioration due to reductive decomposition of fluorinated cyclic carbonate, and this patent document discloses a technique for suppressing deterioration of silicon negative electrodes. Only the features are disclosed. Further, the patent document does not mention or suggest a high voltage battery exceeding 4.3V.

特許文献8には、4.35V以上の電池にて、環状カーボネート、フッ素化環状カーボネート、フッ素化鎖状カーボネートの混合溶媒を用いて、高温での充放電サイクル特性及び高温保存ガスによる膨れの小さくする技術が開示されている。しかしながら、実際に確認されているのは4.4Vでの結果であり、それ以上の高電圧の領域での特性は知られていなかった。   In Patent Document 8, in a battery of 4.35 V or higher, a mixed solvent of cyclic carbonate, fluorinated cyclic carbonate, and fluorinated chain carbonate is used, and charge / discharge cycle characteristics at high temperature and low swelling due to high-temperature storage gas are reduced. Techniques to do this are disclosed. However, what is actually confirmed is the result at 4.4 V, and the characteristics in the region of higher voltage are not known.

特開平8−45545号公報JP-A-8-45545 特開平4−87156号公報JP-A-4-87156 特開2003−168480号公報JP 2003-168480 A 国際公開第2010/004952号International Publication No. 2010/004952 国際公開第2010/013739号International Publication No. 2010/013739 国際公開第2007/043526号International Publication No. 2007/043526 特開2007−294433号公報JP 2007-294433 A 特開2007−250415号公報JP 2007-250415 A

本発明は、近年の二次電池に要求される性能を達成しようとする際に発現する上記の種々の問題を解消するものであり、特に、正極の上限動作電位が高い電池における低発生ガス量、高温サイクル耐久特性に優れた非水系電解液二次電池を提供することを課題とする。   The present invention solves the above-mentioned various problems that occur when trying to achieve the performance required for a secondary battery in recent years, and in particular, a low amount of generated gas in a battery having a high positive electrode upper limit operating potential. Another object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in high-temperature cycle durability.

発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、非水系電解液二次電池に使用する非水系電解液として、特定の溶媒を使用することにより、正極の上限電位がLi/Li基準にて4.5V以上の高電圧設計電池において、低発生ガス量、高温サイクル等の耐久特性に優れた非水系電解液二次電池が実現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明の要旨は以下の通りである。
a) リチウム塩及びこれを溶解する非水系溶媒を含有してなる非水系電解液、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極、並びに正極を備えた非水系電解液二次電池であって、前記正極の上限動作電位がLi/Li基準にて4.5V以上であり、前記非水系電解液が下記一般式(1)で表される環状カーボネート、下記一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネート、及び下記一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートを含有し、且つ、非水系溶媒中に一般式(1)で表される環状カーボネートが15体積%より多く含有されていることを特徴とする非水系電解液二次電池。

Figure 0006127980
(一般式(1)中、Rは水素、又は置換基を有してもよい炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
Figure 0006127980

(一般式(2)中、Rは水素、フッ素、又は置換基を有してもよい炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
Figure 0006127980

(一般式(3)中、Rは置換基を有してもよく、フッ素を少なくとも1つ含む炭化水素基、Rは置換基を有してもよい炭化水素基を表し、RとRは同一であっても異なっていてもよい。)
b) 前記非水系電解液において、一般式(1)〜(3)で表されるカーボネートの合計量が、非水系溶媒の50体積%以上であることを特徴とする、a)に記載の非水系電解液二次電池。
c) 前記非水系電解液において、一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートが、非水系溶媒中に5体積%以上含有されていることを特徴とする、a)又はb)に記載の非水系電解液二次電池。
d) 前記非水系電解液において、一般式(1)及び(2)で表されるカーボネートの合計量が、非水系溶媒の25体積%以上であることを特徴とする、a)乃至c)の何れかに記載の非水系電解液二次電池。
e) 前期非水系電解液において、一般式(1)で表される環状カーボネートが、非水系溶媒中に20体積%以上含有されていることを特徴とする、a)乃至d)の何れかに記載の非水系電解液二次電池。
f) 前記一般式(1)で表される環状カーボネートが、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートから選択される少なくとも1種であることを特徴とする、a)乃至e)の何れかに記載の非水系電解液二次電池。
g) 前記一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネートが、4−フルオロエチレンカーボネート及び4,5−ジフルオロエチレンカーボネートから選択される少なくとも1種であることを特徴とする、a)乃至f)の何れかに記載の非水系電解液二次電池。
h) 前記一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートが、トリフルオロエチルメチルカーボネートを含むことを特徴とする、a)乃至g)の何れかに記載の非水系電解液二次電池。
i) 前記正極が、下記一般式(4)〜(6)で表されるリチウム遷移金属系化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含有する正極活物質を含有することを特徴とする、a)乃至h)の何れかに記載の非水系電解液二次電池。
Li[LiMn2−x−a]O4+δ・・・(4)
(式(4)中、0≦a≦0.3、0.4<x<1.1、−0.5<δ<0.5を満たし、Mは、Ni、Cr、Fe、Co及びCuから選択される遷移金属のうちの少なくとも1種を表す。)
LiM1M22−δ・・・(5)
(式(5)中、1≦x≦1.3、0≦y≦1、0≦z≦0.3、−0.1≦δ≦0.1を満たし、M1は、Ni、Co及び/又はMnを示し、M2は、Fe、Cr、V、Ti、Cu、Ga、Bi、Sn、B、P、Zn、Mg、Ge、Nb、W、Ta、Be、Al、Ca、Sc及びZrから選択される元素のうちの少なくとも1種を表す。)
αLiMO・(1−α)LiM’O・・・(6)
(式(6)中、0<α<1を満たし、Mは、平均酸化数が+4である金属元素のうちの少なくとも1種、M’は、平均酸化数が+3である金属元素のうちの少なくとも1種を表す。)
j) 前記負極が、黒鉛粒子からなる負極活物質を含有することを特徴とする、a)乃至i)の何れかに記載の非水系電解液二次電池。
k) リチウム塩及びこれを溶解する非水系溶媒を含有してなる非水系電解液、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極、並びに正極を備えた非水系電解液二次電池であって、前記非水系電解液が下記一般式(1)で表される環状カーボネート、下記一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネート、及び下記一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートを含有し、且つ、非水系溶媒中に一般式(1)で表される環状カーボネートが15体積%より多く含有されており、前記正極が下記一般式(4)〜(6)で表されるリチウム遷移金属系化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含有する正極活物質を含有することを特徴とする非水系電解液二次電池。
Figure 0006127980

(一般式(1)中、Rは水素、又は置換基を有してもよい炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
Figure 0006127980

(一般式(2)中、Rは水素、フッ素、又は置換基を有してもよい炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
Figure 0006127980

(一般式(3)中、Rは置換基を有してもよく、フッ素を少なくとも1つ含む炭化水素基、Rは置換基を有してもよい炭化水素基を表し、RとRは同一であっても異なっていてもよい。)
Li[LiMn2−x−a]O4+δ・・・(4)
(式(4)中、0≦a≦0.3、0.4<x<1.1、−0.5<δ<0.5を満たし、Mは、Ni、Cr、Fe、Co及びCuから選択される遷移金属のうちの少なくとも1種を表す。)
LiM1M22−δ・・・(5)
(式(5)中、1≦x≦1.3、0≦y≦1、0≦z≦0.3、−0.1≦δ≦0.1を満たし、M1は、Ni、Co及び/又はMnを示し、M2は、Fe、Cr、V、Ti、Cu、Ga、Bi、Sn、B、P、Zn、Mg、Ge、Nb、W、Ta、Be、Al、Ca、Sc及びZrから選択される元素のうちの少なくとも1種を表す。)
αLiMO・(1−α)LiM’O・・・(6)
(式(6)中、0<α<1を満たし、Mは、平均酸化数が+4である金属元素のうちの少なくとも1種、M’は、平均酸化数が+3である金属元素のうちの少なくとも1種を表す。)
l) リチウム塩及びこれを溶解する非水系溶媒を含有してなる非水系電解液あって、前記非水系電解液が下記一般式(1)で表される環状カーボネート、下記一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネート、及び下記一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートを含有し、且つ、非水系溶媒中に一般式(1)で表される環状カーボネートが20体積%より多く含有されていることを特徴とする非水系電解液。
Figure 0006127980
(一般式(1)中、Rは水素、又は置換基を有してもよい炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
Figure 0006127980
(一般式(2)中、Rは水素、フッ素、又は置換基を有してもよい炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
Figure 0006127980
(一般式(3)中、Rは置換基を有してもよく、フッ素を少なくとも1つ含む炭化水素基、Rは置換基を有してもよい炭化水素基を表し、RとRは同一であっても異なっていてもよい。)
m) リチウム塩及びこれを溶解する非水系溶媒を含有してなる非水系電解液の非水系電解液二次電池への使用であって、前記非水系電解液二次電池が、正極の上限動作電位がLi/Li基準にて4.5V以上で使用される二次電池であり、前記非水系電解液が下記一般式(1)で表される環状カーボネート、下記一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネート、及び下記一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートを含有し、且つ、非水系溶媒中に一般式(1)で表される環状カーボネートが15体積%より多く含有されていることを特徴とする、非水系電解液の非水系電解液二次電池への使用。
Figure 0006127980
(一般式(1)中、Rは水素、又は置換基を有してもよい炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
Figure 0006127980

(一般式(2)中、Rは水素、フッ素、又は置換基を有してもよい炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
Figure 0006127980

(一般式(3)中、Rは置換基を有してもよく、フッ素を少なくとも1つ含む炭化水素基、Rは置換基を有してもよい炭化水素基を表し、RとRは同一であっても異なっていてもよい。)As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors have determined that the upper limit potential of the positive electrode is Li by using a specific solvent as the non-aqueous electrolyte used in the non-aqueous electrolyte secondary battery. In order to complete the present invention, it has been found that a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in durability characteristics such as a low gas generation amount and a high temperature cycle can be realized in a high voltage design battery of 4.5 V or higher on the basis of / Li + standard. It came.
That is, the gist of the present invention is as follows.
a) a non-aqueous electrolyte comprising a lithium salt and a non-aqueous solvent for dissolving the lithium salt, a negative electrode capable of occluding and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, The upper limit operating potential is 4.5 V or more on the basis of Li / Li + , and the non-aqueous electrolyte is a cyclic carbonate represented by the following general formula (1), a fluorinated cyclic represented by the following general formula (2) Carbonate and a fluorinated chain carbonate represented by the following general formula (3) are contained, and the cyclic carbonate represented by the general formula (1) is contained more than 15% by volume in the non-aqueous solvent. A non-aqueous electrolyte secondary battery characterized by the above.
Figure 0006127980
(In general formula (1), R 1 represents hydrogen or a hydrocarbon group which may have a substituent, and may be the same or different from each other.)
Figure 0006127980

(In General Formula (2), R 2 represents hydrogen, fluorine, or a hydrocarbon group that may have a substituent, and may be the same or different from each other.)
Figure 0006127980

(In general formula (3), R 3 may have a substituent, a hydrocarbon group containing at least one fluorine, R 4 represents a hydrocarbon group that may have a substituent, and R 3 and R 4 may be the same or different.)
b) In the non-aqueous electrolyte, the total amount of carbonates represented by the general formulas (1) to (3) is 50% by volume or more of the non-aqueous solvent, Water-based electrolyte secondary battery.
c) In the non-aqueous electrolyte, the fluorinated chain carbonate represented by the general formula (3) is contained in 5% by volume or more in the non-aqueous solvent, a) or b) The non-aqueous electrolyte secondary battery described.
d) In the non-aqueous electrolyte solution, the total amount of carbonates represented by the general formulas (1) and (2) is 25% by volume or more of the non-aqueous solvent, a) to c) The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of the above.
e) In the first non-aqueous electrolyte, the cyclic carbonate represented by the general formula (1) is contained in a non-aqueous solvent in an amount of 20% by volume or more. The non-aqueous electrolyte secondary battery described.
f) The non-aqueous electrolysis according to any one of a) to e), wherein the cyclic carbonate represented by the general formula (1) is at least one selected from ethylene carbonate and propylene carbonate. Liquid secondary battery.
g) The fluorinated cyclic carbonate represented by the general formula (2) is at least one selected from 4-fluoroethylene carbonate and 4,5-difluoroethylene carbonate, a) to f The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of 1).
h) The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of a) to g), wherein the fluorinated chain carbonate represented by the general formula (3) includes trifluoroethyl methyl carbonate. .
i) The positive electrode contains a positive electrode active material containing at least one selected from the group consisting of lithium transition metal compounds represented by the following general formulas (4) to (6): The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of a) to h).
Li [Li a M x Mn 2−x−a ] O 4 + δ (4)
(In the formula (4), 0 ≦ a ≦ 0.3, 0.4 <x <1.1, −0.5 <δ <0.5 is satisfied, and M is Ni, Cr, Fe, Co, and Cu. Represents at least one of transition metals selected from
Li x M1 y M2 z O 2-δ (5)
(In the formula (5), 1 ≦ x ≦ 1.3, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 0.3, −0.1 ≦ δ ≦ 0.1 is satisfied, and M1 represents Ni, Co, and / or Or M2 represents Fe, Cr, V, Ti, Cu, Ga, Bi, Sn, B, P, Zn, Mg, Ge, Nb, W, Ta, Be, Al, Ca, Sc and Zr. Represents at least one of the selected elements.)
αLi 2 MO 3 · (1-α) LiM′O 2 (6)
(In Formula (6), 0 <α <1 is satisfied, M is at least one metal element having an average oxidation number of +4, and M ′ is a metal element having an average oxidation number of +3. Represents at least one).
j) The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of a) to i), wherein the negative electrode contains a negative electrode active material made of graphite particles.
k) A non-aqueous electrolyte comprising a lithium salt and a non-aqueous solvent for dissolving the lithium salt, a negative electrode capable of occluding and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, wherein the non-aqueous electrolyte The electrolytic solution contains a cyclic carbonate represented by the following general formula (1), a fluorinated cyclic carbonate represented by the following general formula (2), and a fluorinated chain carbonate represented by the following general formula (3). Further, the non-aqueous solvent contains more than 15% by volume of the cyclic carbonate represented by the general formula (1), and the positive electrode is a lithium transition metal represented by the following general formulas (4) to (6) A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode active material containing at least one selected from the group consisting of a system compound.
Figure 0006127980

(In general formula (1), R 1 represents hydrogen or a hydrocarbon group which may have a substituent, and may be the same or different from each other.)
Figure 0006127980

(In General Formula (2), R 2 represents hydrogen, fluorine, or a hydrocarbon group that may have a substituent, and may be the same or different from each other.)
Figure 0006127980

(In general formula (3), R 3 may have a substituent, a hydrocarbon group containing at least one fluorine, R 4 represents a hydrocarbon group that may have a substituent, and R 3 and R 4 may be the same or different.)
Li [Li a M x Mn 2−x−a ] O 4 + δ (4)
(In the formula (4), 0 ≦ a ≦ 0.3, 0.4 <x <1.1, −0.5 <δ <0.5 is satisfied, and M is Ni, Cr, Fe, Co, and Cu. Represents at least one of transition metals selected from
Li x M1 y M2 z O 2-δ (5)
(In the formula (5), 1 ≦ x ≦ 1.3, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 0.3, −0.1 ≦ δ ≦ 0.1 is satisfied, and M1 represents Ni, Co, and / or Or M2 represents Fe, Cr, V, Ti, Cu, Ga, Bi, Sn, B, P, Zn, Mg, Ge, Nb, W, Ta, Be, Al, Ca, Sc and Zr. Represents at least one of the selected elements.)
αLi 2 MO 3 · (1-α) LiM′O 2 (6)
(In Formula (6), 0 <α <1 is satisfied, M is at least one metal element having an average oxidation number of +4, and M ′ is a metal element having an average oxidation number of +3. Represents at least one).
l) A non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt and a non-aqueous solvent for dissolving the lithium salt, wherein the non-aqueous electrolyte solution is a cyclic carbonate represented by the following general formula (1), and the following general formula (2): 20% by volume of the cyclic carbonate represented by the general formula (1) in the non-aqueous solvent, which contains the fluorinated cyclic carbonate represented by the formula (3) and the fluorinated chain carbonate represented by the following general formula (3). A non-aqueous electrolyte characterized by containing more.
Figure 0006127980
(In general formula (1), R 1 represents hydrogen or a hydrocarbon group which may have a substituent, and may be the same or different from each other.)
Figure 0006127980
(In General Formula (2), R 2 represents hydrogen, fluorine, or a hydrocarbon group that may have a substituent, and may be the same or different from each other.)
Figure 0006127980
(In general formula (3), R 3 may have a substituent, a hydrocarbon group containing at least one fluorine, R 4 represents a hydrocarbon group that may have a substituent, and R 3 and R 4 may be the same or different.)
m) Use of a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt and a non-aqueous solvent for dissolving the lithium salt in a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the non-aqueous electrolyte secondary battery operates at the upper limit of the positive electrode. It is a secondary battery used at a potential of 4.5 V or more on the basis of Li / Li + standard, and the non-aqueous electrolyte is a cyclic carbonate represented by the following general formula (1), represented by the following general formula (2) And 15% by volume of the cyclic carbonate represented by the general formula (1) in the non-aqueous solvent, and the fluorinated cyclic carbonate represented by the following general formula (3). Use of a non-aqueous electrolyte solution in a non-aqueous electrolyte secondary battery, characterized by being contained in large quantities.
Figure 0006127980
(In general formula (1), R 1 represents hydrogen or a hydrocarbon group which may have a substituent, and may be the same or different from each other.)
Figure 0006127980

(In General Formula (2), R 2 represents hydrogen, fluorine, or a hydrocarbon group that may have a substituent, and may be the same or different from each other.)
Figure 0006127980

(In general formula (3), R 3 may have a substituent, a hydrocarbon group containing at least one fluorine, R 4 represents a hydrocarbon group that may have a substituent, and R 3 and R 4 may be the same or different.)

作動電圧が高い電池設計においては、従来、耐酸化性が高いと考えられているフッ素化修飾された非水系電解液を用いることにより、保存特性やサイクル特性等の電池耐久性を向上させる手法が一般的に提案されている。
一方、通常、前記一般式(1)で表される環状カーボネート溶媒は、正極酸化反応への耐性が低いことから、高電圧系には不向きと考えられてきたが、本発明では、前記一般式(1)で表される環状カーボネートを非水系電解液中に導入することを特徴の1つとしている。すなわち、本発明者らは、高電圧系には不利と考えられてきた一般式(1)で表される環状カーボネートを必須溶媒とし、さらにフッ素化環状カーボネート及びフッ素化鎖状カーボネートを混合した非水系電解液が、驚くべきことに全フッ素化溶媒からなる非水系電解液に比べて電池耐久性が飛躍的に向上し、上記の課題が解決できる知見を見出し、本発明を完成させるに至った。
In battery design with high operating voltage, there is a technique to improve battery durability such as storage characteristics and cycle characteristics by using fluorinated modified non-aqueous electrolyte, which has been considered to have high oxidation resistance. Generally proposed.
On the other hand, the cyclic carbonate solvent represented by the general formula (1) has been considered to be unsuitable for a high voltage system because of its low resistance to a positive electrode oxidation reaction. One feature is that the cyclic carbonate represented by (1) is introduced into the non-aqueous electrolyte. That is, the present inventors use a cyclic carbonate represented by the general formula (1), which has been considered disadvantageous for a high voltage system, as an essential solvent, and further mix a fluorinated cyclic carbonate and a fluorinated chain carbonate. Surprisingly, the aqueous electrolyte has dramatically improved battery durability compared to a non-aqueous electrolyte composed of a fully fluorinated solvent, and has found the knowledge that can solve the above problems, and has completed the present invention. .

本発明によると、特に高電圧仕様に設計されたリチウム二次電池において、高温時の電池のサイクル・保存等の耐久特性が優れるばかりでなく、低温時の電池特性にも優れた非水系電解液二次電池用の電解液並びに非水系電解液二次電池を提供することができる。   According to the present invention, in particular, in a lithium secondary battery designed for a high voltage specification, not only has excellent durability characteristics such as battery cycle and storage at high temperatures, but also a non-aqueous electrolyte solution excellent in battery characteristics at low temperatures. An electrolyte for a secondary battery and a non-aqueous electrolyte secondary battery can be provided.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではなく、任意に変形して実施することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to these embodiments, and can be arbitrarily modified and implemented.

本発明の非水系電解液二次電池として、特にリチウム二次電池が好適な例として挙げられる。本発明の非水系電解液二次電池は、公知の構造を採ることができ、典型的には、イオン(例えば、リチウムイオン)を吸蔵・放出可能な負極及び正極と、非水系電解液と、セパレータを備える。   As the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a lithium secondary battery is particularly preferable. The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can take a known structure, and typically, a negative electrode and a positive electrode capable of occluding and releasing ions (for example, lithium ions), a non-aqueous electrolyte, A separator is provided.

1.非水系電解液
1−1.非水系溶媒
1−1−1.溶媒
本発明に係る非水系電解液は、下記一般式(1)で表される環状カーボネートを含有し、さらに下記一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネート、及び下記一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートを含有することを特徴とする。その他に、非水系溶媒としては、非フッ素化鎖状カーボネート、環状及び鎖状カルボン酸エステル、エーテル化合物、スルホン系化合物等を使用することが可能である。
1. Non-aqueous electrolyte 1-1. Non-aqueous solvent 1-1-1. Solvent The nonaqueous electrolytic solution according to the present invention contains a cyclic carbonate represented by the following general formula (1), and further includes a fluorinated cyclic carbonate represented by the following general formula (2), and the following general formula (3). It contains the fluorinated chain carbonate represented by these. In addition, as the non-aqueous solvent, non-fluorinated chain carbonates, cyclic and chain carboxylic acid esters, ether compounds, sulfone compounds, and the like can be used.

<一般式(1)で表される環状カーボネート>

Figure 0006127980

(一般式(1)中、Rは水素、又は置換基を有してもよい炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
は水素、又は置換基を有してもよい炭化水素基であるが、置換基を有してもよい炭化水素基としては、炭素数1〜4のアルキル基が、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。<Cyclic carbonate represented by the general formula (1)>
Figure 0006127980

(In general formula (1), R 1 represents hydrogen or a hydrocarbon group which may have a substituent, and may be the same or different from each other.)
R 1 is hydrogen or a hydrocarbon group which may have a substituent, and the hydrocarbon group which may have a substituent is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, preferably 1 carbon atom. ˜3 alkyl groups. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group.

一般式(1)で表される環状カーボネート(以下、非フッ素化環状カーボネートともいう。)としては、炭素数2〜4のアルキレン基を有するものが挙げられる。
具体的には、炭素数2〜4のアルキレン基を有する環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等が挙げられる。中でも、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートがリチウムイオン解離度の向上に由来する電池特性向上ならびに電池の耐久性向上の点から特に好ましい。
Examples of the cyclic carbonate represented by the general formula (1) (hereinafter also referred to as non-fluorinated cyclic carbonate) include those having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms.
Specifically, examples of the cyclic carbonate having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and the like. Among these, ethylene carbonate and propylene carbonate are particularly preferable from the viewpoint of improving battery characteristics resulting from improvement of the degree of lithium ion dissociation and improving battery durability.

一般式(1)で表される環状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併有してもよい。
一般式(1)で表される環状カーボネートの配合量は、非水系溶媒100体積%中、15体積%よりも多いものであれば特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、配合量の下限は、非水系溶媒100体積%中、好ましくは20体積%以上、より好ましくは25体積%以上、最も好ましくは30体積%以上である。この範囲とすることで、非水系電解液の誘電率の低下に由来する電気伝導率の低下を回避し、非水系電解液二次電池の大電流放電特性、負極に対する安定性、サイクル特性を良好な範囲としやすくなる。また上限は、好ましくは70体積%以下、より好ましくは65体積%以下、最も好ましくは60体積%以下である。この範囲とすることで、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、イオン伝導度の低下を抑制し、ひいては非水系電解液二次電池の負荷特性や耐久性を良好な範囲としやすくなる。
The cyclic carbonate represented by the general formula (1) may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
The amount of the cyclic carbonate represented by the general formula (1) is not particularly limited as long as it is more than 15% by volume in 100% by volume of the non-aqueous solvent, and is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired. However, the lower limit of the blending amount is preferably 20% by volume or more, more preferably 25% by volume or more, and most preferably 30% by volume or more in 100% by volume of the non-aqueous solvent. By setting this range, the decrease in electrical conductivity resulting from the decrease in the dielectric constant of the non-aqueous electrolyte is avoided, and the large current discharge characteristics, negative electrode stability, and cycle characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery are good. It becomes easy to be in a range. The upper limit is preferably 70% by volume or less, more preferably 65% by volume or less, and most preferably 60% by volume or less. By setting it as this range, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution is set to an appropriate range, a decrease in ionic conductivity is suppressed, and as a result, the load characteristics and durability of the non-aqueous electrolyte secondary battery are easily set in a favorable range.

<一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネート>

Figure 0006127980

(一般式(2)中、Rは水素、フッ素、又は置換基を有してもよい炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
は水素、フッ素、又は置換基を有してもよい炭化水素基であるが、置換基を有してもよい炭化水素基としては、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のモノフルオロアルキル基、炭素数1〜4のジフルオロアルキル基、及び炭素数1〜4のトリフルオロアルキル基が、好ましくは炭素数1〜2のアルキル基、炭素数1〜2のモノフルオロアルキル基、炭素数1〜2のジフルオロアルキル基、及び炭素数1〜2のトリフルオロアルキル基が挙げられる。具体的には、メチル基、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、エチル基、モノフルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基等が挙げられる。<Fluorinated cyclic carbonate represented by the general formula (2)>
Figure 0006127980

(In General Formula (2), R 2 represents hydrogen, fluorine, or a hydrocarbon group that may have a substituent, and may be the same or different from each other.)
R 2 is hydrogen, fluorine, or a hydrocarbon group that may have a substituent. Examples of the hydrocarbon group that may have a substituent include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, 4 monofluoroalkyl group, 1 to 4 carbon difluoroalkyl group, and 1 to 4 carbon trifluoroalkyl group, preferably 1 to 2 alkyl group, 1 to 2 carbon monofluoroalkyl Group, a C1-C2 difluoroalkyl group, and a C1-C2 trifluoroalkyl group. Specific examples include a methyl group, a monofluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, an ethyl group, a monofluoroethyl group, a difluoroethyl group, and a trifluoroethyl group.

一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネートとしては、炭素原子数2〜6のアルキレン基を有する環状カーボネートの誘導体が挙げられる。
具体的なフッ素化環状カーボネートとしては、例えば、エチレンカーボネート又はアルキル基(例えば、炭素原子数1〜4個のアルキル基)で置換されたエチレンカーボネートのフッ素化物が挙げられる。
フッ素化環状カーボネートが有するフッ素原子の数は、1以上であれば特に制限されないが、フッ素原子が1〜8個のものが好ましい。
Examples of the fluorinated cyclic carbonate represented by the general formula (2) include derivatives of cyclic carbonates having an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms.
Specific examples of the fluorinated cyclic carbonate include ethylene carbonate or a fluoride of ethylene carbonate substituted with an alkyl group (for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms).
The number of fluorine atoms in the fluorinated cyclic carbonate is not particularly limited as long as it is 1 or more, but those having 1 to 8 fluorine atoms are preferable.

具体的には、モノフルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、4−(ジフルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−4−フルオロエチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−5−フルオロエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5,5−ジメチルエチレンカーボネート等が挙げられる。   Specifically, monofluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, 4-fluoro-4-methylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-methylethylene carbonate, 4- Fluoro-5-methylethylene carbonate, 4,4-difluoro-5-methylethylene carbonate, 4- (difluoromethyl) -ethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -4-fluoroethylene carbonate, 4- (fluoromethyl)- 5-fluoroethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-dimethylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-dimethylethylene carbonate, 4,4-difluoro-5,5-dimethylethylene carbonate, etc.

中でも、モノフルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロエチレンカーボネート及び4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、よりなる群から選ばれる少なくとも1種が、高イオン伝導性を与え、かつ好適に界面保護被膜を形成する点でより好ましく、さらには、モノフルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネートから選ばれる少なくとも1種が好ましく、特に、フルオロエチレンカーボネートが非水系電解液二次電池の保存特性、サイクル特性を良好な範囲としやすくするため好ましい。   Among them, at least one selected from the group consisting of monofluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, and 4,5-difluoro-4,5-dimethylethylene carbonate is a high ion. It is more preferable in terms of imparting conductivity and suitably forming an interfacial protective film, and more preferably at least one selected from monofluoroethylene carbonate and 4,5-difluoroethylene carbonate. This is preferable because the storage characteristics and cycle characteristics of the aqueous electrolyte secondary battery can be easily set in a favorable range.

一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併有してもよい。
フッ素化環状カーボネートの配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系溶媒100体積%中、好ましくは1体積%以上、より好ましくは2体積%以上、最も好ましくは4体積%以上であり、また、好ましくは40体積%以下、より好ましくは30体積%以下である、最も好ましくは15体積%以下である。この範囲であれば、非水系電解液二次電池が十分なサイクル特性向上効果を発現しやすく、高温保存特性の低下や、ガス発生量の増加により、放電容量維持率が低下することを回避しやすい。
The fluorinated cyclic carbonate represented by the general formula (2) may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
The blending amount of the fluorinated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. However, in 100% by volume of the non-aqueous solvent, preferably 1% by volume or more, more preferably 2% by volume or more. , Most preferably 4% by volume or more, preferably 40% by volume or less, more preferably 30% by volume or less, and most preferably 15% by volume or less. Within this range, the non-aqueous electrolyte secondary battery tends to exhibit a sufficient cycle characteristic improvement effect, and avoids a decrease in discharge capacity maintenance rate due to a decrease in high-temperature storage characteristics or an increase in the amount of gas generated. Cheap.

また、一般式(1)で表される環状カーボネートと一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネートの合計量(配合量)は、非水系溶媒100体積%中、好ましくは15体積%より多く、より好ましくは20体積%以上、最も好ましくは25体積%以上であり、また、好ましくは98体積%以下、より好ましくは95体積%以下、更に好ましくは90体積%以下である。この範囲であれば、非水系電解液二次電池が十分なサイクル特性向上効果を発現しやすく、高温保存特性の低下や、ガス発生量の増加による放電容量維持率の低下を回避しやすい。また、一般式(1)で表される環状カーボネートと一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネートからなる環状カーボネート溶媒100体積%中、一般式(1)で表される環状カーボネートの配合量は、好ましくは50%以上、より好ましくは55%以上、更に好ましくは60%以上である。このように非フッ素化環状カーボネートの量を指定することで、ガス発生量が抑制され、サイクル特性向上効果も発現しやすくなる傾向がある。   In addition, the total amount (blending amount) of the cyclic carbonate represented by the general formula (1) and the fluorinated cyclic carbonate represented by the general formula (2) is 100% by volume in the non-aqueous solvent, preferably from 15% by volume. The amount is more preferably 20% by volume or more, most preferably 25% by volume or more, preferably 98% by volume or less, more preferably 95% by volume or less, and further preferably 90% by volume or less. If it is this range, a non-aqueous electrolyte secondary battery will be easy to express sufficient cycling characteristics improvement effect, and it will be easy to avoid the fall of a high temperature storage characteristic, and the fall of the discharge capacity maintenance factor by the increase in gas generation amount. Further, in 100% by volume of a cyclic carbonate solvent comprising the cyclic carbonate represented by the general formula (1) and the fluorinated cyclic carbonate represented by the general formula (2), the cyclic carbonate represented by the general formula (1) is blended. The amount is preferably 50% or more, more preferably 55% or more, and still more preferably 60% or more. By specifying the amount of the non-fluorinated cyclic carbonate in this way, the amount of gas generation is suppressed, and the effect of improving the cycle characteristics tends to be manifested.

尚、一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネートは、溶媒のみならず下記1−3に記載の助剤としても有効な機能を発現する。一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネートを溶媒兼助剤として用いる場合の配合量に明確な境界は存在せず、前段落にて記載した配合量をそのまま踏襲できる。   In addition, the fluorinated cyclic carbonate represented by the general formula (2) exhibits an effective function not only as a solvent but also as an auxiliary agent described in the following 1-3. When the fluorinated cyclic carbonate represented by the general formula (2) is used as a solvent and auxiliary agent, there is no clear boundary, and the amount described in the previous paragraph can be followed as it is.

<一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネート>

Figure 0006127980

(一般式(3)中、Rは置換基を有してもよく、フッ素を少なくとも1つ含む炭化水素基、Rは置換基を有してもよい炭化水素基を表し、RとRは同一であっても異なっていてもよい。)
は置換基を有してもよく、フッ素を少なくとも1つ含む炭化水素基であるが、かかる炭化水素基としては、炭素数1〜4のモノフルオロアルキル基、炭素数1〜4のジフルオロアルキル基、及び炭素数1〜4のトリフルオロアルキル基が、好ましくは炭素数1〜2のモノフルオロアルキル基、炭素数1〜2のジフルオロアルキル基、及び炭素数1〜2のトリフルオロアルキル基が挙げられる。具体的には、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、モノフルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル等が挙げられる。
は置換基を有してもよい炭化水素基であるが、置換基を有してもよい炭化水素基としては、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のモノフルオロアルキル基、炭素数1〜4のジフルオロアルキル基、及び炭素数1〜4のトリフルオロアルキル基が、好ましくは炭素数1〜2のアルキル基、炭素数1〜2のモノフルオロアルキル基、炭素数1〜2のジフルオロアルキル基、及び炭素数1〜2のトリフルオロアルキル基が挙げられる。具体的には、メチル基、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、エチル基、モノフルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル等が挙げられる。<Fluorinated chain carbonate represented by the general formula (3)>
Figure 0006127980

(In general formula (3), R 3 may have a substituent, a hydrocarbon group containing at least one fluorine, R 4 represents a hydrocarbon group that may have a substituent, and R 3 and R 4 may be the same or different.)
R 3 may have a substituent and is a hydrocarbon group containing at least one fluorine. Examples of the hydrocarbon group include a monofluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms and difluoro having 1 to 4 carbon atoms. An alkyl group and a trifluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms are preferably a monofluoroalkyl group having 1 to 2 carbon atoms, a difluoroalkyl group having 1 to 2 carbon atoms, and a trifluoroalkyl group having 1 to 2 carbon atoms. Is mentioned. Specific examples include a monofluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a monofluoroethyl group, a difluoroethyl group, and trifluoroethyl.
R 4 is a hydrocarbon group which may have a substituent. Examples of the hydrocarbon group which may have a substituent include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and a monofluoroalkyl having 1 to 4 carbon atoms. Group, a difluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a trifluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, a monofluoroalkyl group having 1 to 2 carbon atoms, or 1 carbon atom. ˜2 difluoroalkyl groups and C 1-2 trifluoroalkyl groups. Specific examples include a methyl group, a monofluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, an ethyl group, a monofluoroethyl group, a difluoroethyl group, and trifluoroethyl.

一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートとしては、炭素数3〜7のものが好ましい。フッ素化鎖状カーボネートが有するフッ素原子の数は、1以上であれば特に制限されないが、通常6以下であり、好ましくは4以下である。フッ素化鎖状カーボネートが複数のフッ素原子を有する場合、それらは互いに同一の炭素に結合していてもよく、異なる炭素に結合していてもよい。フッ素化鎖状カーボネートとしては、フッ素化ジメチルカーボネート誘導体、フッ素化エチルメチルカーボネート誘導体、フッ素化ジエチルカーボネート誘導体等が挙げられる。   As a fluorinated chain | strand-shaped carbonate represented by General formula (3), a C3-C7 thing is preferable. The number of fluorine atoms contained in the fluorinated chain carbonate is not particularly limited as long as it is 1 or more, but is usually 6 or less, preferably 4 or less. When the fluorinated chain carbonate has a plurality of fluorine atoms, they may be bonded to the same carbon or may be bonded to different carbons. Examples of the fluorinated chain carbonate include a fluorinated dimethyl carbonate derivative, a fluorinated ethyl methyl carbonate derivative, and a fluorinated diethyl carbonate derivative.

フッ素化ジメチルカーボネート誘導体としては、フルオロメチルメチルカーボネート、ジフルオロメチルメチルカーボネート、トリフルオロメチルメチルカーボネート、ビス(フルオロメチル)カーボネート、ビス(ジフルオロメチル)カーボネート、ビス(トリフルオロメチル)カーボネート等が挙げられる。   Examples of the fluorinated dimethyl carbonate derivative include fluoromethyl methyl carbonate, difluoromethyl methyl carbonate, trifluoromethyl methyl carbonate, bis (fluoromethyl) carbonate, bis (difluoromethyl) carbonate, and bis (trifluoromethyl) carbonate.

フッ素化エチルメチルカーボネート誘導体としては、(2−フルオロエチル)メチルカーボネート、エチルフルオロメチルカーボネート、(2,2−ジフルオロエチル)メチルカーボネート、(2−フルオロエチル)フルオロメチルカーボネート、エチルジフルオロメチルカーボネート、(2,2,2−トリフルオロエチル)メチルカーボネート、(2,2−ジフルオロエチル)フルオロメチルカーボネート、(2−フルオロエチル)ジフルオロメチルカーボネート、エチルトリフルオロメチルカーボネート等が挙げられる。   Fluorinated ethyl methyl carbonate derivatives include (2-fluoroethyl) methyl carbonate, ethyl fluoromethyl carbonate, (2,2-difluoroethyl) methyl carbonate, (2-fluoroethyl) fluoromethyl carbonate, ethyl difluoromethyl carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl) methyl carbonate, (2,2-difluoroethyl) fluoromethyl carbonate, (2-fluoroethyl) difluoromethyl carbonate, ethyl trifluoromethyl carbonate and the like.

フッ素化ジエチルカーボネート誘導体としては、エチル−(2−フルオロエチル)カーボネート、エチル−(2,2−ジフルオロエチル)カーボネート、ビス(2−フルオロエチル)カーボネート、エチル−(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート、2,2−ジフルオロエチル−2’−フルオロエチルカーボネート、ビス(2,2−ジフルオロエチル)カーボネート、2,2,2−トリフルオロエチル−2’−フルオロエチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチル−2’,2’−ジフルオロエチルカーボネート、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート等が挙げられる。   Fluorinated diethyl carbonate derivatives include ethyl- (2-fluoroethyl) carbonate, ethyl- (2,2-difluoroethyl) carbonate, bis (2-fluoroethyl) carbonate, ethyl- (2,2,2-trifluoro). Ethyl) carbonate, 2,2-difluoroethyl-2′-fluoroethyl carbonate, bis (2,2-difluoroethyl) carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl-2′-fluoroethyl carbonate, 2,2, Examples include 2-trifluoroethyl-2 ′, 2′-difluoroethyl carbonate, bis (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate, and the like.

一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートの配合量は、非水系溶媒100体積%中、好ましくは1体積%以上であり、より好ましくは5体積%以上、さらに好ましくは10体積%以上、最も好ましくは15体積%以上である。このような下限範囲でフッ素化鎖状カーボネートを含むことにより、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、注液時の取り扱いが容易になるばかりでなく、イオン伝導度の低下を抑制し、ひいては非水系電解液二次電池の大電流放電特性や低温時の電池特性を良好な範囲としやすくなる。また、一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートは、非水系溶媒100体積%中、好ましくは90体積%以下、より好ましくは80体積%以下、最も好ましくは75体積%以下であることが好ましい。このように上限を設定することにより、非水系電解液の誘電率の低下に由来する電気伝導率の低下を回避し、非水系電解液二次電池の大電流放電特性や低温時の電池特性を良好な範囲としやすくなる。
The fluorinated chain carbonate represented by the general formula (3) may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
The blending amount of the fluorinated chain carbonate represented by the general formula (3) is preferably 1% by volume or more, more preferably 5% by volume or more, and further preferably 10% by volume in 100% by volume of the non-aqueous solvent. As mentioned above, it is 15 volume% or more most preferably. By including a fluorinated chain carbonate in such a lower limit range, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution is in an appropriate range, not only the handling at the time of injection becomes easy, but also the decrease in ionic conductivity is suppressed, As a result, the large current discharge characteristics and the battery characteristics at low temperatures of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be easily set within a favorable range. Further, the fluorinated chain carbonate represented by the general formula (3) is preferably 90% by volume or less, more preferably 80% by volume or less, and most preferably 75% by volume or less in 100% by volume of the non-aqueous solvent. It is preferable. By setting the upper limit in this way, avoiding a decrease in electrical conductivity due to a decrease in the dielectric constant of the nonaqueous electrolyte, the large current discharge characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery and the battery characteristics at low temperatures can be achieved. It becomes easy to make it a good range.

また、一般式(1)で表される環状カーボネートと一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートの合計量(配合量)は、非水系溶媒100体積%中、好ましくは15体積%より多く、より好ましくは30体積%以上、最も好ましくは50体積%以上であり、また、好ましくは97体積%以下、より好ましくは95体積%以下である。この範囲であれば、非水系電解液二次電池が十分なサイクル特性向上効果を発現しやすく、高温保存特性の低下や、ガス発生量の増加による放電容量維持率の低下を回避しやすい。   The total amount (blending amount) of the cyclic carbonate represented by the general formula (1) and the fluorinated chain carbonate represented by the general formula (3) is preferably 100% by volume in 100% by volume of the non-aqueous solvent. More, more preferably 30% by volume or more, most preferably 50% by volume or more, and preferably 97% by volume or less, more preferably 95% by volume or less. If it is this range, a non-aqueous electrolyte secondary battery will be easy to express sufficient cycling characteristics improvement effect, and it will be easy to avoid the fall of a high temperature storage characteristic, and the fall of the discharge capacity maintenance factor by the increase in gas generation amount.

また、一般式(1)で表される化環状カーボネート、一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネート、及び一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートの合計量(配合量)は、非水系溶媒100体積%中、50体積%以上であり、好ましくは70体積%以上、より好ましくは75体積%以上、最も好ましくは85体積%以上である。この範囲であれば、電池の耐久性が優れるばかりでなく、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、イオン伝導度の低下を抑制し、ひいては非水系電解液二次電池の大電流放電特性や低温時の電池特性を良好な範囲としやすくなる。なお、上限は特段設定されず、100体積%であってもよい。   Moreover, the total amount (blending amount) of the fluorinated cyclic carbonate represented by the general formula (1), the fluorinated cyclic carbonate represented by the general formula (2), and the fluorinated chain carbonate represented by the general formula (3) ) Is 50% by volume or more in 100% by volume of the non-aqueous solvent, preferably 70% by volume or more, more preferably 75% by volume or more, and most preferably 85% by volume or more. Within this range, not only the durability of the battery is excellent, but also the viscosity of the non-aqueous electrolyte is set to an appropriate range, the decrease in ionic conductivity is suppressed, and consequently the large current discharge characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery It becomes easy to make the battery characteristics at a low temperature and a good range. The upper limit is not particularly set and may be 100% by volume.

1−1−2.その他溶媒
一般式(1)で表される環状カーボネート、一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネート、及び一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネート以外にも、本発明の効果を損なわない範囲において、各種溶媒を混合して用いてもよい。これら溶媒としては、非フッ素化鎖状カーボネート、環状カルボン酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、エーテル系化合物、スルホン系化合物等が挙げられる。
1-1-2. Other solvents Other than the cyclic carbonate represented by the general formula (1), the fluorinated cyclic carbonate represented by the general formula (2), and the fluorinated chain carbonate represented by the general formula (3), Various solvents may be mixed and used as long as the effect is not impaired. Examples of these solvents include non-fluorinated chain carbonates, cyclic carboxylic acid esters, chain carboxylic acid esters, ether compounds, and sulfone compounds.

<非フッ素化鎖状カーボネート>
非フッ素化鎖状カーボネートとしては、炭素数3〜7のものが好ましい。具体的には、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート、ジ−i−プロピルカーボネート、n−プロピル−i−プロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、n−ブチルメチルカーボネート、i−ブチルメチルカーボネート、t−ブチルメチルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート、n−ブチルエチルカーボネート、i−ブチルエチルカーボネート、t−ブチルエチルカーボネート等が挙げられる。
<Non-fluorinated chain carbonate>
As a non-fluorinated chain carbonate, a C3-C7 thing is preferable. Specifically, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, di-i-propyl carbonate, n-propyl-i-propyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, n-butyl methyl carbonate I-butyl methyl carbonate, t-butyl methyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, n-butyl ethyl carbonate, i-butyl ethyl carbonate, t-butyl ethyl carbonate and the like.

中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート、ジ−i−プロピルカーボネート、n−プロピル−i−プロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネートが好ましく、特に好ましくはジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートである。   Among them, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, di-i-propyl carbonate, n-propyl-i-propyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate are preferable, and dimethyl carbonate is particularly preferable. Diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate.

非フッ素化鎖状カーボネートの配合量は、通常、非水系溶媒100体積%中、好ましくは0.1体積%以上、より好ましくは0.3体積%以上、さらに好ましくは0.5体積%以上である。このように下限を設定することにより、非水系電解液の電気伝導率を改善し、非水系電解液二次電池の大電流放電特性を向上させやすくなる。また、非フッ素化鎖状カーボネートの配合量は、好ましくは40体積%以下、より好ましくは35体積%以下である。このように上限を設定することにより、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、電気伝導率の低下を回避し、負極抵抗の増大を抑制し、非水系電解液二次電池の大電流放電特性を良好な範囲としやすくなる。   The blending amount of the non-fluorinated chain carbonate is usually in 100% by volume of the non-aqueous solvent, preferably 0.1% by volume or more, more preferably 0.3% by volume or more, and further preferably 0.5% by volume or more. is there. By setting the lower limit in this manner, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte solution is improved, and the large current discharge characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery are easily improved. Moreover, the compounding quantity of a non-fluorinated chain carbonate becomes like this. Preferably it is 40 volume% or less, More preferably, it is 35 volume% or less. By setting the upper limit in this way, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution is set to an appropriate range, a decrease in electrical conductivity is avoided, an increase in negative electrode resistance is suppressed, and a large current discharge of the non-aqueous electrolyte secondary battery is performed. It becomes easy to make a characteristic into a favorable range.

<環状カルボン酸エステル>
環状カルボン酸エステルとしては、例えばその構造式中の全炭素原子数が3〜12のものが挙げられる。
具体的には、ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトン、ガンマカプロラクトン、イプシロンカプロラクトン等が挙げられる。中でも、ガンマブチロラクトンがリチウムイオン解離度の向上に由来する電池特性向上の点から特に好ましい。
<Cyclic carboxylic acid ester>
Examples of the cyclic carboxylic acid ester include those having 3 to 12 carbon atoms in the structural formula.
Specific examples include gamma butyrolactone, gamma valerolactone, gamma caprolactone, epsilon caprolactone, and the like. Among these, gamma butyrolactone is particularly preferable from the viewpoint of improving battery characteristics resulting from an improvement in the degree of lithium ion dissociation.

環状カルボン酸エステルの配合量は、通常、非水系溶媒100体積%中、好ましくは0.3体積%以上、より好ましくは0.5体積%以上、さらに好ましくは1体積%以上である。このように下限を設定することにより、非水系電解液の電気伝導率を改善し、非水系電解液二次電池の大電流放電特性を向上させやすくなる。また、環状カルボン酸エステルの配合量は、好ましくは15体積%以下、より好ましくは10体積%以下、さらに好ましくは5体積%以下である。このように上限を設定することにより、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、電気伝導率の低下を回避し、負極抵抗の増大を抑制し、非水系電解液二次電池の大電流放電特性を良好な範囲としやすくなる。   The compounding amount of the cyclic carboxylic acid ester is usually 0.3% by volume or more, more preferably 0.5% by volume or more, and further preferably 1% by volume or more in 100% by volume of the non-aqueous solvent. By setting the lower limit in this manner, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte solution is improved, and the large current discharge characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery are easily improved. Moreover, the compounding quantity of cyclic carboxylic acid ester becomes like this. Preferably it is 15 volume% or less, More preferably, it is 10 volume% or less, More preferably, it is 5 volume% or less. By setting the upper limit in this way, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution is set to an appropriate range, a decrease in electrical conductivity is avoided, an increase in negative electrode resistance is suppressed, and a large current discharge of the non-aqueous electrolyte secondary battery is performed. It becomes easy to make a characteristic into a favorable range.

<鎖状カルボン酸エステル>
鎖状カルボン酸エステルとしては、その構造式中の全炭素数が3〜7のものが挙げられる。
具体的には、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−t−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸−n−プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸−n−ブチル、プロピオン酸イソブチル、プロピオン酸−t−ブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸−n−プロピル、酪酸イソプロピル、イソ酪酸メチル、イソ酪酸エチル、イソ酪酸−n−プロピル、イソ酪酸イソプロピル等が挙げられる。
<Chain carboxylic acid ester>
Examples of the chain carboxylic acid ester include those having 3 to 7 carbon atoms in the structural formula.
Specifically, methyl acetate, ethyl acetate, acetic acid-n-propyl, isopropyl acetate, acetic acid-n-butyl, isobutyl acetate, acetic acid-t-butyl, methyl propionate, ethyl propionate, propionate-n-propyl, Isopropyl propionate, n-butyl propionate, isobutyl propionate, t-butyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, n-propyl butyrate, isopropyl butyrate, methyl isobutyrate, ethyl isobutyrate, isobutyric acid-n- Examples include propyl and isopropyl isobutyrate.

中でも、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸−n−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸−n−プロピル、プロピオン酸イソプロピル、酪酸メチル、酪酸エチル等が、粘度低下によるイオン伝導度の向上の点から好ましい。   Among them, methyl acetate, ethyl acetate, acetate-n-propyl acetate-n-butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propionate-n-propyl, isopropyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, etc. It is preferable from the viewpoint of improvement of ionic conductivity.

鎖状カルボン酸エステルの配合量は、通常、非水系溶媒100体積%中、好ましくは0.3体積%以上、より好ましくは0.5体積%以上、さらに好ましくは1体積%以上である。このように下限を設定することで、非水系電解液の電気伝導率を改善し、非水系電解液二次電池の大電流放電特性を向上させやすくなる。また、鎖状カルボン酸エステルの配合量は、非水系溶媒100体積%中、好ましくは15体積%以下、より好ましくは10体積%以下、さらに好ましくは5体積%以下である。このように上限を設定することで、負極抵抗の増大を抑制し、非水系電解液二次電池の大電流放電特性、サイクル特性を良好な範囲としやすくなる。   The compounding amount of the chain carboxylic acid ester is usually 0.3% by volume or more, more preferably 0.5% by volume or more, and further preferably 1% by volume or more in 100% by volume of the non-aqueous solvent. By setting the lower limit in this way, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte solution is improved, and the large current discharge characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery are easily improved. The amount of the chain carboxylic acid ester is preferably 15% by volume or less, more preferably 10% by volume or less, and further preferably 5% by volume or less in 100% by volume of the non-aqueous solvent. By setting the upper limit in this manner, an increase in negative electrode resistance is suppressed, and the large current discharge characteristics and cycle characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery are easily set in a favorable range.

<エーテル系化合物>
エーテル系化合物としては、一部の水素がフッ素にて置換されていてもよい炭素数3〜10の鎖状エーテル、及び炭素数3〜6の環状エーテルが好ましい。
炭素数3〜10の鎖状エーテルとしては、ジエチルエーテル、ビス(2−フルオロエチル)エーテル、ビス(2,2−ジフルオロエチル)エーテル、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)エーテル、エチル(2−フルオロエチル)エーテル、エチル(2,2,2−トリフルオロエチル)エーテル、エチル(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)エーテル、(2−フルオロエチル)(2,2,2−トリフルオロエチル)エーテル、(2−フルオロエチル)(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)エーテル、(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)(2,2,2−トリフルオロエチル)エーテル、エチル−n−プロピルエーテル、エチル(3−フルオロ−n−プロピル)エーテル、エチル(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、エチル(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、エチル(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、2−フルオロエチル−n−プロピルエーテル、(2−フルオロエチル)(3−フルオロ−n−プロピル)エーテル、(2−フルオロエチル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2−フルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2−フルオロエチル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、2,2,2−トリフルオロエチル−n−プロピルエーテル、(3−フルオロ−n−プロピル)(2,2,2−トリフルオロエチル)エーテル、(2,2,2−トリフルオロエチル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)(2,2,2−トリフルオロエチル)エーテル、(2,2,3,3,3−ペンたフルオロ−n−プロピル)(2,2,2−トリフルオロエチル)エーテル、n−プロピル(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)エーテル、(3−フルオロ−n−プロピル)(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)エーテル、(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)エーテル、ジ−n−プロピルエーテル、(3−フルオロ−n−プロピル)(n−プロピル)エーテル、(n−プロピル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(n−プロピル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)(n−プロピル)エーテル、ビス(3−フルオロ−n−プロピル)エーテル、(3−フルオロ−n−プロピル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(3−フルオロ−n−プロピル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(3−フルオロ−n−プロピル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、ビス(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、ビス(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、ビス(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジメトキシメタン、エトキシメトキシメタン、(2−フルオロエトキシ)メトキシメタン、メトキシ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)メタン、メトキシ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)メタン、ジエトキシメタン、エトキシ(2−フルオロエトキシ)メタン、エトキシ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)メタン、エトキシ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)メタン、ビス(2−フルオロエトキシ)メタン、(2−フルオロエトキシ)(2,2,2−トリフルオロエトキシ)メタン、(2−フルオロエトキシ)(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)メタン、ビス(2,2,2−トリフルオロエトキシ)メタン、(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)(2,2,2−トリフルオロエトキシ)メタン、ビス(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)メタン、ジメトキシエタン、エトキシメトキシエタン、(2−フルオロエトキシ)メトキシエタン、メトキシ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)エタン、メトキシ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)エタン、ジエトキシエタン、エトキシ(2−フルオロエトキシ)エタン、エトキシ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)エタン、エトキシ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)エタン、ビス(2−フルオロエトキシ)エタン、(2−フルオロエトキシ)(2,2,2−トリフルオロエトキシ)エタン、(2−フルオロエトキシ)(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)エタン、ビス(2,2,2−トリフルオロエトキシ)エタン、(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)(2,2,2−トリフルオロエトキシ)エタン、ビス(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)エタン、エチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。
<Ether compound>
As the ether compound, a chain ether having 3 to 10 carbon atoms in which part of hydrogen may be substituted with fluorine, and a cyclic ether having 3 to 6 carbon atoms are preferable.
Examples of the chain ether having 3 to 10 carbon atoms include diethyl ether, bis (2-fluoroethyl) ether, bis (2,2-difluoroethyl) ether, bis (2,2,2-trifluoroethyl) ether, ethyl (2-fluoroethyl) ether, ethyl (2,2,2-trifluoroethyl) ether, ethyl (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) ether, (2-fluoroethyl) (2,2,2 -Trifluoroethyl) ether, (2-fluoroethyl) (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) ether, (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) (2,2,2-trifluoro Ethyl) ether, ethyl-n-propyl ether, ethyl (3-fluoro-n-propyl) ether, ethyl (3,3,3-trifluoro-n-pro ) Ether, ethyl (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ether, ethyl (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, 2-fluoroethyl-n -Propyl ether, (2-fluoroethyl) (3-fluoro-n-propyl) ether, (2-fluoroethyl) (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (2-fluoroethyl) ( 2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ether, (2-fluoroethyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, 2,2,2-tri Fluoroethyl-n-propyl ether, (3-fluoro-n-propyl) (2,2,2-trifluoroethyl) ether, (2,2,2-trifluoroethyl) (3,3,3- (Rifluoro-n-propyl) ether, (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) (2,2,2-trifluoroethyl) ether, (2,2,3,3,3-penta Fluoro-n-propyl) (2,2,2-trifluoroethyl) ether, n-propyl (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) ether, (3-fluoro-n-propyl) (1,1 , 2,2-tetrafluoroethyl) ether, (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (1,1,2,2-tetra) Fluoroethyl) (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ether, (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) (1,1,2,2-tetrafluoro) Ethyl) ether, di-n- Propyl ether, (3-fluoro-n-propyl) (n-propyl) ether, (n-propyl) (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (n-propyl) (2,2, 3,3-tetrafluoro-n-propyl) ether, (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) (n-propyl) ether, bis (3-fluoro-n-propyl) ether, (3-Fluoro-n-propyl) (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (3-fluoro-n-propyl) (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) Ether, (3-fluoro-n-propyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, bis (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (2 , 2, , 3-Tetrafluoro-n-propyl) (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) (3,3,3 -Trifluoro-n-propyl) ether, bis (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ether, (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) (2,2, 3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, bis (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, di-n-butyl ether, dimethoxymethane, ethoxymethoxymethane, ( 2-fluoroethoxy) methoxymethane, methoxy (2,2,2-trifluoroethoxy) methane, methoxy (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) methane, diethoxymethane, Toxi (2-fluoroethoxy) methane, ethoxy (2,2,2-trifluoroethoxy) methane, ethoxy (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) methane, bis (2-fluoroethoxy) methane, (2 -Fluoroethoxy) (2,2,2-trifluoroethoxy) methane, (2-fluoroethoxy) (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) methane, bis (2,2,2-trifluoroethoxy) Methane, (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) (2,2,2-trifluoroethoxy) methane, bis (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) methane, dimethoxyethane, ethoxymethoxyethane , (2-fluoroethoxy) methoxyethane, methoxy (2,2,2-trifluoroethoxy) ethane, methoxy (1,1, 2,2-tetrafluoroethoxy) ethane, diethoxyethane, ethoxy (2-fluoroethoxy) ethane, ethoxy (2,2,2-trifluoroethoxy) ethane, ethoxy (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) ) Ethane, bis (2-fluoroethoxy) ethane, (2-fluoroethoxy) (2,2,2-trifluoroethoxy) ethane, (2-fluoroethoxy) (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) Ethane, bis (2,2,2-trifluoroethoxy) ethane, (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) (2,2,2-trifluoroethoxy) ethane, bis (1,1,2, 2-tetrafluoroethoxy) ethane, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, diethyl Glycol dimethyl ether.

炭素数3〜6の環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、3−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキサン、2−メチル−1,3−ジオキサン、4−メチル−1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン等、及びこれらのフッ素化化合物が挙げられる。   Examples of the cyclic ether having 3 to 6 carbon atoms include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 3-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxane, 2-methyl-1,3-dioxane, 4-methyl-1,3-dioxane, 1 , 4-dioxane and the like, and fluorinated compounds thereof.

中でも、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、エトキシメトキシメタン、エチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルが、リチウムイオンへの溶媒和能力が高く、イオン解離性を向上させる点で好ましく、特に好ましくは、粘性が低く、高いイオン伝導度を与えることから、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、エトキシメトキシメタンである。   Among them, dimethoxymethane, diethoxymethane, ethoxymethoxymethane, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether have high solvating ability to lithium ions and improve ion dissociation. Of these, dimethoxymethane, diethoxymethane, and ethoxymethoxymethane are preferable because they have low viscosity and give high ionic conductivity.

エーテル系化合物の配合量は、通常、非水系溶媒100体積%中、好ましくは0.3体積%以上、より好ましくは0.5体積%以上、さらに好ましくは1体積%以上、また、好ましくは40体積%以下、より好ましくは35体積%以下、さらに好ましくは30体積%以下である。この範囲であれば、鎖状エーテルのリチウムイオン解離度の向上と粘度低下に由来するイオン伝導度の向上効果を確保しやすく、負極活物質が炭素質材料の場合、鎖状エーテルがリチウムイオンと共に共挿入されて容量が低下するといった事態を回避しやすい。   The compounding amount of the ether compound is usually 0.3% by volume or more, more preferably 0.5% by volume or more, further preferably 1% by volume or more, and preferably 40% in 100% by volume of the non-aqueous solvent. Volume% or less, More preferably, it is 35 volume% or less, More preferably, it is 30 volume% or less. If it is this range, it is easy to ensure the improvement effect of the lithium ion dissociation degree of chain ether, and the improvement of the ionic conductivity derived from a viscosity fall, and when a negative electrode active material is a carbonaceous material, a chain ether with lithium ion It is easy to avoid a situation where the capacity is reduced due to co-insertion.

<スルホン系化合物>
スルホン系化合物としては、炭素数3〜6の環状スルホン、及び炭素数2〜6の鎖状スルホンが好ましい。1分子中のスルホニル基の数は、1又は2であることが好ましい。
環状スルホンとしては、モノスルホン化合物であるトリメチレンスルホン類、テトラメチレンスルホン類、ヘキサメチレンスルホン類;ジスルホン化合物であるトリメチレンジスルホン類、テトラメチレンジスルホン類、ヘキサメチレンジスルホン類等が挙げられる。中でも誘電率と粘性の観点から、テトラメチレンスルホン類、テトラメチレンジスルホン類、ヘキサメチレンスルホン類、ヘキサメチレンジスルホン類がより好ましく、テトラメチレンスルホン類(スルホラン類)が特に好ましい。
<Sulfone compound>
As the sulfone compound, a cyclic sulfone having 3 to 6 carbon atoms and a chain sulfone having 2 to 6 carbon atoms are preferable. The number of sulfonyl groups in one molecule is preferably 1 or 2.
Examples of the cyclic sulfone include trimethylene sulfones, tetramethylene sulfones, and hexamethylene sulfones that are monosulfone compounds; trimethylene disulfones, tetramethylene disulfones, and hexamethylene disulfones that are disulfone compounds. Among these, from the viewpoint of dielectric constant and viscosity, tetramethylene sulfones, tetramethylene disulfones, hexamethylene sulfones, and hexamethylene disulfones are more preferable, and tetramethylene sulfones (sulfolanes) are particularly preferable.

スルホラン類としては、スルホラン及び/又はスルホラン誘導体(以下、スルホランも含めて「スルホラン類」と略記する場合がある)が好ましい。スルホラン誘導体としては、スルホラン環を構成する炭素原子上に結合した水素原子の1以上がフッ素原子やアルキル基で置換されたものが好ましい。中でも、2−メチルスルホラン、3−メチルスルホラン、2−フルオロスルホラン、3−フルオロスルホラン、2,2−ジフルオロスルホラン、2,3−ジフルオロスルホラン、2,4−ジフルオロスルホラン、2,5−ジフルオロスルホラン、3,4−ジフルオロスルホラン、2−フルオロ−3−メチルスルホラン、2−フルオロ−2−メチルスルホラン、3−フルオロ−3−メチルスルホラン、3−フルオロ−2−メチルスルホラン、4−フルオロ−3−メチルスルホラン、4−フルオロ−2−メチルスルホラン、5−フルオロ−3−メチルスルホラン、5−フルオロ−2−メチルスルホラン、2−フルオロメチルスルホラン、3−フルオロメチルスルホラン、2−ジフルオロメチルスルホラン、3−ジフルオロメチルスルホラン、2−トリフルオロメチルスルホラン、3−トリフルオロメチルスルホラン、2−フルオロ−3−(トリフルオロメチル)スルホラン、3−フルオロ−3−(トリフルオロメチル)スルホラン、4−フルオロ−3−(トリフルオロメチル)スルホラン、5−フルオロ−3−(トリフルオロメチル)スルホラン等がイオン伝導度も高く入出力も高い点で好ましい。   The sulfolane is preferably sulfolane and / or a sulfolane derivative (hereinafter sometimes abbreviated as “sulfolane” including sulfolane). As the sulfolane derivative, one in which one or more hydrogen atoms bonded to the carbon atom constituting the sulfolane ring are substituted with a fluorine atom or an alkyl group is preferable. Among them, 2-methylsulfolane, 3-methylsulfolane, 2-fluorosulfolane, 3-fluorosulfolane, 2,2-difluorosulfolane, 2,3-difluorosulfolane, 2,4-difluorosulfolane, 2,5-difluorosulfolane, 3,4-difluorosulfolane, 2-fluoro-3-methylsulfolane, 2-fluoro-2-methylsulfolane, 3-fluoro-3-methylsulfolane, 3-fluoro-2-methylsulfolane, 4-fluoro-3-methyl Sulfolane, 4-fluoro-2-methylsulfolane, 5-fluoro-3-methylsulfolane, 5-fluoro-2-methylsulfolane, 2-fluoromethylsulfolane, 3-fluoromethylsulfolane, 2-difluoromethylsulfolane, 3-difluoro Methyl sulfolane, 2- Trifluoromethylsulfolane, 3-trifluoromethylsulfolane, 2-fluoro-3- (trifluoromethyl) sulfolane, 3-fluoro-3- (trifluoromethyl) sulfolane, 4-fluoro-3- (trifluoromethyl) sulfolane , 5-fluoro-3- (trifluoromethyl) sulfolane and the like are preferable in terms of high ionic conductivity and high input / output.

また、鎖状スルホンとしては、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、メチル−n−プロピルスルホン、エチル−n−プロピルスルホン、ジ−n−プロピルスルホン、i−プロピルメチルスルホン、イソプロピルエチルスルホン、ジイソプロピルスルホン、n−ブチルメチルスルホン、n−ブチルエチルスルホン、t−ブチルメチルスルホン、t−ブチルエチルスルホン、フルオロメチルメチルスルホン、ジフルオロメチルメチルスルホン、トリフルオロメチルメチルスルホン、(2−フルオロ)エチルメチルスルホン、(2,2−ジフルオロエチル)メチルスルホン、トリフルオロエチルメチルスルホン、ペンタフルオロエチルメチルスルホン、エチルフルオロメチルスルホン、エチルジフルオロメチルスルホン、エチルトリフルオロメチルスルホン、パーフルオロエチルメチルスルホン、エチル(2,2,2−トリフルオロエチル)スルホン、エチルペンタフルオロエチルスルホン、ビス(トリフルオロエチル)スルホン、ビス(パーフルオロエチル)スルホン、フルオロメチル−n−プロピルスルホン、ジフルオロメチル−n−プロピルスルホン、トリフルオロメチル−n−プロピルスルホン、フルオロメチル−i−プロピルスルホン、ジフルオロメチル−i−プロピルスルホン、トリフルオロメチル−i−プロピルスルホン、トリフルオロエチル−n−プロピルスルホン、トリフルオロエチル−i−プロピルスルホン、ペンタフルオロエチル−n−プロピルスルホン、ペンタフルオロエチル−i−プロピルスルホン、n−ブチル(2,2,2−トリフルオロエチル)ルスルホン、t−ブチル(2,2,2−トリフルオロエチル)スルホン、n−ブチルペンタフルオロエチルスルホン、t−ブチルペンタフルオロエチルスルホン等が挙げられる。   As the chain sulfone, dimethylsulfone, ethylmethylsulfone, diethylsulfone, methyl-n-propylsulfone, ethyl-n-propylsulfone, di-n-propylsulfone, i-propylmethylsulfone, isopropylethylsulfone, diisopropyl Sulfone, n-butylmethylsulfone, n-butylethylsulfone, t-butylmethylsulfone, t-butylethylsulfone, fluoromethylmethylsulfone, difluoromethylmethylsulfone, trifluoromethylmethylsulfone, (2-fluoro) ethylmethylsulfone , (2,2-difluoroethyl) methylsulfone, trifluoroethylmethylsulfone, pentafluoroethylmethylsulfone, ethylfluoromethylsulfone, ethyldifluoromethylsulfone, Tilt trifluoromethyl sulfone, perfluoroethyl methyl sulfone, ethyl (2,2,2-trifluoroethyl) sulfone, ethyl pentafluoroethyl sulfone, bis (trifluoroethyl) sulfone, bis (perfluoroethyl) sulfone, fluoromethyl N-propylsulfone, difluoromethyl-n-propylsulfone, trifluoromethyl-n-propylsulfone, fluoromethyl-i-propylsulfone, difluoromethyl-i-propylsulfone, trifluoromethyl-i-propylsulfone, trifluoro Ethyl-n-propylsulfone, trifluoroethyl-i-propylsulfone, pentafluoroethyl-n-propylsulfone, pentafluoroethyl-i-propylsulfone, n-butyl (2,2,2-trimethyl) Ruoroechiru) Rusuruhon, t- butyl (2,2,2-trifluoroethyl) sulfone, n- butyl pentafluoroethyl sulfone, t- butyl pentafluoroethyl sulfone, and the like.

中でも、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、メチル−n−プロピルスルホン、メチル−i−プロピルスルホン、メチル−n−ブチルスルホン、t−ブチルメチルスルホン、フルオロメチルメチルスルホン、ジフルオロメチルメチルスルホン、トリフルオロメチルメチルスルホン、(2−フルオロエチル)メチルスルホン、(2,2−ジフルオロエチル)メチルスルホン、メチルトリフルオロエチルスルホン、メチルペンタフルオロエチルスルホン、エチルフルオロメチルスルホン、ジフルオロメチルエチルスルホン、エチルトリフルオロメチルスルホン、エチルトリフルオロエチルスルホン、エチルペンタフルオロエチルスルホン、n−プロピルトリフルオロメチルスルホン、i−プロピルトリフルオロメチルスルホン、n−ブチルトリフルオロエチルスルホン、t−ブチルトリフルオロエチルスルホン、n−ブチルトリフルオロメチルスルホン、t−ブチルトリフルオロメチルスルホン等がイオン伝導度が高く入出力も高い点で好ましい。   Among them, dimethylsulfone, ethylmethylsulfone, diethylsulfone, methyl-n-propylsulfone, methyl-i-propylsulfone, methyl-n-butylsulfone, t-butylmethylsulfone, fluoromethylmethylsulfone, difluoromethylmethylsulfone, tri Fluoromethylmethylsulfone, (2-fluoroethyl) methylsulfone, (2,2-difluoroethyl) methylsulfone, methyltrifluoroethylsulfone, methylpentafluoroethylsulfone, ethylfluoromethylsulfone, difluoromethylethylsulfone, ethyltrifluoro Methyl sulfone, ethyl trifluoroethyl sulfone, ethyl pentafluoroethyl sulfone, n-propyl trifluoromethyl sulfone, i-propyl trifluoromethyl sulfone Hong, n- butyl trifluoroethyl sulfone, t- butyl trifluoroethyl sulfone, n- butyl trifluoromethylsulfonate, t- butyl trifluoromethyl sulfone is preferred because higher high output ionic conductivity.

スルホン系化合物の配合量は、通常、非水系溶媒100体積%中、好ましくは0.3体積%以上、より好ましくは0.5体積%以上、さらに好ましくは1体積%以上であり、また、好ましくは40体積%以下、より好ましくは35体積%以下、さらに好ましくは30体積%以下である。この範囲であれば、サイクル特性や保存特性等の耐久性の向上効果が得られやすく、また、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、電気伝導率の低下を回避することができ、非水系電解液二次電池の充放電を高電流密度で行う場合に、充放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。   The compounding amount of the sulfone compound is usually 0.3% by volume or more, more preferably 0.5% by volume or more, and further preferably 1% by volume or more in 100% by volume of the non-aqueous solvent. Is 40% by volume or less, more preferably 35% by volume or less, and still more preferably 30% by volume or less. Within this range, durability improvement effects such as cycle characteristics and storage characteristics can be easily obtained, and the viscosity of the non-aqueous electrolyte can be set to an appropriate range to avoid a decrease in electrical conductivity. When charging / discharging an aqueous electrolyte secondary battery at a high current density, it is easy to avoid a situation in which the charge / discharge capacity retention rate decreases.

1−2.電解質
<リチウム塩>
電解質としては、通常、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、この用途に用いることが知られているものであれば特に制限がなく、任意のものを用いることができ、具体的には以下のものが挙げられる。
1-2. Electrolyte <Lithium salt>
As the electrolyte, a lithium salt is usually used. The lithium salt is not particularly limited as long as it is known to be used for this purpose, and any lithium salt can be used. Specific examples include the following.

例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAlF、LiSbF、LiNbF、LiTaF、LiWF等の無機リチウム塩;
LiPOF、LiPO等のフルオロリン酸リチウム類;
LiWOF等のタングステン酸リチウム類;
HCOLi、CHCOLi、CHFCOLi、CHFCOLi、CFCOLi、CFCHCOLi、CFCFCOLi、CFCFCFCOLi、CFCFCFCFCOLi等のカルボン酸リチウム塩類;
FSOLi、CHSOLi、CHFSOLi、CHFSOLi、CFSOLi、CFCFSOLi、CFCFCFSOLi、CFCFCFCFSOLi等のスルホン酸リチウム塩類;
LiN(FCO)、LiN(FCO)(FSO)、LiN(FSO、LiN(FSO)(CFSO)、LiN(CFSO、LiN(CSO、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiN(CFSO)(CSO)等のリチウムイミド塩類;LiC(FSO、LiC(CFSO、LiC(CSO等のリチウムメチド塩類;
リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムビス(オキサラト)ボレート等のリチウムオキサラトボレート塩類;
リチウムテトラフルオロオキサラトフォスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート、リチウムトリス(オキサラト)フォスフェート等のリチウムオキサラトフォスフェート塩類;
その他、LiPF(CF、LiPF(C、LiPF(CFSO、LiPF(CSO、LiBFCF、LiBF、LiBF、LiBF(CF、LiBF(C、LiBF(CFSO、LiBF(CSO等の含フッ素有機リチウム塩類;等が挙げられる。
For example, inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAlF 4 , LiSbF 6 , LiNbF 6 , LiTaF 6 , LiWF 7 ;
Lithium fluorophosphates such as LiPO 3 F and LiPO 2 F 2 ;
Lithium tungstates such as LiWOF 5 ;
HCO 2 Li, CH 3 CO 2 Li, CH 2 FCO 2 Li, CHF 2 CO 2 Li, CF 3 CO 2 Li, CF 3 CH 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CF 2 Carboxylic acid lithium salts such as CO 2 Li, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CO 2 Li;
FSO 3 Li, CH 3 SO 3 Li, CH 2 FSO 3 Li, CHF 2 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, CF 3 CF 2 SO 3 Li, CF 3 CF 2 CF 2 SO 3 Li, CF 3 CF 2 Sulfonic acid lithium salts such as CF 2 CF 2 SO 3 Li;
LiN (FCO) 2 , LiN (FCO) (FSO 2 ), LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) (CF 3 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium imide salts such as lithium cyclic 1,2-perfluoroethane disulfonylimide, lithium cyclic 1,3-perfluoropropane disulfonylimide, LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ) Lithium methide salts such as LiC (FSO 2 ) 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 ;
Lithium oxalatoborate salts such as lithium difluorooxalatoborate and lithium bis (oxalato) borate;
Lithium oxalate phosphate salts such as lithium tetrafluorooxalatophosphate, lithium difluorobis (oxalato) phosphate, lithium tris (oxalato) phosphate;
In addition, LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 ) 2 , LiPF 4 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiBF 3 CF 3 , LiBF 3 C 2 F 5, LiBF 3 C 3 F 7, LiBF 2 (CF 3) 2, LiBF 2 (C 2 F 5) 2, LiBF 2 (CF 3 SO 2) 2, LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2) 2 Fluorine-containing organic lithium salts such as;

中でも、LiPF、LiBF、LiSbF、LiTaF、LiPO、FSOLi、CFSOLi、LiN(FSO、LiN(FSO)(CFSO)、LiN(CFSO、LiN(CSO、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiC(FSO、LiC(CFSO、LiC(CSO、リチウムビスオキサラトボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトフォスフェート、リチウムジフルオロビスオキサラトフォスフェート、リチウムトリス(オキサラト)フォスフェート、LiBFCF、LiBF、LiPF(CF、LiPF(C等が出力特性やハイレート充放電特性、高温保存特性、サイクル特性等を向上させる効果がある点から特に好ましい。Among them, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiTaF 6 , LiPO 2 F 2 , FSO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) (CF 3 SO 2 ), LiN ( CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedisulfonylimide, lithium cyclic 1,3-perfluoropropane disulfonylimide, LiC (FSO 2 ) 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 , lithium bisoxalatoborate, lithium difluorooxalatoborate, lithium tetrafluorooxalatophosphate, lithium difluorobisoxalatophosphate, lithium Tris (oxalato) phosphate, L BF 3 CF 3, LiBF 3 C 2 F 5, LiPF 3 (CF 3) 3, LiPF 3 (C 2 F 5) 3 or the like is output characteristics and high-rate discharge characteristics, high-temperature storage characteristics, the effect of improving the cycle characteristics and the like It is particularly preferable because of

これらのリチウム塩は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合の好ましい一例は、LiPFとLiBFや、LiPFとFSOLi、LiPFとLiPOの併用であり、負荷特性やサイクル特性を向上させる効果がある。これらの中では、LiPFとFSOLi、LiPFとLiPOの併用がその効果が顕著である理由から好ましい。These lithium salts may be used alone or in combination of two or more. A preferable example in the case of using two or more types in combination is the combination of LiPF 6 and LiBF 4 , LiPF 6 and FSO 3 Li, or LiPF 6 and LiPO 2 F 2 , and has an effect of improving load characteristics and cycle characteristics. Among these, the combined use of LiPF 6 and FSO 3 Li, or LiPF 6 and LiPO 2 F 2 is preferable because the effect is remarkable.

LiPFとLiBF、LiPFとFSOLiを併用する場合、非水系電解液全体100質量%に対するLiBF或いはFSOLiの濃度は配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液に対して、通常、0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上であり、一方その上限は通常30質量%以下、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下とすることで出力特性、負荷特性、低温特性、サイクル特性、高温特性等の効果が向上する場合もある。一方、LiPFとLiPOの併用の場合においても非水系電解液全体100質量%に対するLiPOの濃度は配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液に対して、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上であり、一方その上限は、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下である。この範囲であれば、出力特性、負荷特性、低温特性、サイクル特性、高温特性等の効果が向上する。一方で多すぎる場合は、低温において析出して電池特性を低下させる場合があり、少なすぎる場合は、低温特性やサイクル特性、高温保存特性等の向上効果が低下する場合がある。When LiPF 6 and LiBF 4 , LiPF 6 and FSO 3 Li are used in combination, the concentration of LiBF 4 or FSO 3 Li with respect to 100% by mass of the total amount of the non-aqueous electrolyte is not limited, and the effect of the present invention is not significantly impaired. As long as it is optional, it is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more with respect to the non-aqueous electrolyte, while its upper limit is usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less. More preferably, the effect of output characteristics, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, high temperature characteristics, and the like may be improved by setting the content to 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less. On the other hand, even when LiPF 6 and LiPO 2 F 2 are used in combination, the concentration of LiPO 2 F 2 with respect to 100% by mass of the entire non-aqueous electrolyte is not limited, and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. However, it is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more with respect to the non-aqueous electrolyte solution, while its upper limit is usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less. Within this range, effects such as output characteristics, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, and high temperature characteristics are improved. On the other hand, if it is too much, it may be deposited at low temperature to deteriorate the battery characteristics, and if it is too little, the effect of improving the low temperature characteristics, cycle characteristics, high temperature storage characteristics, etc. may be reduced.

ここで、LiPOを電解液中に含有させる場合の電解液の調製は、別途公知の手法で合成したLiPOを、LiPFを含む電解液に添加する方法や後述する活物質や極板等の電池構成要素中に水を共存させておき、LiPFを含む電解液を用いて電池を組み立てる際に系中でLiPOを発生させる方法が挙げられ、本発明においてはいずれの手法を用いてもよい。Here, the active material prepared in the electrolyte solution in the case of incorporating the LiPO 2 F 2 in the electrolyte solution, the LiPO 2 F 2 which is separately synthesized by a known method, described later method or be added to the electrolytic solution containing LiPF 6 In the present invention, there is a method of generating LiPO 2 F 2 in the system when water is allowed to coexist in a battery component such as an electrode plate or the like, and a battery is assembled using an electrolyte containing LiPF 6. Any method may be used.

上記の非水系電解液、及び非水系電解液二次電池中におけるLiPOの含有量を測定する手法としては、特に制限がなく、公知の手法であれば任意に用いることができるが、具体的にはイオンクロマトグラフィーや、F核磁気共鳴分光法(以下、NMRと省略する場合がある)等が挙げられる。
また、他の一例は、無機リチウム塩と有機リチウム塩との併用であり、この両者の併用は、高温保存による劣化を抑制する効果がある。有機リチウム塩としては、CFSOLi、LiN(FSO、LiN(FSO)(CFSO)、LiN(CFSO、LiN(CSO、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiC(FSO、LiC(CFSO、LiC(CSO、リチウムビスオキサラトボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトフォスフェート、リチウムジフルオロビスオキサラトフォスフェート、LiBFCF、LiBF、LiPF(CF、LiPF(C等であるのが好ましい。この場合には、非水系電解液全体100質量%に対する有機リチウム塩の割合は、好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.5質量%以上、好ましくは30質量%以下、特に好ましくは20質量%以下である。
The method for measuring the content of LiPO 2 F 2 in the non-aqueous electrolyte solution and the non-aqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited, and any known method can be used. Specific examples include ion chromatography and F nuclear magnetic resonance spectroscopy (hereinafter sometimes abbreviated as NMR).
Another example is the combined use of an inorganic lithium salt and an organic lithium salt, and the combined use of both has the effect of suppressing deterioration due to high-temperature storage. As the organic lithium salt, CF 3 SO 3 Li, LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) (CF 3 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , Lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedisulfonylimide, lithium cyclic 1,3-perfluoropropane disulfonylimide, LiC (FSO 2 ) 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 , lithium bisoxalatoborate, lithium difluorooxalatoborate, lithium tetrafluorooxalatophosphate, lithium difluorobisoxalatophosphate, LiBF 3 CF 3 , LiBF 3 C 2 F 5 , LiPF 3 (CF 3 ) 3, preferably a LiPF 3 (C 2 F 5) 3 , etc. In this case, the ratio of the organic lithium salt to 100% by mass of the whole non-aqueous electrolyte is preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.5% by mass or more, preferably 30% by mass or less, particularly preferably. It is 20 mass% or less.

非水系電解液中のこれらのリチウム塩の濃度は、本発明の効果を損なわない限り、その含有量は特に制限されないが、電解液の電気伝導率を良好な範囲とし、良好な電池性能を確保する点から、非水系電解液中のリチウムの総モル濃度は、好ましくは0.3mol/L以上、より好ましくは0.4mol/L以上、さらに好ましくは0.5mol/L以上であり、また、好ましくは3mol/L以下、より好ましくは2.5mol/L以下、さらに好ましくは2.0mol/L以下である。この範囲であれば、低温特性、サイクル特性、高温特性等の効果が向上する。一方でリチウムの総モル濃度が低すぎると、電解液の電気伝導率が不十分の場合があり、一方、濃度が高すぎると、粘度上昇のため電気伝導度が低下する場合があり、電池性能が低下する場合がある。   The concentration of these lithium salts in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but the electric conductivity of the electrolyte solution is in a good range, and good battery performance is ensured. Therefore, the total molar concentration of lithium in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.3 mol / L or more, more preferably 0.4 mol / L or more, and further preferably 0.5 mol / L or more. Preferably it is 3 mol / L or less, More preferably, it is 2.5 mol / L or less, More preferably, it is 2.0 mol / L or less. If it is this range, effects, such as a low temperature characteristic, cycling characteristics, and a high temperature characteristic, will improve. On the other hand, if the total molar concentration of lithium is too low, the electrical conductivity of the electrolyte may be insufficient. On the other hand, if the concentration is too high, the electrical conductivity may decrease due to an increase in viscosity. May decrease.

1−3.助剤
本発明の非水系電解液二次電池において、目的に応じて適宜助剤を用いてもよい。助剤としては、以下に示される炭素−炭素三重結合を有する化合物、前記炭素―炭素三重結合を除く不飽和結合を有する環状カーボネート、フッ素原子を有する不飽和環状カーボネート、環状スルホン酸エステル、シアノ基を有する化合物、イソシアナト基を有する化合物、その他の助剤、等が挙げられる。
1-3. Auxiliary In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, an auxiliary may be appropriately used depending on the purpose. As the auxiliary agent, the following compounds having a carbon-carbon triple bond, a cyclic carbonate having an unsaturated bond excluding the carbon-carbon triple bond, an unsaturated cyclic carbonate having a fluorine atom, a cyclic sulfonate ester, a cyano group , Compounds having an isocyanato group, other auxiliaries, and the like.

<炭素−炭素三重結合を有する化合物>
本発明の非水系電解液二次電池において、負極表面に皮膜を形成し、電池の長寿命化を達成するために炭素−炭素三重結合を有する化合物を含有させることができる。炭素−炭素三重結合を有する化合物は、炭素−炭素三重結合を有する化合物であれば特に限定されるものではないが、炭素−炭素三重結合を有する鎖状化合物と、炭素−炭素三重結合を有する環状化合物に分類される。
炭素−炭素三重結合を有する鎖状化合物としては、下記一般式(11)又は式(12)で表される1種以上のアルキン誘導体が好ましく使用される。
<Compound having carbon-carbon triple bond>
In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a film having a carbon-carbon triple bond can be contained in order to form a film on the negative electrode surface and achieve a long battery life. The compound having a carbon-carbon triple bond is not particularly limited as long as it is a compound having a carbon-carbon triple bond, but a chain compound having a carbon-carbon triple bond and a ring having a carbon-carbon triple bond. Classified as a compound.
As the chain compound having a carbon-carbon triple bond, one or more alkyne derivatives represented by the following general formula (11) or formula (12) are preferably used.

Figure 0006127980
Figure 0006127980

一般式(11)〜(12)中、R11〜R19は、それぞれ独立して水素、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基を示し、R12とR13、R15とR16、R17とR18は、互いに結合して炭素数3〜6のシクロアルキル基を形成していてもよい。x及びyは1又は2の整数を示す。Y1及びYはそれぞれ下記式(13)の何れかにて表され、同一でも異なってもよい。

Figure 0006127980

は、水素、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数6〜12のアリール基又は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。In general formulas (11) to (12), R 11 to R 19 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or an aryl having 6 to 12 carbon atoms. R 12 and R 13 , R 15 and R 16 , R 17 and R 18 may be bonded to each other to form a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms. x and y represent an integer of 1 or 2. Y 1 and Y 2 are each represented by any of the following formulas (13) and may be the same or different.
Figure 0006127980

Z 1 represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms.

一般式(11)で表される化合物の中でも、2−プロピニルメチルカーボネート、1−メチル−2−プロピニルメチルカーボネート、1,1−ジメチル−2−プロピニルメチルカーボネート、2−プロピニルエチルカーボネート、1−メチル−2−プロピニルエチルカーボネート、1,1−ジメチル−2−プロピニルエチルーボネート、2−ブチニルメチルカーボネート、1−メチル−2−ブチニルメチルカーボネート、1,1−ジメチル−2−ブチニルメチルカーボネート、ギ酸−2−プロピニル、ギ酸−1−メチル−2−プロピニル、ギ酸−1,1−ジメチル−2−プロピニル、ギ酸−2−ブチニル、ギ酸−1−メチル−2−ブチニル、ギ酸−1,1−ジメチル−2−ブチニル、酢酸−2−プロピニル、酢酸−1−メチル−2−プロピニル、酢酸−1,1−ジメチル−2−プロピニル、酢酸−2−ブチニル、酢酸−1−メチル−2−ブチニル、酢酸−1,1−ジメチル−2−ブチニル、2−プロピニルメチルオキサレート、1−メチル−2−プロピニルメチルオキサレート、1,1−ジメチル−2−プロピニルメチルオキサレート、2−ブチニルメチルオキサレート、1−メチル−2−ブチニルメチルオキサレート、1,1−ジメチル−2−ブチニルメチルオキサレート、2−プロピニルエチルオキサレート、1−メチル−2−プロピニルエチルオキサレート、1,1−ジメチル−2−プロピニルエチルオキサレート、2−ブチニルエチルオキサレート、1−メチル−2−ブチニルエチルオキサレート、1,1−ジメチル−2−ブチニルエチルオキサレート、メタンスルホン酸−2−プロピニル、メタンスルホン酸−1−メチル−2−プロピニル、メタンスルホン酸−1,1−ジメチル−2−プロピニル、メタンスルホン酸−2−ブチニル、メタンスルホン酸−1−メチル−2−ブチニル、メタンスルホン酸−1,1−ジメチル−2−ブチニル、トリフルオロメタンスルホン酸−2−プロピニル、トリフルオロメタンスルホン酸−1−メチル−2−プロピニル、トリフルオロメタンスルホン酸−1,1−ジメチル−2−プロピニル、トリフルオロメタンスルホン酸−2−ブチニル、トリフルオロメタンスルホン酸−1−メチル−2−ブチニル、トリフルオロメタンスルホン酸−1,1−ジメチル−2−ブチニル、トリフルオロエタンスルホン酸−2−プロピニル、トリフルオロエタンスルホン酸−1−メチル−2−プロピニル、トリフルオロエタンスルホン酸−1,1−ジメチル−2−プロピニル、トリフルオロエタンスルホン酸−2−ブチニル、トリフルオロエタンスルホン酸−1−メチル−2−ブチニル、トリフルオロエタンスルホン酸−1,1−ジメチル−2−ブチニル、ベンゼンスルホン酸−2−プロピニル、ベンゼンスルホン酸−1−メチル−2−プロピニル、ベンゼンスルホン酸−1,1−ジメチル−2−プロピニル、ベンゼンスルホン酸−2−ブチニル、ベンゼンスルホン酸−1−メチル−2−ブチニル、ベンゼンスルホン酸−1,1−ジメチル−2−ブチニル、p−トルエンスルホン酸−2−プロピニル、p−トルエンスルホン酸−1−メチル−2−プロピニル、p−トルエンスルホン酸−1,1−ジメチル−2−プロピニル、p−トルエンスルホン酸−2−ブチニル、p−トルエンスルホン酸−1−メチル−2−ブチニル、p−トルエンスルホン酸−1,1−ジメチル−2−ブチニル、メチル硫酸−2−プロピニル、メチル硫酸−1−メチル−2−プロピニル、メチル硫酸−1,1−ジメチル−2−プロピニル、メチル硫酸−2−ブチニル、メチル硫酸−1−メチル−2−ブチニル、メチル硫酸−1,1−ジメチル−2−プロピニル、エチル硫酸−2−プロピニル、エチル硫酸−1−メチル−2−プロピニル、エチル硫酸−1,1−ジメチル−2−プロピニル、エチル硫酸−2−ブチニル、エチル硫酸−1−メチル−2−ブチニル、エチル硫酸−1,1−ジメチル−2−ブチニル、から選ばれる1種以上が好ましい。   Among the compounds represented by the general formula (11), 2-propynylmethyl carbonate, 1-methyl-2-propynylmethyl carbonate, 1,1-dimethyl-2-propynylmethyl carbonate, 2-propynylethyl carbonate, 1-methyl 2-propynyl ethyl carbonate, 1,1-dimethyl-2-propynyl ethyl carbonate, 2-butynyl methyl carbonate, 1-methyl-2-butynyl methyl carbonate, 1,1-dimethyl-2-butynyl methyl carbonate -2-propynyl formate, 1-methyl-2-propynyl formate, 1,1-dimethyl-2-propynyl formate, 2-butynyl formate, 1-methyl-2-butynyl formate, formic acid-1,1 -Dimethyl-2-butynyl, 2-propynyl acetate, 1-methyl-2-propini acetate 1,1-dimethyl-2-propynyl acetate, 2-butynyl acetate, 1-methyl-2-butynyl acetate, 1,1-dimethyl-2-butynyl acetate, 2-propynylmethyl oxalate, 1- Methyl-2-propynylmethyl oxalate, 1,1-dimethyl-2-propynylmethyl oxalate, 2-butynylmethyl oxalate, 1-methyl-2-butynylmethyl oxalate, 1,1-dimethyl-2- Butynyl methyl oxalate, 2-propynyl ethyl oxalate, 1-methyl-2-propynyl ethyl oxalate, 1,1-dimethyl-2-propynyl ethyl oxalate, 2-butynyl ethyl oxalate, 1-methyl-2 -Butynyl ethyl oxalate, 1,1-dimethyl-2-butynyl ethyl oxalate, methanesulfonic acid 2-propynyl, methanesulfonic acid-1-methyl-2-propynyl, methanesulfonic acid-1,1-dimethyl-2-propynyl, methanesulfonic acid-2-butynyl, methanesulfonic acid-1-methyl-2-butynyl, Methanesulfonic acid-1,1-dimethyl-2-butynyl, trifluoromethanesulfonic acid-2-propynyl, trifluoromethanesulfonic acid-1-methyl-2-propynyl, trifluoromethanesulfonic acid-1,1-dimethyl-2-propynyl , 2-butynyl trifluoromethanesulfonate, 1-methyl-2-butynyl trifluoromethanesulfonate, 1,1-dimethyl-2-butynyl trifluoromethanesulfonate, 2-propynyl trifluoroethanesulfonate, trifluoro Ethanesulfonic acid-1-methyl-2-pro Pinyl, trifluoroethanesulfonic acid-1,1-dimethyl-2-propynyl, trifluoroethanesulfonic acid-2-butynyl, trifluoroethanesulfonic acid-1-methyl-2-butynyl, trifluoroethanesulfonic acid-1, 1-dimethyl-2-butynyl, benzenesulfonic acid-2-propynyl, benzenesulfonic acid-1-methyl-2-propynyl, benzenesulfonic acid-1,1-dimethyl-2-propynyl, benzenesulfonic acid-2-butynyl, Benzenesulfonic acid-1-methyl-2-butynyl, benzenesulfonic acid-1,1-dimethyl-2-butynyl, p-toluenesulfonic acid-2-propynyl, p-toluenesulfonic acid-1-methyl-2-propynyl, p-toluenesulfonic acid-1,1-dimethyl-2-propynyl, p-toluene 2-butynyl sulfonate, p-toluenesulfonic acid-1-methyl-2-butynyl, p-toluenesulfonic acid-1,1-dimethyl-2-butynyl, methyl sulfate-2-propynyl, methyl sulfate-1-methyl 2-propynyl, methyl sulfate-1,1-dimethyl-2-propynyl, methyl sulfate-2-butynyl, methyl sulfate-1-methyl-2-butynyl, methyl sulfate-1,1-dimethyl-2-propynyl, ethyl 2-propynyl sulfate, ethyl sulfate-1-methyl-2-propynyl, ethyl sulfate-1,1-dimethyl-2-propynyl, ethyl sulfate-2-butynyl, ethyl sulfate-1-methyl-2-butynyl, ethyl sulfate One or more selected from -1,1-dimethyl-2-butynyl is preferable.

2−プロピニルメチルカーボネート、1−メチル−2−プロピニルメチルカーボネート、1,1−ジメチル−2−プロピニルメチルカーボネート、2−プロピニルエチルカーボネート、2−ブチニルメチルカーボネート、ギ酸−2−プロピニル、ギ酸−1−メチル−2−プロピニル、ギ酸−1,1−ジメチル−2−プロピニル、ギ酸−2−ブチニル、酢酸−2−プロピニル、酢酸−1−メチル−2−プロピニル、酢酸−1,1−ジメチル−2−プロピニル、酢酸−2−ブチニル、2−プロピニルメチルオキサレート、1−メチル−2−プロピニルメチルオキサレート、1,1−ジメチル−2−プロピニルメチルオキサレート、2−ブチニルメチルオキサレート、メタンスルホン酸−2−プロピニル、メタンスルホン酸−1−メチル−2−プロピニル、メタンスルホン酸−1,1−ジメチル−2−プロピニル、メタンスルホン酸−2−ブチニル、メタンスルホン酸−1−メチル−2−ブチニル、メチル硫酸−2−プロピニル、メチル硫酸−1−メチル−2−プロピニル、メチル硫酸−1,1−ジメチル−2−プロピニル、メチル硫酸−2−ブチニル、から選ばれる1種以上を含有することが特に好ましい。   2-propynylmethyl carbonate, 1-methyl-2-propynylmethyl carbonate, 1,1-dimethyl-2-propynylmethyl carbonate, 2-propynylethyl carbonate, 2-butynylmethyl carbonate, formic acid-2-propynyl, formic acid-1 -Methyl-2-propynyl, formic acid-1,1-dimethyl-2-propynyl, formic acid-2-butynyl, acetic acid-2-propynyl, acetic acid-1-methyl-2-propynyl, acetic acid-1,1-dimethyl-2 -Propynyl, 2-butynyl acetate, 2-propynyl methyl oxalate, 1-methyl-2-propynyl methyl oxalate, 1,1-dimethyl-2-propynyl methyl oxalate, 2-butynyl methyl oxalate, methanesulfone 2-propynyl acid, methanesulfonic acid-1-methyl-2-pro Nyl, methanesulfonic acid-1,1-dimethyl-2-propynyl, methanesulfonic acid-2-butynyl, methanesulfonic acid-1-methyl-2-butynyl, methylsulfuric acid-2-propynyl, methylsulfuric acid-1-methyl- It is particularly preferable to contain one or more selected from 2-propynyl, methylsulfuric acid-1,1-dimethyl-2-propynyl, and methylsulfuric acid-2-butynyl.

一般式(2)で表される化合物の中でも、ジ(2−プロピニル)カーボネート、ジ(2−ブチニル)カーボネート、ジ(1−メチル−2−プロピニル)カーボネート、ジ(1−メチル−2−ブチニル)カーボネート、ジ(1,1−ジメチル−2−プロピニル)カーボネート、ジ(1,1−ジメチル−2−ブチニル)カーボネート、ジ(2−プロピニル)オキサレート、ジ(2−ブチニル)オキサレート、ジ(1−メチル−2−プロピニル)オキサレート、ジ(1−メチル−2−ブチニル)オキサレート、ジ(1,1−ジメチル−2−プロピニル)オキサレート、ジ(1,1−ジメチル−2−ブチニル)オキサレート、ジ(2−プロピニル)サルファイト、ジ(2−ブチニル)サルファイト、ジ(1−メチル−2−プロピニル)サルファイト、ジ(1−メチル−2−ブチニル)サルファイト、ジ(1,1−ジメチル−2−プロピニル)サルファイト、ジ(1,1−ジメチル−2−ブチニル)サルファイト、ジ(2−プロピニル)硫酸、ジ(2−ブチニル)硫酸、ジ(1−メチル−2−プロピニル)硫酸、ジ(1−メチル−2−ブチニル)硫酸、ジ(1,1−ジメチル−2−プロピニル)硫酸、ジ(1,1−ジメチル−2−ブチニル)硫酸、から選ばれる1種以上が好ましく、特に、ジ(2−プロピニル)カーボネート、ジ(2−ブチニル)カーボネート、ジ(2−プロピニル)オキサレート、ジ(2−ブチニル)オキサレート、ジ(2−プロピニル)硫酸、ジ(2−ブチニル)硫酸、から選ばれる1種以上を含有することが好ましい。   Among the compounds represented by the general formula (2), di (2-propynyl) carbonate, di (2-butynyl) carbonate, di (1-methyl-2-propynyl) carbonate, di (1-methyl-2-butynyl) ) Carbonate, di (1,1-dimethyl-2-propynyl) carbonate, di (1,1-dimethyl-2-butynyl) carbonate, di (2-propynyl) oxalate, di (2-butynyl) oxalate, di (1 -Methyl-2-propynyl) oxalate, di (1-methyl-2-butynyl) oxalate, di (1,1-dimethyl-2-propynyl) oxalate, di (1,1-dimethyl-2-butynyl) oxalate, di (2-propynyl) sulfite, di (2-butynyl) sulfite, di (1-methyl-2-propynyl) sulfite, (1-methyl-2-butynyl) sulfite, di (1,1-dimethyl-2-propynyl) sulfite, di (1,1-dimethyl-2-butynyl) sulfite, di (2-propynyl) sulfuric acid, Di (2-butynyl) sulfuric acid, di (1-methyl-2-propynyl) sulfuric acid, di (1-methyl-2-butynyl) sulfuric acid, di (1,1-dimethyl-2-propynyl) sulfuric acid, di (1, 1 or more types selected from 1-dimethyl-2-butynyl) sulfuric acid are preferable, and in particular, di (2-propynyl) carbonate, di (2-butynyl) carbonate, di (2-propynyl) oxalate, di (2-butynyl) It is preferable to contain one or more selected from oxalate, di (2-propynyl) sulfuric acid, and di (2-butynyl) sulfuric acid.

前記アルキン誘導体の中でも、最も好ましい化合物は、2−プロピニルメチルカーボネート、2−プロピニルエチルカーボネート、2−ブチニルメチルカーボネート、ギ酸−2−プロピニル、ギ酸−2−ブチニル、酢酸−2−プロピニル、酢酸−2−ブチニル、2−プロピニルメチルオキサレート、2−ブチニルメチルオキサレート、メタンスルホン酸−2−プロピニル、メタンスルホン酸−2−ブチニル、メタンスルホン酸−1−メチル−2−ブチニル、メチル硫酸−2−プロピニル、メチル硫酸−2−ブチニル、ジ(2−プロピニル)カーボネート、ジ(2−ブチニル)カーボネート、ジ(2−プロピニル)オキサレート、ジ(2−ブチニル)オキサレート、ジ(2−プロピニル)硫酸、ジ(2−ブチニル)硫酸、から選ばれる少なくとも1種以上の化合物である。   Among the alkyne derivatives, the most preferred compounds are 2-propynylmethyl carbonate, 2-propynylethyl carbonate, 2-butynylmethyl carbonate, formate-2-propynyl, formate-2-butynyl, acetate-2-propynyl, acetate- 2-butynyl, 2-propynylmethyl oxalate, 2-butynylmethyl oxalate, methanesulfonic acid-2-propynyl, methanesulfonic acid-2-butynyl, methanesulfonic acid-1-methyl-2-butynyl, methylsulfuric acid 2-propynyl, methyl sulfate-2-butynyl, di (2-propynyl) carbonate, di (2-butynyl) carbonate, di (2-propynyl) oxalate, di (2-butynyl) oxalate, di (2-propynyl) sulfuric acid And at least selected from di (2-butynyl) sulfuric acid Is one or more compounds.

一般式(11)〜(12)で表される化合物は、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併有してもよい。また、一般式(11)〜(12)で表される化合物の配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。一般式(11)〜(12)であらわされる化合物の配合量は、非水系電解液100質量%中、好ましくは、0.001質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上、さらに好ましくは0.1質量%以上であり、また、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下である。この範囲であれば、非水系電解液二次電池が十分なサイクル特性向上効果を発現しやすく、また、高温保存特性が低下し、ガス発生量が多くなり、放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。一方で少なすぎると、本発明における効果が十分に発揮しにくい場合があり、また多すぎると、抵抗が増加して出力や負荷特性が低下する場合がある。   The compounds represented by the general formulas (11) to (12) may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio. Moreover, the compounding quantity of the compound represented with General formula (11)-(12) is not restrict | limited in particular, Unless the effect of this invention is impaired remarkably, it is arbitrary. The compounding amount of the compounds represented by the general formulas (11) to (12) is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and still more preferably in 100% by mass of the non-aqueous electrolyte solution. It is 0.1 mass% or more, Preferably it is 5 mass% or less, More preferably, it is 4 mass% or less, More preferably, it is 3 mass% or less. Within this range, the non-aqueous electrolyte secondary battery is likely to exhibit a sufficient cycle characteristics improvement effect, and the high-temperature storage characteristics are reduced, the amount of gas generated is increased, and the discharge capacity maintenance rate is reduced. Easy to avoid. On the other hand, if the amount is too small, the effects of the present invention may not be sufficiently exerted. If the amount is too large, the resistance may increase and the output and load characteristics may decrease.

また、炭素−炭素三重結合を有する環状化合物としては、下記一般式(14)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 0006127980
The cyclic compound having a carbon-carbon triple bond is preferably a compound represented by the following general formula (14).
Figure 0006127980

(一般式(14)中、XとZはCR 、C=O、C=N−R、C=P−R、O、S、N−R、P−Rを表し、同一でも異なっていてもよい。YはCR 、C=O、S=O、S(=O)、P(=O)−R、P(=O)−ORを表す。式中、R及びRは水素、ハロゲン、又は置換基を有してもよい炭素数1〜20の炭化水素基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。Rは置換基を有してもよい炭素数1〜20の炭化水素基である。Rは、Li、NR 、又は置換基を有してもよい炭素数1〜20の炭化水素基である。Rは置換基を有してもよい炭素数1〜20の炭化水素基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。n及びmは0以上の整数を表す。Wは上記Rと同義であり、上記Rと同一でも異なっていてもよい。)
一般式(14)中、XとZは、上記一般式(4)に記載の範囲であれば特に限定されないが、好ましくは、CR 、O、S、N−Rがより好ましい。また、Yも一般式(14)に記載の範囲であれば特に限定されないが、好ましくは、C=O、S=O、S(=O)、P(=O)−R、P(=O)−ORがより好ましい。RとRは、一般式(14)に記載の範囲であれば特に限定されないが、好ましくは、水素、フッ素、置換基を有してもよい飽和脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい不飽和脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基があげられる。
(In the general formula (14), X and Z represent CR 1 2 , C═O, C═N—R 1 , C═P—R 1 , O, S, N—R 1 , P—R 1 , Y may be the same or different, Y represents CR 1 2 , C═O, S═O, S (═O) 2 , P (═O) —R 2 , P (═O) —OR 3 R and R 1 are hydrogen, halogen, or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and may be the same as or different from each other, and R 2 represents a substituent. .R 3 is a good hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have is, Li, a hydrocarbon group NR 4 4, or substituted carbon atoms that may have a group 1 to 20 .R 4 Is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and may be the same or different from each other, n and m each represent an integer of 0 or more, and W has the same meaning as R above. And And may be the same as or different from R above.)
In the general formula (14), X and Z is not particularly limited as long as the scope described in the aforementioned general formula (4), preferably, CR 1 2, O, S , N-R 1 is more preferred. Y is not particularly limited as long as it is within the range described in the general formula (14), but preferably C═O, S═O, S (═O) 2 , P (═O) —R 2 , P ( = O) -OR 3 is more preferred. R and R 1 are not particularly limited as long as they are within the range described in formula (14), but preferably have hydrogen, fluorine, a saturated aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, or a substituent. Examples thereof may include an unsaturated aliphatic hydrocarbon group which may be substituted, and an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent.

及びRは、一般式(14)に記載の範囲であれば特に限定されないが、好ましくは、置換基を有してもよい飽和脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい不飽和脂肪族炭化水素、置換基を有してもよい芳香族炭化水素・芳香族ヘテロ環があげられる。
は、一般式(14)に記載の範囲であれば特に限定されないが、好ましくは、Li、置換基を有してもよい飽和脂肪族炭化水素、置換基を有してもよい不飽和脂肪族炭化水素、置換基を有してもよい芳香族炭化水素・芳香族ヘテロ環があげられる。
R 2 and R 4 are not particularly limited as long as they are within the range described in the general formula (14), but preferably a saturated aliphatic hydrocarbon group that may have a substituent or a substituent. Examples thereof include unsaturated aliphatic hydrocarbons and optionally substituted aromatic hydrocarbons / aromatic heterocycles.
R 3 is not particularly limited as long as it is within the range described in the general formula (14), but preferably Li, a saturated aliphatic hydrocarbon which may have a substituent, or an unsaturated which may have a substituent. Examples thereof include an aliphatic hydrocarbon and an aromatic hydrocarbon / aromatic heterocycle which may have a substituent.

置換基を有してもよい飽和脂肪族炭化水素、置換基を有してもよい不飽和脂肪族炭化水素、置換基を有してもよい芳香族炭化水素・芳香族ヘテロ環の、置換基としては特に限定はされないが、好ましくは、ハロゲン、カルボン酸、炭酸、スルホン酸、リン酸、亜リン酸等の置換基を有してもよい飽和脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい不飽和脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基のエステル等があげられ、さらに好ましくは、ハロゲン、最も好ましくはフッ素が好ましい。   Substituents of saturated aliphatic hydrocarbons which may have substituents, unsaturated aliphatic hydrocarbons which may have substituents, aromatic hydrocarbons and aromatic heterocycles which may have substituents Is not particularly limited, but preferably has a saturated aliphatic hydrocarbon group, which may have a substituent such as halogen, carboxylic acid, carbonic acid, sulfonic acid, phosphoric acid, phosphorous acid, etc. And an unsaturated aliphatic hydrocarbon group that may be substituted, an ester of an aromatic hydrocarbon group that may have a substituent, and the like, more preferably halogen, and most preferably fluorine.

好ましい飽和脂肪族炭化水素として、具体的には、メチル基、エチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、1−フルオロエチル基、2−フルオロエチル基、1,1−ジフルオロエチル基、1,2−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、1,1、2−トリフルオロエチル基、1,2、2−トリフルオロエチル基、2、2、2−トリフルオロエチル基フェニル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が好ましい。   Preferable saturated aliphatic hydrocarbons include, specifically, methyl group, ethyl group, fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 1-fluoroethyl group, 2-fluoroethyl group, 1,1-difluoroethyl. Group, 1,2-difluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 1,1,2-trifluoroethyl group, 1,2,2-trifluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group A phenyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group are preferred.

好ましい不飽和脂肪族炭化水素としては、具体的には、エテニル基、1−フルオロエテニル基、2−フルオロエテニル基、1−メチルエテニル基、2−プロペニル基、2−フルオロ−2−プロペニル基、3−フルオロ−2−プロペニル基、エチニル基、2−フルオロエチニル基、2−プロピニル基、3−フルオロ−2プロピニル基、が好ましい。
好ましい芳香族炭化水素としては、フェニル基、2−フルオロフェニル基、3−フルオロフェニル基、2、4−ジフルオロフェニル基、2、6−ジフルオロフェニル基、3、5−ジフルオロフェニル基、2、4、6−トリフルオロフェニル基、が好ましい。
Specific preferred unsaturated aliphatic hydrocarbons include ethenyl, 1-fluoroethenyl, 2-fluoroethenyl, 1-methylethenyl, 2-propenyl, and 2-fluoro-2-propenyl. 3-fluoro-2-propenyl group, ethynyl group, 2-fluoroethynyl group, 2-propynyl group, and 3-fluoro-2propynyl group are preferable.
Preferred aromatic hydrocarbons include phenyl group, 2-fluorophenyl group, 3-fluorophenyl group, 2,4-difluorophenyl group, 2,6-difluorophenyl group, 3,5-difluorophenyl group, 2, 4 , 6-trifluorophenyl group is preferable.

好ましい芳香族ヘテロ環としては、2−フラニル基、3−フラニル基、2−チオフェニル基、3−チオフェニル基、1−メチル−2−ピロリル基、1−メチル−3−ピロリル基、が好ましい。
これらの中でも、メチル基、エチル基、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、2、2、2−トリフルオロエチル基、エテニル基、エチニル基、フェニル基、が好ましい。
Preferred aromatic heterocycles are 2-furanyl group, 3-furanyl group, 2-thiophenyl group, 3-thiophenyl group, 1-methyl-2-pyrrolyl group, and 1-methyl-3-pyrrolyl group.
Among these, a methyl group, an ethyl group, a fluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a 2-fluoroethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, an ethenyl group, an ethynyl group, and a phenyl group are preferable.

さらに好ましくは、メチル基、エチル基、エチニル基、が好ましい。
n及びmは一般式(14)に記載の範囲であれば特に限定されないが、好ましくは、0又は1であり、さらに好ましくは、n=m=1又はn=1、m=0である。また、分子量は、好ましくは50以上である。また、好ましくは500以下である。この範囲であれば、非水系電解液に対する不飽和環状カーボネートの溶解性を確保しやすく、本発明の効果が十分に発現されやすい。
More preferably, a methyl group, an ethyl group, and an ethynyl group are preferable.
n and m are not particularly limited as long as they are within the range described in the general formula (14), but are preferably 0 or 1, more preferably n = m = 1 or n = 1, and m = 0. The molecular weight is preferably 50 or more. Moreover, Preferably it is 500 or less. If it is this range, it will be easy to ensure the solubility of the unsaturated cyclic carbonate with respect to a non-aqueous electrolyte solution, and the effect of this invention will fully be expressed easily.

また、一般式(14)で表される化合物の反応性と安定性の両面からRが水素、フッ素又はエチニル基であることが好ましい。他の置換基である場合、反応性が低下し、期待する特性が低下する恐れが有る。また、フッ素以外のハロゲンで有る場合は、反応性が高すぎて副反応が増加する恐れが有る。
また、Rにおけるフッ素又はエチニル基の数は合わせて2つ以内で有ることが好ましい。これらの数が多すぎると、電解液との相溶性が悪化する恐れがあり、また、反応性が高すぎて副反応が増加する恐れが有る。
Moreover, it is preferable that R is hydrogen, a fluorine, or an ethynyl group from both the reactivity and stability of the compound represented by the general formula (14). In the case of other substituents, the reactivity is lowered, and the expected properties may be lowered. Moreover, when it is halogen other than fluorine, there is a possibility that the reactivity is too high and the side reaction increases.
The number of fluorine or ethynyl groups in R is preferably within 2 in total. If the number is too large, the compatibility with the electrolytic solution may be deteriorated, and the reactivity may be too high to increase the side reaction.

また、これらの中でも、n=1、m=0が好ましい。双方が0である場合、環のひずみから安定性が悪化し、反応性が高くなりすぎて副反応が増加する恐れが有る。また、n=2以上、又はn=1であっても、m=1以上で有る場合、環状より鎖状である方が安定となる恐れがあり、初期の特性を示さない恐れが有る。
さらに、式中、XとZは、CR 又はOがより好ましい。これら以外の場合、反応性が高すぎて副反応が増加する恐れが有る。
Among these, n = 1 and m = 0 are preferable. When both are 0, stability deteriorates from the distortion of the ring, the reactivity becomes too high, and there is a possibility that side reactions increase. Further, even if n = 2 or more, or n = 1, if m = 1 or more, there is a possibility that the chain is more stable than the ring and the initial characteristics may not be exhibited.
Furthermore, wherein, X and Z are, CR 1 2, or O are more preferred. In cases other than these, the reactivity may be too high and side reactions may increase.

また、分子量は、より好ましくは100以上であり、また、より好ましくは200以下である。この範囲であれば、非水系電解液に対する一般式(14)の溶解性をさらに確保しやすく、本発明の効果が十分にさらに発現されやすい。
さらに好ましくは、Rが全て水素である場合である。この場合、期待される特性を維持しつつ、副反応が最も抑制される可能性が高い。また、YがC=O又はS=Oの場合、X及びZのいずれか一方がOである事が、YがS(=O)、P(=O)−R、P(=O)−ORの場合XとZが共にO又はCHであるか、XとZのいずれか一方がOであり、もう一方がCHで有ることが好ましい。YがC=O又はS=Oの場合、XとZが共にCHであると、反応性が高すぎて副反応が増加する恐れが有る。
これらの化合物の具体的を以下に示す。
The molecular weight is more preferably 100 or more, and more preferably 200 or less. If it is this range, it will be easy to ensure further the solubility of General formula (14) with respect to a non-aqueous electrolyte solution, and the effect of this invention will be fully further easily expressed.
More preferably, R is all hydrogen. In this case, the side reaction is most likely to be suppressed while maintaining the expected characteristics. In addition, when Y is C═O or S═O, one of X and Z is O, indicating that Y is S (═O) 2 , P (═O) —R 2 , P (═O In the case of —OR 3 , it is preferable that both X and Z are O or CH 2 , or one of X and Z is O and the other is CH 2 . When Y is C═O or S═O, if both X and Z are CH 2 , the reactivity may be too high and side reactions may increase.
Specific examples of these compounds are shown below.

Figure 0006127980
Figure 0006127980

一般式(14)で表される化合物のうち、一般式(15)で表される化合物が、工業的な製造の容易さの観点から、好ましい。   Among the compounds represented by the general formula (14), the compound represented by the general formula (15) is preferable from the viewpoint of ease of industrial production.

Figure 0006127980
Figure 0006127980

上記式(15)中YはC=O、S=O、S(=O)、P(=O)−R、P(=O)−ORを表す。これら、好ましい条件を持つ化合物としては、具体的には以下に示す。In the above formula (15), Y represents C═O, S═O, S (═O) 2 , P (═O) —R 2 , P (═O) —OR 3 . Specific examples of these compounds having preferable conditions are shown below.

Figure 0006127980
Figure 0006127980

上記炭素−炭素三重結合を有する化合物は、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併有してもよい。また、炭素−炭素三重結合を有する化合物の配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。炭素−炭素三重結合を有する化合物の配合量は、非水系電解液100質量%中、好ましくは、0.001質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上、さらに好ましくは0.1質量%以上であり、また、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下である。この範囲であれば、非水系電解液二次電池が十分なサイクル特性向上効果を発現しやすく、また、高温保存特性が低下し、ガス発生量が多くなり、放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。一方で少なすぎると、本発明における効果が十分に発揮しにくい場合があり、また多すぎると、抵抗が増加して出力や負荷特性が低下する場合がある。   The said compound which has a carbon-carbon triple bond may be used individually by 1 type, or may have 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. Moreover, the compounding quantity of the compound which has a carbon-carbon triple bond is not restrict | limited especially, unless the effect of this invention is impaired remarkably. The compounding amount of the compound having a carbon-carbon triple bond is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and still more preferably 0.1% by mass in 100% by mass of the nonaqueous electrolytic solution. Further, it is preferably 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and further preferably 3% by mass or less. Within this range, the non-aqueous electrolyte secondary battery is likely to exhibit a sufficient cycle characteristics improvement effect, and the high-temperature storage characteristics are reduced, the amount of gas generated is increased, and the discharge capacity maintenance rate is reduced. Easy to avoid. On the other hand, if the amount is too small, the effects of the present invention may not be sufficiently exerted. If the amount is too large, the resistance may increase and the output and load characteristics may decrease.

<上記炭素―炭素三重結合を除く不飽和結合を有する環状カーボネート>
本発明の非水系電解液二次電池において、負極表面に皮膜を形成し、電池の長寿命化を達成するために、上記炭素−炭素三重結合を有する化合物を除く不飽和結合を有する環状カーボネート(以下、「不飽和環状カーボネート」と略記する場合がある)を用いることができる。
<Cyclic carbonate having an unsaturated bond excluding the carbon-carbon triple bond>
In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a cyclic carbonate having an unsaturated bond excluding the compound having a carbon-carbon triple bond in order to form a film on the surface of the negative electrode and achieve a long battery life ( Hereinafter, it may be abbreviated as “unsaturated cyclic carbonate”).

前記不飽和環状カーボネートとしては、炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートであれば、特に制限はなく、任意の不飽和カーボネートを用いることができる。なお、芳香環を有する環状カーボネートも、不飽和環状カーボネートに包含されることとする。
不飽和環状カーボネートとしては、ビニレンカーボネート類、芳香環又は炭素−炭素二重結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート類、フェニルカーボネート類、ビニルカーボネート類、アリルカーボネート類、カテコールカーボネート類等が挙げられる。
The unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited as long as it is a cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond, and any unsaturated carbonate can be used. The cyclic carbonate having an aromatic ring is also included in the unsaturated cyclic carbonate.
Examples of the unsaturated cyclic carbonate include vinylene carbonates, ethylene carbonates substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon double bond, phenyl carbonates, vinyl carbonates, allyl carbonates, catechol carbonates, and the like. It is done.

ビニレンカーボネート類としては、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネート、4,5−ジフェニルビニレンカーボネート、ビニルビニレンカーボネート、4, 5- ビニルビニレンカーボネート、アリルビニレンカーボネート、4, 5- ジアリルビニレンカーボネート等が挙げられる。   Examples of vinylene carbonates include vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, phenyl vinylene carbonate, 4,5-diphenyl vinylene carbonate, vinyl vinylene carbonate, 4,5-vinyl vinylene carbonate, allyl vinylene carbonate, 4 , 5-diallyl vinylene carbonate and the like.

芳香環又は炭素−炭素二重結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート類の具体例としては、ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4−メチル−5−ビニルエチレンカーボネート、4−アリル−5−ビニルエチレンカーボネート、フェニルエチレンカーボネート、4,5−ジフェニルエチレンカーボネート、4−フェニル−5−ビニルエチレンカーボネート、4−アリル−5−フェニルエチレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、4,5−ジアリルエチレンカーボネート、4−メチル−5−アリルエチレンカーボネート等が挙げられる。   Specific examples of ethylene carbonates substituted with an aromatic ring or a substituent having a carbon-carbon double bond include vinyl ethylene carbonate, 4,5-divinyl ethylene carbonate, 4-methyl-5-vinyl ethylene carbonate, 4- Allyl-5-vinylethylene carbonate, phenylethylene carbonate, 4,5-diphenylethylene carbonate, 4-phenyl-5-vinylethylene carbonate, 4-allyl-5-phenylethylene carbonate, allylethylene carbonate, 4,5-diallylethylene Examples thereof include carbonate and 4-methyl-5-allylethylene carbonate.

中でも、特に好ましい不飽和環状カーボネートとしては、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、ビニルビニレンカーボネート、4,5-ビニルビニレンカーボネート、アリルビニレンカーボネート、4,5-ジアリルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4−メチル−5−ビニルエチレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、4,5−ジアリルエチレンカーボネート、4−メチル−5−アリルエチレンカーボネート、4−アリル−5−ビニルエチレンカーボネートが、安定な界面保護被膜を形成するので、より好適に用いられる。   Among them, particularly preferred unsaturated cyclic carbonates include vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, vinyl vinylene carbonate, 4,5-vinyl vinylene carbonate, allyl vinylene carbonate, 4,5-diallyl vinylene carbonate, Vinyl ethylene carbonate, 4,5-divinyl ethylene carbonate, 4-methyl-5-vinyl ethylene carbonate, allyl ethylene carbonate, 4,5-diallyl ethylene carbonate, 4-methyl-5-allyl ethylene carbonate, 4-allyl-5- Vinylethylene carbonate is more preferably used because it forms a stable interface protective film.

不飽和環状カーボネートの分子量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。分子量は、好ましくは、50以上、250以下である。この範囲であれば、非水系電解液に対する不飽和環状カーボネートの溶解性を確保しやすく、本発明の効果が十分に発現されやすい。不飽和環状カーボネートの分子量は、より好ましくは80以上であり、また、より好ましくは150以下である。不飽和環状カーボネートの製造方法は、特に制限されず、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。   The molecular weight of the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. The molecular weight is preferably 50 or more and 250 or less. If it is this range, it will be easy to ensure the solubility of the unsaturated cyclic carbonate with respect to a non-aqueous electrolyte solution, and the effect of this invention will fully be expressed easily. The molecular weight of the unsaturated cyclic carbonate is more preferably 80 or more, and more preferably 150 or less. The production method of the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and can be produced by arbitrarily selecting a known method.

不飽和環状カーボネートは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併有してもよい。
また、不飽和環状カーボネートの配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。不飽和環状カーボネートの配合量は、非水系電解液100質量%中、好ましくは、0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.2質量%以上であり、また、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下である。この範囲であれば、非水系電解液二次電池が十分なサイクル特性向上効果を発現しやすく、また、高温保存特性が低下し、ガス発生量が多くなり、放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。一方で少なすぎる場合は、本発明における効果が十分に発揮しない場合があり、また多すぎる場合は、抵抗が増加して出力や負荷特性が低下する場合がある。
An unsaturated cyclic carbonate may be used individually by 1 type, or may have 2 or more types by arbitrary combinations and ratios.
Moreover, the compounding quantity of unsaturated cyclic carbonate is not restrict | limited in particular, As long as the effect of this invention is not impaired remarkably, it is arbitrary. The amount of the unsaturated cyclic carbonate is 100% by mass in the non-aqueous electrolyte solution, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and further preferably 0.2% by mass or more. Moreover, Preferably it is 5 mass% or less, More preferably, it is 4 mass% or less, More preferably, it is 3 mass% or less. Within this range, the non-aqueous electrolyte secondary battery is likely to exhibit a sufficient cycle characteristics improvement effect, and the high-temperature storage characteristics are reduced, the amount of gas generated is increased, and the discharge capacity maintenance rate is reduced. Easy to avoid. On the other hand, if the amount is too small, the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited. If the amount is too large, the resistance may increase and the output and load characteristics may decrease.

<フッ素原子を有する不飽和環状カーボネート>
本発明の非水系電解液二次電池において、フッ素原子を有する不飽和環状カーボネート(以下、「フッ素化不飽和環状カーボネート」と略記する場合がある)を用いることも好ましい。フッ素化不飽和環状カーボネートが有するフッ素原子の数は1以上があれば、特に制限されない。中でもフッ素原子が通常6以下、好ましくは4以下であり、1個又は2個のものが最も好ましい。
<Unsaturated cyclic carbonate having a fluorine atom>
In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is also preferable to use an unsaturated cyclic carbonate having a fluorine atom (hereinafter sometimes abbreviated as “fluorinated unsaturated cyclic carbonate”). The number of fluorine atoms contained in the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited as long as it is 1 or more. Among them, the number of fluorine atoms is usually 6 or less, preferably 4 or less, and most preferably 1 or 2 fluorine atoms.

フッ素化不飽和環状カーボネートとしては、フッ素化ビニレンカーボネート誘導体、芳香環又は炭素−炭素二重結合を有する置換基で置換されたフッ素化エチレンカーボネート誘導体等が挙げられる。
フッ素化ビニレンカーボネート誘導体としては、4−フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−フェニルビニレンカーボネート、4−アリル−5−フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−ビニルビニレンカーボネート等が挙げられる。
Examples of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate include fluorinated vinylene carbonate derivatives, fluorinated ethylene carbonate derivatives substituted with an aromatic ring or a substituent having a carbon-carbon double bond.
Fluorinated vinylene carbonate derivatives include 4-fluoro vinylene carbonate, 4-fluoro-5-methyl vinylene carbonate, 4-fluoro-5-phenyl vinylene carbonate, 4-allyl-5-fluoro vinylene carbonate, 4-fluoro-5- And vinyl vinylene carbonate.

芳香環又は炭素−炭素二重結合を有する置換基で置換されたフッ素化エチレンカーボネート誘導体としては、4−フルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−アリルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−アリルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−4−アリルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−アリルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジアリルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジアリルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−フェニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−フェニルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5−フェニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−フェニルエチレンカーボネート等が挙げられる。   Examples of the fluorinated ethylene carbonate derivative substituted with an aromatic ring or a substituent having a carbon-carbon double bond include 4-fluoro-4-vinylethylene carbonate, 4-fluoro-4-allylethylene carbonate, 4-fluoro-5. -Vinylethylene carbonate, 4-fluoro-5-allylethylene carbonate, 4,4-difluoro-4-vinylethylene carbonate, 4,4-difluoro-4-allylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-vinylethylene carbonate 4,5-difluoro-4-allylethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-divinylethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-diallylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-divinylethylene carbonate 4,5-diflu B-4,5-diallylethylene carbonate, 4-fluoro-4-phenylethylene carbonate, 4-fluoro-5-phenylethylene carbonate, 4,4-difluoro-5-phenylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4- Examples thereof include phenylethylene carbonate.

中でも、特に好ましいフッ素化不飽和環状カーボネートとしては、4−フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−ビニルビニレンカーボネート、4−アリル−5−フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−アリルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−アリルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−4−アリルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−アリルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジアリルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジアリルエチレンカーボネートが、安定な界面保護被膜を形成するので、より好適に用いられる。   Among them, particularly preferable fluorinated unsaturated cyclic carbonates include 4-fluoro vinylene carbonate, 4-fluoro-5-methyl vinylene carbonate, 4-fluoro-5-vinyl vinylene carbonate, 4-allyl-5-fluoro vinylene carbonate, 4 -Fluoro-4-vinylethylene carbonate, 4-fluoro-4-allylethylene carbonate, 4-fluoro-5-vinylethylene carbonate, 4-fluoro-5-allylethylene carbonate, 4,4-difluoro-4-vinylethylene carbonate 4,4-difluoro-4-allylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-vinylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-allylethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-divinylethylene carbonate 4-fluoro-4,5-diallylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-divinylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-diallylethylene carbonate form a stable interface protective coating Therefore, it is used more suitably.

フッ素化不飽和環状カーボネートの分子量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。分子量は、好ましくは、50以上であり、また、250以下である。この範囲であれば、非水系電解液に対するフッ素化環状カーボネートの溶解性を確保しやすく、本発明の効果が発現されやすい。フッ素化不飽和環状カーボネートの製造方法は、特に制限されず、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。分子量は、より好ましくは100以上であり、また、より好ましくは200以下である。   The molecular weight of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. The molecular weight is preferably 50 or more and 250 or less. If it is this range, it will be easy to ensure the solubility of the fluorinated cyclic carbonate with respect to a non-aqueous electrolyte solution, and the effect of this invention will be easy to be expressed. The production method of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and can be produced by arbitrarily selecting a known method. The molecular weight is more preferably 100 or more, and more preferably 200 or less.

フッ素化不飽和環状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併有してもよい。
また、フッ素化不飽和環状カーボネートの配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。フッ素化不飽和環状カーボネートの配合量は、通常、非水系電解液100質量%中、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.2質量%以上であり、また、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下である。この範囲であれば、非水系電解液二次電池が十分なサイクル特性向上効果を発現しやすく、また、高温保存特性が低下し、ガス発生量が多くなり、放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。一方で少なすぎる場合は、本発明における効果が十分に発揮しない場合があり、また多すぎる場合は、抵抗が増加して出力や負荷特性が低下する場合がある。
A fluorinated unsaturated cyclic carbonate may be used individually by 1 type, and may have 2 or more types by arbitrary combinations and ratios.
Further, the blending amount of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. The compounding amount of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is usually 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, further preferably 0.2% by mass or more, in 100% by mass of the nonaqueous electrolytic solution. Moreover, it is preferably 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and further preferably 3% by mass or less. Within this range, the non-aqueous electrolyte secondary battery is likely to exhibit a sufficient cycle characteristics improvement effect, and the high-temperature storage characteristics are reduced, the amount of gas generated is increased, and the discharge capacity maintenance rate is reduced. Easy to avoid. On the other hand, if the amount is too small, the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited. If the amount is too large, the resistance may increase and the output and load characteristics may decrease.

<環状スルホン酸エステル>
本発明の非水系電解液二次電池において、環状スルホン酸エステルを用いることも好ましい。環状スルホン酸エステル化合物の分子量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。分子量は、好ましくは、100以上であり、また、250以下である。この範囲であれば、非水系電解液に対する環状スルホン酸エステル化合物の溶解性を確保しやすく、本発明の効果が発現されやすい。環状スルホン酸エステル化合物の製造方法は、特に制限されず、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。
<Cyclic sulfonate ester>
In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is also preferable to use a cyclic sulfonate ester. The molecular weight of the cyclic sulfonic acid ester compound is not particularly limited and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. The molecular weight is preferably 100 or more and 250 or less. If it is this range, it will be easy to ensure the solubility of the cyclic sulfonic acid ester compound with respect to a non-aqueous electrolyte solution, and the effect of this invention will be easy to be expressed. The production method of the cyclic sulfonate compound is not particularly limited, and can be produced by arbitrarily selecting a known method.

本発明の非水系電解液二次電池において、用いることができる環状スルホン酸エステル化合物としては、例えば、1,3−プロパンスルトン、1−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、2−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、3−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、1−メチル−1,3−プロパンスルトン、2−メチル−1,3−プロパンスルトン、3−メチル−1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1−フルオロ−1,4−ブタンスルトン、2−フルオロ−1,4−ブタンスルトン、3−フルオロ−1,4−ブタンスルトン、4−フルオロ−1,4−ブタンスルトン、1−メチル−1,4−ブタンスルトン、2−メチル−1,4−ブタンスルトン、3−メチル−1,4−ブタンスルトン、4−メチル−1,4−ブタンスルトン、1,5−ペンタンスルトン、1−フルオロ−1,5−ペンタンスルトン、2−フルオロ−1,5−ペンタンスルトン、3−フルオロ−1,5−ペンタンスルトン、4−フルオロ−1,5−ペンタンスルトン、5−フルオロ−1,5−ペンタンスルトン、1−メチル−1,5−ペンタンスルトン、2−メチル−1,5−ペンタンスルトン、3−メチル−1,5−ペンタンスルトン、4−メチル−1,5−ペンタンスルトン、5−メチル−1,5−ペンタンスルトンなどのモノスルホン酸エステル化合物;
メチレンメタンジスルホネート、エチレンメタンジスルホネート、エチレンエタンジスルホネートなどのジスルホン酸エステル化合物;
等が挙げられる。
Examples of the cyclic sulfonate compound that can be used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention include 1,3-propane sultone, 1-fluoro-1,3-propane sultone, 2-fluoro-1, 3-propane sultone, 3-fluoro-1,3-propane sultone, 1-methyl-1,3-propane sultone, 2-methyl-1,3-propane sultone, 3-methyl-1,3-propane sultone, 1 , 4-butane sultone, 1-fluoro-1,4-butane sultone, 2-fluoro-1,4-butane sultone, 3-fluoro-1,4-butane sultone, 4-fluoro-1,4-butane sultone, 1-methyl-1 , 4-butane sultone, 2-methyl-1,4-butane sultone, 3-methyl-1,4-butane sultone, 4-methyl-1,4- Tan sultone, 1,5-pentane sultone, 1-fluoro-1,5-pentane sultone, 2-fluoro-1,5-pentane sultone, 3-fluoro-1,5-pentanthruton, 4-fluoro-1,5- Pentane sultone, 5-fluoro-1,5-pentane sultone, 1-methyl-1,5-pentane sultone, 2-methyl-1,5-pentane sultone, 3-methyl-1,5-pentanthruton, 4-methyl Monosulfonic acid ester compounds such as -1,5-pentanthruton, 5-methyl-1,5-pentanthruton;
Disulfonate compounds such as methylene methane disulfonate, ethylene methane disulfonate, ethylene ethane disulfonate;
Etc.

これらのうち、1,3−プロパンスルトン、1−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、2−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、3−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、メチレンメタンジスルホネート、エチレンメタンジスルホネートが保存特性向上の点から好ましく、1,3−プロパンスルトン、1−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、2−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、3−フルオロ−1,3−プロパンスルトンがより好ましい。   Among these, 1,3-propane sultone, 1-fluoro-1,3-propane sultone, 2-fluoro-1,3-propane sultone, 3-fluoro-1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, Methylene methane disulfonate and ethylene methane disulfonate are preferable from the viewpoint of improving storage characteristics. 1,3-propane sultone, 1-fluoro-1,3-propane sultone, 2-fluoro-1,3-propane sultone, 3-fluoro -1,3-propane sultone is more preferred.

また、炭素−炭素二重結合を有する環状スルホン酸エステルを用いることも好ましい。炭素−炭素二重結合を有する環状スルホン酸エステルとしては、1−プロペン−1,3−スルトン、2−プロペン−1,3−スルトン、1−フルオロ−1−プロペン−1,3−スルトン、2−フルオロ−1−プロペン−1,3−スルトン、3−フルオロ−1−プロペン−1,3−スルトン、1−メチル−1−プロペン−1,3−スルトン、2−メチル−1−プロペン−1,3−スルトン、3−メチル−1−プロペン−1,3−スルトン、1−ブテン−1,4−スルトン、2−ブテン−1,4−スルトン、3−ブテン−1,4−スルトン、1−フルオロ−1−ブテン−1,4−スルトン、2−フルオロ−1−ブテン−1,4−スルトン、3−フルオロ−1−ブテン−1,4−スルトン、4−フルオロ−1−ブテン−1,4−スルトン、1−メチル−1−ブテン−1,4−スルトン、2−メチル−1−ブテン−1,4−スルトン、3−メチル−1−ブテン−1,4−スルトン、4−メチル−1−ブテン−1,4−スルトン、等を挙げることができる。   It is also preferable to use a cyclic sulfonic acid ester having a carbon-carbon double bond. Examples of the cyclic sulfonic acid ester having a carbon-carbon double bond include 1-propene-1,3-sultone, 2-propene-1,3-sultone, 1-fluoro-1-propene-1,3-sultone, 2 -Fluoro-1-propene-1,3-sultone, 3-fluoro-1-propene-1,3-sultone, 1-methyl-1-propene-1,3-sultone, 2-methyl-1-propene-1 , 3-sultone, 3-methyl-1-propene-1,3-sultone, 1-butene-1,4-sultone, 2-butene-1,4-sultone, 3-butene-1,4-sultone, 1 -Fluoro-1-butene-1,4-sultone, 2-fluoro-1-butene-1,4-sultone, 3-fluoro-1-butene-1,4-sultone, 4-fluoro-1-butene-1 , 4-sultone, 1-methyl -1-butene-1,4-sultone, 2-methyl-1-butene-1,4-sultone, 3-methyl-1-butene-1,4-sultone, 4-methyl-1-butene-1,4 -Sultone, etc. can be mentioned.

これらのうち、1−プロペン−1,3−スルトン、1−ブテン−1,4−スルトン、2−ブテン−1,4−スルトン、3−ブテン−1,4−スルトンがより好ましい。   Of these, 1-propene-1,3-sultone, 1-butene-1,4-sultone, 2-butene-1,4-sultone, and 3-butene-1,4-sultone are more preferable.

環状スルホン酸エステル化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併有してもよい。
非水系電解液全体に対する環状スルホン酸エステル化合物の配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液に対して、通常0.001質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、また、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下の濃度で含有させる。上記範囲を満たした場合は、出力特性、負荷特性、低温特性、サイクル特性、高温保存特性等の効果がより向上する。
A cyclic sulfonic acid ester compound may be used individually by 1 type, and may have 2 or more types by arbitrary combinations and ratios.
There is no limit to the amount of the cyclic sulfonic acid ester compound added to the whole non-aqueous electrolyte, and it is optional as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Is contained in a concentration of 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less. When the above range is satisfied, effects such as output characteristics, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, and high temperature storage characteristics are further improved.

<シアノ基を有する化合物>
本発明の非水系電解液二次電池において、シアノ基を有する化合物を用いることも好ましい。ここで、シアノ基を有する化合物としては、分子内にシアノ基を有している化合物であれば特にその種類は限定されないが、一般式(9)で表される化合物がより好ましい。
<Compound having a cyano group>
In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is also preferable to use a compound having a cyano group. Here, the compound having a cyano group is not particularly limited as long as it is a compound having a cyano group in the molecule, but a compound represented by the general formula (9) is more preferable.

Figure 0006127980

上記一般式(9)中、Tは、炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子及びハロゲン原子からなる群から選ばれる原子で構成された有機基を表し、Uは置換基を有してもよい炭素数1〜10のV価の有機基である。Vは1以上の整数であり、Vが2以上の場合は、Tは互いに同一であっても異なっていてもよい。
Figure 0006127980

In the general formula (9), T represents an organic group composed of an atom selected from the group consisting of a carbon atom, a hydrogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom and a halogen atom, and U represents a substituent. And a V-valent organic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a group. V is an integer of 1 or more, and when V is 2 or more, T may be the same or different.

シアノ基を有する化合物の分子量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。分子量は、好ましくは、50以上であり、より好ましくは80以上、さらに好ましくは100以上であり、また、200以下である。この範囲であれば、非水系電解液に対するシアノ基を有する化合物の溶解性を確保しやすく、本発明の効果が発現されやすい。シアノ基を有する化合物の製造方法は、特に制限されず、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。   The molecular weight of the compound having a cyano group is not particularly limited and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. The molecular weight is preferably 50 or more, more preferably 80 or more, still more preferably 100 or more, and 200 or less. If it is this range, it will be easy to ensure the solubility of the compound which has a cyano group with respect to nonaqueous electrolyte solution, and the effect of this invention will be easy to be expressed. The production method of the compound having a cyano group is not particularly limited, and can be produced by arbitrarily selecting a known method.

一般式(9)で表される化合物の具体例としては、例えば、
アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、バレロニトリル、イソバレロニトリル、ラウロニトリル、2−メチルブチロニトリル、2,2−ジメチルブチロニトリル、ヘキサンニトリル、シクロペンタンカルボニトリル、シクロヘキサンカルボニトリル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、クロトノニトリル、3−メチルクロトノニトリル、2−メチル−2−ブテン二トリル、2−ペンテンニトリル、2−メチル−2−ペンテンニトリル、3−メチル−2−ペンテンニトリル、2−ヘキセンニトリル、フルオロアセトニトリル、ジフルオロアセトニトリル、トリフルオロアセトニトリル、2−フルオロプロピオニトリル、3−フルオロプロピオニトリル、2,2−ジフルオロプロピオニトリル、2,3−ジフルオロプロピオニトリル、3,3−ジフルオロプロピオニトリル、2,2,3−トリフルオロプロピオニトリル、3,3,3−トリフルオロプロピオニトリル、3,3’−オキシジプロピオニトリル、3,3’−チオジプロピオニトリル、1,2,3−プロパントリカルボニトリル、1,3,5−ペンタントリカルボニトリル、ペンタフルオロプロピオニトリル等のシアノ基を1つ有する化合物;
Specific examples of the compound represented by the general formula (9) include, for example,
Acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, isobutyronitrile, valeronitrile, isovaleronitrile, lauronitrile, 2-methylbutyronitrile, 2,2-dimethylbutyronitrile, hexanenitrile, cyclopentanecarbonitrile, cyclohexanecarbonitrile , Acrylonitrile, methacrylonitrile, crotononitrile, 3-methylcrotononitrile, 2-methyl-2-butenenitryl, 2-pentenenitrile, 2-methyl-2-pentenenitrile, 3-methyl-2-pentenenitrile 2-hexenenitrile, fluoroacetonitrile, difluoroacetonitrile, trifluoroacetonitrile, 2-fluoropropionitrile, 3-fluoropropionitrile, 2,2-difluoropropionitrile, 2,3 Difluoropropionitrile, 3,3-difluoropropionitrile, 2,2,3-trifluoropropionitrile, 3,3,3-trifluoropropionitrile, 3,3′-oxydipropionitrile, 3,3 ′ -Compounds having one cyano group such as thiodipropionitrile, 1,2,3-propanetricarbonitrile, 1,3,5-pentanetricarbonitrile, pentafluoropropionitrile;

マロノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、アゼラニトリル、セバコニトリル、ウンデカンジニトリル、ドデカンジニトリル、メチルマロノニトリル、エチルマロノニトリル、i−プロピルマロノニトリル、t−ブチルマロノニトリル、メチルスクシノニトリル、2,2−ジメチルスクシノニトリル、2,3−ジメチルスクシノニトリル、トリメチルスクシノニトリル、テトラメチルスクシノニトリル、3,3’−(エチレンジオキシ)ジプロピオニトリル、3,3’−(エチレンジチオ)ジプロピオニトリル等のシアノ基を2つ有する化合物; Malononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimonitrile, suberonitrile, azeronitrile, sebaconitrile, undecandinitrile, dodecandinitrile, methylmalononitrile, ethylmalononitrile, i-propylmalononitrile, t-butylmalononitrile, methylsk Sinonitrile, 2,2-dimethylsuccinonitrile, 2,3-dimethylsuccinonitrile, trimethylsuccinonitrile, tetramethylsuccinonitrile, 3,3 ′-(ethylenedioxy) dipropionitrile, 3,3 ′ -A compound having two cyano groups such as (ethylenedithio) dipropionitrile;

1,2,3−トリス(2−シアノエトキシ)プロパン、トリス(2−シアノエチル)アミン等のシアノ基を3つ有する化合物; Compounds having three cyano groups such as 1,2,3-tris (2-cyanoethoxy) propane and tris (2-cyanoethyl) amine;

メチルシアネート、エチルシアネート、プロピルシアネート、ブチルシアネート、ペンチルシアネート、ヘキシルシアネート、ヘプチルシアネートなどのシアネート化合物; Cyanate compounds such as methyl cyanate, ethyl cyanate, propyl cyanate, butyl cyanate, pentyl cyanate, hexyl cyanate, heptyl cyanate;

メチルチオシアネート、エチルチオシアネート、プロピルチオシアネート、ブチルチオシアネート、ペンチルチオシアネート、ヘキシルチオシアネート、ヘプチルチオシアネート、メタンスルホニルシアニド、エタンスルホニルシアニド、プロパンスルホニルシアニド、ブタンスルホニルシアニド、ペンタンスルホニルシアニド、ヘキサンスルホニルシアニド、ヘプタンスルホニルシアニド、メチルスルフロシアニダート、エチルスルフロシアニダート、プロピルスルフロシアニダート、ブチルスルフロシアニダート、ペンチルスルフロシアニダート、ヘキシルスルフロシアニダート、ヘプチルスルフロシアニダートなどの含硫黄化合物; Methyl thiocyanate, ethyl thiocyanate, propyl thiocyanate, butyl thiocyanate, pentyl thiocyanate, hexyl thiocyanate, heptyl thiocyanate, methanesulfonyl cyanide, ethanesulfonyl cyanide, propanesulfonyl cyanide, butanesulfonyl cyanide, pentanesulfonyl cyanide, hexanesulfonyl cyanide , Heptanesulfonyl cyanide, methylsulfurocyanidate, ethylsulfurocyanidate, propylsulfurocyanidate, butylsulfurocyanidate, pentylsulfurocyanidate, hexylsulfurocyanidate, heptylsulfur Sulfur-containing compounds such as frocyanidates;

シアノジメチルホスフィン、シアノジメチルホスフィンオキシド、シアノメチルホスフィン酸メチル、シアノメチル亜ホスフィン酸メチル、ジメチルホスフィン酸シアニド、ジメチル亜ホスフィン酸シアニド、シアノホスホン酸ジメチル、シアノ亜ホスホン酸ジメチル、メチルホスホン酸シアノメチル、メチル亜ホスホン酸シアノメチル、リン酸シアノジメチル、亜リン酸シアノジメチルなどの含リン化合物;
等が挙げられる。
Cyanodimethylphosphine, cyanodimethylphosphine oxide, methyl cyanomethylphosphinate, methyl cyanomethylphosphinate, dimethylphosphinic acid cyanide, dimethylphosphinic acid cyanide, dimethylphosphonic acid dimethyl, cyanophosphonic acid dimethyl, methylphosphonic acid cyanomethyl, methylphosphonic acid Phosphorus-containing compounds such as cyanomethyl acid, cyanodimethyl phosphate, cyanodimethyl phosphite;
Etc.

これらのうち、
アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、i−ブチロニトリル、バレロニトリル、i−バレロニトリル、ラウロニトリル、クロトノニトリル、3‐メチルクロトノニトリル、マロノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、アゼラニトリル、セバコニトリル、ウンデカンジニトリル、ドデカンジニトリルが保存特性向上の点から好ましく、マロノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、アゼラニトリル、セバコニトリル、ウンデカンジニトリル、ドデカンジニトリル等のシアノ基を2つ有する化合物がより好ましい。
Of these,
Acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, i-butyronitrile, valeronitrile, i-valeronitrile, lauronitrile, crotononitrile, 3-methylcrotononitrile, malononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimonitrile, suberonitrile, Azeronitrile, sebaconitrile, undecandinitrile, and dodecanedinitrile are preferable from the viewpoint of improving the storage characteristics, and cyano such as malononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimelonitrile, suberonitrile, azeronitrile, sebacononitrile, undecandinitrile, dodecanedinitrile, etc. A compound having two groups is more preferred.

シアノ基を有する化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併有してもよい。
非水系電解液全体に対するシアノ基を有する化合物の配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液に対して、通常0.001質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、また、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下の濃度で含有させる。上記範囲を満たした場合は、出力特性、負荷特性、低温特性、サイクル特性、高温保存特性等の効果がより向上する。
The compound which has a cyano group may be used individually by 1 type, and may have 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
There is no limitation on the compounding amount of the compound having a cyano group with respect to the whole non-aqueous electrolyte solution, and it is optional as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Is contained in a concentration of 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less. When the above range is satisfied, effects such as output characteristics, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, and high temperature storage characteristics are further improved.

<イソシアナト基を有する化合物>
本発明の非水系電解液二次電池において、イソシアネート化合物を用いることも好ましい。ここで、イソシアナト基を有する化合物としては、分子内にイソシアナト基を有している化合物であれば特にその種類は限定されないが、具体例としては、
イソシアナトメタン、1−イソシアナトエタン、1−イソシアナト−2−メトキシエタン、3−イソシアナト−1−プロペン、イソシアナトシクロプロパン、2−イソシアナトプロパン、1−イソシアナトプロパン、1−イソシアナト−3−メトキシプロパン、1−イソシアナト−3−エトキシプロパン、2−イソシアナト−2−メチルプロパン、1−イソシアナトブタン、2−イソシアナトブタン、1−イソシアナト−4−メトキシブタン、1−イソシアナト−4−エトキシブタン、メチルイソシナトフォルメート、イソアナトシクロペンタン、1−イソシアナトペンタン、1−イソシアナト−5−メトキシペンタン、1−イソシアナト−5−エトキシペンタン、2−(イソシアナトメチル)フラン、イソシアナトシクロヘキサン、1−イソシアナトヘキサン、1−イソシアナト−6−メトキシヘキサン、1−イソシアナト−6−エトキシヘキサン、エチルイソシアナトアセテート、イソシアナトシクロペンタン、イソシアナトメチル(シクロヘキサン)、モノメチレンジイソシアネート、ジメチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、1,3−ジイソシアナトプロパン、1,4−ジイソシアナト−2−ブテン、1,4−ジイソシアナト−2−フルオロブタン、1,4−ジイソシアナト−2,3−ジフルオロブタン、1,5−ジイソシアナト−2−ペンテン、1,5−ジイソシアナト−2−メチルペンタン、1,6−ジイソシアナト−2−ヘキセン、1,6−ジイソシアナト−3−ヘキセン、1,6−ジイソシアナト−3−フルオロヘキサン、1,6−ジイソシアナト−3,4−ジフルオロヘキサン、トルエンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、1,2−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,2−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,4−ジイソシアナトシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン−1,1’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−2,2’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−3,3’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、また、それぞれ式(10−1)〜(10−4)の基本構造で示されるビウレット、イソシアヌレート、アダクト、及び二官能のタイプの変性ポリイソシアネート等が挙げられる(式中、R及びRはそれぞれ任意の炭化水素基である)。
<Compound having an isocyanato group>
In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is also preferable to use an isocyanate compound. Here, the compound having an isocyanato group is not particularly limited as long as it is a compound having an isocyanato group in the molecule, but as a specific example,
Isocyanatomethane, 1-isocyanatoethane, 1-isocyanato-2-methoxyethane, 3-isocyanato-1-propene, isocyanatocyclopropane, 2-isocyanatopropane, 1-isocyanatopropane, 1-isocyanato-3- Methoxypropane, 1-isocyanato-3-ethoxypropane, 2-isocyanato-2-methylpropane, 1-isocyanatobutane, 2-isocyanatobutane, 1-isocyanato-4-methoxybutane, 1-isocyanato-4-ethoxybutane , Methyl isosinatoformate, isoanatocyclopentane, 1-isocyanatopentane, 1-isocyanato-5-methoxypentane, 1-isocyanato-5-ethoxypentane, 2- (isocyanatomethyl) furan, isocyanatocyclohexane, 1 -B Cyanatohexane, 1-isocyanato-6-methoxyhexane, 1-isocyanato-6-ethoxyhexane, ethyl isocyanatoacetate, isocyanatocyclopentane, isocyanatomethyl (cyclohexane), monomethylene diisocyanate, dimethylene diisocyanate, trimethylene diisocyanate , Tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, heptamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, nonamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, 1,3-diisocyanatopropane, 1,4-diisocyanato-2-butene, 1, 4-diisocyanato-2-fluorobutane, 1,4-diisocyanato-2,3-difluorobutane, , 5-diisocyanato-2-pentene, 1,5-diisocyanato-2-methylpentane, 1,6-diisocyanato-2-hexene, 1,6-diisocyanato-3-hexene, 1,6-diisocyanato-3-fluorohexane 1,6-diisocyanato-3,4-difluorohexane, toluene diisocyanate, xylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, 1,2-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1, 4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,2-diisocyanatocyclohexane, 1,3-diisocyanatocyclohexane, 1,4-diisocyanatocyclohexane, dicyclohexylmethane-1,1′-diisocyanate, dicyclohexylmeta -2,2'-diisocyanate, dicyclohexylmethane-3,3'-diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, isophorone diisocyanate, and the basic structures of formulas (10-1) to (10-4), respectively. Biuret, isocyanurate, adduct, and bifunctional type of modified polyisocyanate shown in the formula (wherein R 5 and R 6 are each an arbitrary hydrocarbon group).

Figure 0006127980
Figure 0006127980
Figure 0006127980
Figure 0006127980

Figure 0006127980
Figure 0006127980
Figure 0006127980
Figure 0006127980

イソシアナト基を有する化合物の中でも、良好な保護皮膜を形成するために、一般式(10−5)で表される化合物が好ましい。

Figure 0006127980

(式中、Aは、水素原子、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、及びハロゲン原子からなる群より選ばれる原子で構成された炭素数1〜20の有機基を表し、n’は2以上の整数である。)
水素原子、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、及びハロゲン原子からなる群より選ばれる原子で構成された炭素数1〜20の有機基とは、炭素原子及び水素原子から構成される有機基の他に、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、又はハロゲン原子を含んでいてもよい有機基を意味する。窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、又はハロゲン原子を含んでいてもよい有機基とは、骨格の炭素原子の一部がこれらの原子に置換されている有機基、或いはこれらの原子で構成された置換基を有する有機基を含むことを意味する。Among the compounds having an isocyanato group, a compound represented by the general formula (10-5) is preferable in order to form a good protective film.
Figure 0006127980

(In the formula, A represents a C 1-20 organic group composed of an atom selected from the group consisting of a hydrogen atom, a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom, and a halogen atom; n ′ is an integer of 2 or more.)
The organic group having 1 to 20 carbon atoms composed of an atom selected from the group consisting of a hydrogen atom, a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom, and a halogen atom is composed of a carbon atom and a hydrogen atom. The organic group which may contain a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom, or a halogen atom in addition to the organic group to be formed is meant. An organic group which may contain a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom, or a halogen atom is an organic group in which a part of the carbon atoms of the skeleton is substituted with these atoms, or these atoms. It is meant to include an organic group having a configured substituent.

一般式(10−5)で表される化合物の分子量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。分子量は、好ましくは80以上であり、より好ましくは115以上、さらに好ましくは180以上であり、また、400以下であり、より好ましくは270以下である。この範囲であれば、非水系電解液に対する一般式(10−5)で表される化合物の溶解性を確保しやすく、本発明の効果が発現されやすい。一般式(10−5)で表される化合物の製造方法は、特に制限されず、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。   The molecular weight of the compound represented by the general formula (10-5) is not particularly limited, and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. The molecular weight is preferably 80 or more, more preferably 115 or more, still more preferably 180 or more, and is 400 or less, more preferably 270 or less. If it is this range, it will be easy to ensure the solubility of the compound represented with General formula (10-5) with respect to nonaqueous electrolyte solution, and the effect of this invention will be easy to be expressed. The production method of the compound represented by the general formula (10-5) is not particularly limited, and can be produced by arbitrarily selecting a known method.

一般式(10−5)におけるAの具体例としては、例えば、
アルキレン基又はその誘導体、アルケニレン基又はその誘導体、シクロアルキレン基又はその誘導体、アルキニレン基又はその誘導体、シクロアルケニレン基又はその誘導体、アリーレン基又はその誘導体、カルボニル基又はその誘導体、スルホニル基又はその誘導体、スルフィニル基又はその誘導体、ホスホニル基又はその誘導体、ホスフィニル基又はその誘導体、アミド基又はその誘導体、イミド基又はその誘導体、エーテル基又はその誘導体、チオエーテル基又はその誘導体、ボリン酸基又はその誘導体、ボラン基又はその誘導体等が挙げられる。
As a specific example of A in the general formula (10-5), for example,
Alkylene group or derivative thereof, alkenylene group or derivative thereof, cycloalkylene group or derivative thereof, alkynylene group or derivative thereof, cycloalkenylene group or derivative thereof, arylene group or derivative thereof, carbonyl group or derivative thereof, sulfonyl group or derivative thereof, Sulfinyl group or derivative thereof, phosphonyl group or derivative thereof, phosphinyl group or derivative thereof, amide group or derivative thereof, imide group or derivative thereof, ether group or derivative thereof, thioether group or derivative thereof, borinic acid group or derivative thereof, borane Group or a derivative thereof.

これらの中でも、電池特性向上の点から、アルキレン基又はその誘導体、アルケニレン基又はその誘導体、シクロアルキレン基又はその誘導体、アルキニレン基又はその誘導体、アリーレン基又はその誘導体が好ましい。また、Bが置換基を有してもよい炭素数2から14の有機基であることがより好ましい。
一般式(10−5)で表される化合物の具体例としては、例えば、モノメチレンジイソシアネート、ジメチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、1,3−ジイソシアナトプロパン、1,4−ジイソシアナト−2−ブテン、1,4−ジイソシアナト−2−フルオロブタン、1,4−ジイソシアナト−2,3−ジフルオロブタン、1,5−ジイソシアナト−2−ペンテン、1,5−ジイソシアナト−2−メチルペンタン、1,6−ジイソシアナト−2−ヘキセン、1,6−ジイソシアナト−3−ヘキセン、1,6−ジイソシアナト−3−フルオロヘキサン、1,6−ジイソシアナト−3,4−ジフルオロヘキサン、トルエンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、1,2−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,2−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,4−ジイソシアナトシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン−1,1’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−2,2’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−3,3’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、また、それぞれ式(10−1)〜(10−4)の基本構造で示されるビウレット、イソシアヌレート、アダクト、及び二官能のタイプの変性ポリイソシアネート等が挙げられる(式中、R及びRはそれぞれ任意の炭化水素基である)。

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Among these, from the viewpoint of improving battery characteristics, an alkylene group or a derivative thereof, an alkenylene group or a derivative thereof, a cycloalkylene group or a derivative thereof, an alkynylene group or a derivative thereof, an arylene group or a derivative thereof is preferable. More preferably, B is an organic group having 2 to 14 carbon atoms which may have a substituent.
Specific examples of the compound represented by the general formula (10-5) include, for example, monomethylene diisocyanate, dimethylene diisocyanate, trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, heptamethylene diisocyanate, octamethylene. Diisocyanate, nonamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, 1,3-diisocyanatopropane, 1,4-diisocyanato-2-butene, 1,4-diisocyanato-2-fluorobutane, 1,4-diisocyanato-2,3- Difluorobutane, 1,5-diisocyanato-2-pentene, 1,5-diisocyanato-2-methylpentane, 1,6-diisocyanato-2-hexene, 1,6-diisocyanate Nato-3-hexene, 1,6-diisocyanato-3-fluorohexane, 1,6-diisocyanato-3,4-difluorohexane, toluene diisocyanate, xylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, 1,2-bis (isocyanatomethyl) Cyclohexane, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,2-diisocyanatocyclohexane, 1,3-diisocyanatocyclohexane, 1,4-diisocyanate Natocyclohexane, dicyclohexylmethane-1,1′-diisocyanate, dicyclohexylmethane-2,2′-diisocyanate, dicyclohexylmethane-3,3′-diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate, isophoro Diisocyanates, and biurets, isocyanurates, adducts, and bifunctional type modified polyisocyanates each represented by the basic structures of formulas (10-1) to (10-4) (in the formula, R 5 And R 6 are each an arbitrary hydrocarbon group).
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これらのうち、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(BIMCH)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、式(10−1)〜(10−4)の基本構造で示されるビウレット、イソシアヌレート、アダクト、及び二官能のタイプの変性ポリイソシアネートがより安定な皮膜を形成する点から好ましい。   Of these, trimethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HMDI), 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (BIMCH), dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, formulas (10-1) to (10- Biuret, isocyanurate, adduct, and bifunctional type modified polyisocyanate represented by the basic structure 4) are preferred from the viewpoint of forming a more stable film.

また上述したイソシアネート化合物は、1種類を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
非水系電解液全体に対する一般式(10−5)で表される化合物の配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液に対して、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.2質量%以上、また、通常5質量%以下、好ましくは4.0質量%以下、より好ましくは3.0質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下である。含有量が上記範囲内であると、サイクル、保存等の耐久性を向上でき、本発明の効果を十分に発揮できる
Moreover, the isocyanate compound mentioned above may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
There is no restriction | limiting in the compounding quantity of the compound represented with General formula (10-5) with respect to the whole non-aqueous electrolyte, and it is arbitrary unless the effect of this invention is impaired remarkably, Usually, it is 0 with respect to a non-aqueous electrolyte. 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, further preferably 0.2% by mass or more, and usually 5% by mass or less, preferably 4.0% by mass. Hereinafter, it is more preferably 3.0% by mass or less, and further preferably 2% by mass or less. When the content is within the above range, durability such as cycle and storage can be improved, and the effects of the present invention can be sufficiently exhibited.

<その他の助剤>
本発明の非水系電解液二次電池において、公知のその他の助剤を用いることができる。その他の助剤としては、エリスリタンカーボネート、スピロ−ビス−ジメチレンカーボネート、メトキシエチル−メチルカーボネート等のカーボネート化合物;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物及びフェニルコハク酸無水物等のカルボン酸無水物;2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、3,9−ジビニル−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン等のスピロ化合物;エチレンサルファイト、フルオロスルホン酸メチル、フルオロスルホン酸エチル、メタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル、エタンスルホン酸メチル、エタンスルホン酸エチル、ブスルファン、スルホレン、ジフェニルスルホン、N,N−ジメチルメタンスルホンアミド、N,N−ジエチルメタンスルホンアミド等の含硫黄化合物;1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン及びN−メチルスクシンイミド等の含窒素化合物;ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘプタン等の炭化水素化合物、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、ベンゾトリフルオライド等の含フッ素芳香族化合物;メチルジメチルホスフィネート、エチルジメチルホスフィネート、エチルジエチルホスフィネート、トリメチルホスホノフォルメート、トリエチルホスホノフォルメート、トリメチルホスホノアセテート、トリエチルホスホノアセテート、トリメチル−3−ホスホノプロピオネート、トリエチル−3−ホスホノプロピオネート等の含リン化合物等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの助剤を添加することにより、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させることができる。
<Other auxiliaries>
In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, other known auxiliary agents can be used. Other auxiliaries include carbonate compounds such as erythritan carbonate, spiro-bis-dimethylene carbonate, methoxyethyl-methyl carbonate; succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, anhydrous Carboxylic anhydrides such as itaconic acid, diglycolic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride and phenylsuccinic anhydride; 2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5 ] Spiro compounds such as undecane, 3,9-divinyl-2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane; ethylene sulfite, methyl fluorosulfonate, ethyl fluorosulfonate, methyl methanesulfonate, Ethyl methanesulfonate, ethanesulfo Sulfur-containing compounds such as methyl acid, ethyl ethanesulfonate, busulfan, sulfolene, diphenylsulfone, N, N-dimethylmethanesulfonamide, N, N-diethylmethanesulfonamide; 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl- Nitrogen-containing compounds such as 2-piperidone, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and N-methylsuccinimide; hydrocarbon compounds such as heptane, octane, nonane, decane and cycloheptane; Fluorinated aromatic compounds such as fluorobenzene, difluorobenzene, hexafluorobenzene, benzotrifluoride; methyl dimethyl phosphinate, ethyl dimethyl phosphinate, ethyl diethyl phosphinate, trimethyl phosphonoformate, triethyl phosphine Noforumeto, trimethyl phosphonoacetate, triethyl phosphonoacetate, trimethyl-3-phosphono propionate, phosphorus-containing compounds such as triethyl-3-phosphono propionate. These may be used alone or in combination of two or more. By adding these auxiliaries, capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high temperature storage can be improved.

これらの中でも、エチレンサルファイト、フルオロスルホン酸メチル、メタンスルホン酸メチル、エタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル、ブスルファン、1,4−ブタンジオールビス(2,2,2−トリフルオロエタンスルホネート)等の含硫黄化合物が、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させる効果が大きいことから特に好ましい。   Among these, ethylene sulfite, methyl fluorosulfonate, methyl methanesulfonate, methyl ethanesulfonate, ethyl methanesulfonate, busulfan, 1,4-butanediol bis (2,2,2-trifluoroethanesulfonate), etc. This sulfur-containing compound is particularly preferable because it has a large effect of improving capacity retention characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage.

その他の助剤の配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。その他の助剤は、非水系電解液100質量%中、好ましくは、0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.2質量%以上であり、また、5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下である。この範囲であれば、その他助剤の効果が十分に発現させやすく、高負荷放電特性等の電池の特性が低下するといった事態も回避しやすい。   The blending amount of other auxiliary agents is not particularly limited, and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. The other auxiliary agent is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and further preferably 0.2% by mass or more in 100% by mass of the non-aqueous electrolyte solution. It is at most 3% by mass, more preferably at most 3% by mass, even more preferably at most 1% by mass. Within this range, the effects of other auxiliaries can be sufficiently exhibited, and it is easy to avoid a situation in which battery characteristics such as high-load discharge characteristics deteriorate.

以上に記載してきた非水系電解液は、本発明の非水系電解液二次電池の内部に存在するものも含まれる。具体的には、リチウム塩や溶媒、助剤等の非水系電解液の構成要素を別途合成し、実質的に単離されたものから非水系電解液を調製し、下記に記載する方法にて別途組み立てた電池内に注液して得た非水系電解液二次電池内の非水系電解液である場合や、本発明に係る非水系電解液の構成要素を個別に電池内に入れておき、電池内にて混合させることにより、本発明に係る非水系電解液と同じ組成を得る場合、更には、本発明に係る非水系電解液を構成する化合物を該非水系電解液二次電池内で発生させて、本発明に係る非水系電解液と同じ組成を得る場合も含まれるものとする。   The non-aqueous electrolyte solution described above includes those existing inside the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention. Specifically, the components of the non-aqueous electrolyte such as lithium salt, solvent, and auxiliary agent are separately synthesized, and the non-aqueous electrolyte is prepared from the substantially isolated one by the method described below. In the case of a non-aqueous electrolyte solution in a non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by pouring into a separately assembled battery, the components of the non-aqueous electrolyte solution according to the present invention are individually placed in the battery. In the case where the same composition as the non-aqueous electrolyte solution according to the present invention is obtained by mixing in the battery, the compound constituting the non-aqueous electrolyte solution according to the present invention is further contained in the non-aqueous electrolyte secondary battery. A case where the same composition as that of the nonaqueous electrolytic solution according to the present invention is obtained is also included.

本発明に係る非水系電解液は、正極の上限動作電位がLi/Li基準にて4.5V以上、好ましくは4.55V以上、より好ましくは4.60V以上で使用される二次電池用の電解液として好適に使用される。一方、正極の上限動作電位は、Li/Li基準にて通常5.05V以下である。また、本発明の実施例で記載するように上限動作電位をより低く設定した電池を使用すると、電池の耐久性が向上する為に、電池使用用途によっては好ましい場合が有る。The non-aqueous electrolyte solution according to the present invention is for a secondary battery that is used at a positive electrode upper limit operating potential of 4.5 V or higher, preferably 4.55 V or higher, more preferably 4.60 V or higher on the basis of Li / Li + . It is suitably used as an electrolyte solution. On the other hand, the upper limit operating potential of the positive electrode is usually 5.05 V or less on the basis of Li / Li + . In addition, when a battery having a lower upper limit operating potential is used as described in the examples of the present invention, the durability of the battery is improved, which may be preferable depending on the usage of the battery.

2.正極
<正極活物質>
以下に正極に使用される正極活物質について述べる。
(組成)
正極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば特に制限されないが、LiとMnの他少なくとも1種以上の金属元素を含む遷移金属系化合物、少なくともLi、Ni、Co及び/又はMnを含む遷移金属系化合物、及び平均酸化数が+4と+3の遷移金属元素をそれぞれ1種以上含む混合原子価遷移金属系化合物、からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
2. Positive electrode <positive electrode active material>
The positive electrode active material used for the positive electrode is described below.
(composition)
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions, but is a transition metal compound containing at least one metal element in addition to Li and Mn, at least Li, Ni And at least one selected from the group consisting of transition metal compounds containing Co and / or Mn, and mixed valence transition metal compounds containing one or more transition metal elements each having an average oxidation number of +4 and +3 It is preferable to include.

遷移金属系化合物の具体例としては、下記一般式(4)〜(6)で表されるリチウム遷移金属系化合物が挙げられる。
Li[LiMn2−x−a]O4+δ・・・(4)
(式(4)中、0≦a≦0.3、0.4<x<1.1、−0.5<δ<0.5を満たし、Mは、Ni、Cr、Fe、Co及びCuから選択される遷移金属のうちの少なくとも1種を表す。)
LiM1M2z2−δ・・・(5)
(式(5)中、1≦x≦1.3、0≦y≦1、0≦z≦0.3、−0.1≦δ≦0.1を満たし、M1は、Ni、Co及び/又はMnを示し、M2は、Fe、Cr、V、Ti、Cu、Ga、Bi、Sn、B、P、Zn、Mg、Ge、Nb、W、Ta、Be、Al、Ca、Sc及びZrから選択される元素のうちの少なくとも1種を表す。)
αLiMO・(1−α)LiM’O・・・(6)
(式(6)中、0<α<1を満たし、Mは、平均酸化数が+4である金属元素のうちの少なくとも1種、また、M’は、平均酸化数が+3である金属元素のうちの少なくとも1種を表す。)
Specific examples of the transition metal compound include lithium transition metal compounds represented by the following general formulas (4) to (6).
Li [Li a M x Mn 2−x−a ] O 4 + δ (4)
(In the formula (4), 0 ≦ a ≦ 0.3, 0.4 <x <1.1, −0.5 <δ <0.5 is satisfied, and M is Ni, Cr, Fe, Co, and Cu. Represents at least one of transition metals selected from
Li x M1 y M2 z O 2-δ (5)
(In the formula (5), 1 ≦ x ≦ 1.3, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 0.3, −0.1 ≦ δ ≦ 0.1 is satisfied, and M1 represents Ni, Co, and / or Or M2 represents Fe, Cr, V, Ti, Cu, Ga, Bi, Sn, B, P, Zn, Mg, Ge, Nb, W, Ta, Be, Al, Ca, Sc and Zr. Represents at least one of the selected elements.)
αLi 2 MO 3 · (1-α) LiM′O 2 (6)
(In the formula (6), 0 <α <1 is satisfied, M is at least one metal element having an average oxidation number of +4, and M ′ is a metal element having an average oxidation number of +3. Represents at least one of them.)

一般式(4)で表されるリチウム遷移金属系化合物の遷移金属としては、Ni、Cr、Mn、Fe、Co及びCuが好ましく、具体例としてはLiMn、LiMnO、Li1+aMn(a;0<a≦3.0)等のリチウム・マンガン複合酸化物、LiMnNi2−x、Li1+aMn1.5Ni0.5(a;0<a≦3.0)等のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物が挙げられる。
一般式(5)で表されるリチウム遷移金属系化合物の遷移金属としては、V、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、LiCoO等のリチウム・コバルト複合酸化物、LiMnO等のリチウム・マンガン複合酸化物、LiNiO等のリチウム・ニッケル複合酸化物、等が挙げられる。なお、式(5)中、0≦y≦1、0≦z≦0.3を満たすものであるが、yとzが共に0となる場合、すなわち、遷移金属を含まないものは、一般式(5)で表されるリチウム遷移金属系化合物に含まれないものとする。
また、これらのリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si等の他の金属で置換したもの等が挙げられ、具体例としては、リチウム・ニッケル・コバルト・アルミ複合酸化物、リチウム・コバルト・ニッケル複合酸化物、リチウム・コバルト・マンガン複合酸化物、リチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物、リチウム・ニッケル・コバルト・マンガン複合酸化物等が挙げられる。これらの中でも、電池特性が良好であるため、リチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物、リチウム・ニッケル・コバルト・マンガン複合酸化物が好ましい。例えば、LiNiMn1−x、LiNiCoAl1−x−y、LiNiCoMn(x+y+z=1)、LiMnAl2−x、αLiMO・(1−α)LiM’O(0<α<1)、LiMPOF、LiMSiO、LiMPO(M=Fe,Ni,Mn,Co)等が挙げられる。
As the transition metal of the lithium transition metal compound represented by the general formula (4), Ni, Cr, Mn, Fe, Co and Cu are preferable, and specific examples include LiMn 2 O 4 , Li 2 MnO 4 and Li 1 + a. Lithium-manganese composite oxides such as Mn 2 O 4 (a; 0 <a ≦ 3.0), LiMn x Ni 2−x O 4 , Li 1 + a Mn 1.5 Ni 0.5 O 4 (a; 0 < and lithium / nickel / manganese composite oxides such as a ≦ 3.0).
As the transition metal of the lithium transition metal compound represented by the general formula (5), V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, and the like are preferable, and specific examples include lithium, such as LiCoO 2. Examples include cobalt composite oxides, lithium / manganese composite oxides such as LiMnO 2 , and lithium / nickel composite oxides such as LiNiO 2 . In the formula (5), 0 ≦ y ≦ 1 and 0 ≦ z ≦ 0.3 are satisfied. However, when both y and z are 0, that is, those containing no transition metal, It is not included in the lithium transition metal compound represented by (5).
Further, some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal composite oxides are Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, and Si. Specific examples include lithium-nickel-cobalt-aluminum composite oxides, lithium-cobalt-nickel composite oxides, lithium-cobalt-manganese composite oxides, lithium- Nickel / manganese composite oxide, lithium / nickel / cobalt / manganese composite oxide, and the like can be given. Among these, lithium / nickel / manganese composite oxide and lithium / nickel / cobalt / manganese composite oxide are preferable because of good battery characteristics. For example, LiNi x Mn 1-x O 2, LiNi x Co y Al 1-x-y O 2, LiNi x Co y Mn z O 2 (x + y + z = 1), LiMn x Al 2-x O 4, αLi 2 MO 3 (1-α) LiM′O 2 (0 <α <1), Li 2 MPO 4 F, Li 2 MSiO 4 , LiMPO 4 (M = Fe, Ni, Mn, Co) and the like.

置換されたものの具体例としては、例えば、Li1+aNi0.5Mn0.5、Li1+aNi0.8Co0.2、Li1+aNi0.85Co0.10Al0.05、Li1+aNi0.33Co0.33Mn0.33、Li1+aNi0.45Mn0.45Co0.1、Li1+aNi0.475Mn0.475Co0.05、Li1+aMn1.8Al0.2、xLiMnO・(1−x)Li1+aMO(M=遷移金属であり、例えば、Li、Ni、Mn及びCoからなる群より選ばれる金属など)等が挙げられる(a:0<a≦3.0)。これらの置換金属元素の組成式中での比率は、それを用いた電池の電池特性や材料のコストなどの関係により適宜調節される。Specific examples of the substituted ones include, for example, Li 1 + a Ni 0.5 Mn 0.5 O 2 , Li 1 + a Ni 0.8 Co 0.2 O 2 , Li 1 + a Ni 0.85 Co 0.10 Al 0. 05 O 2 , Li 1 + a Ni 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , Li 1 + a Ni 0.45 Mn 0.45 Co 0.1 O 2 , Li 1 + a Ni 0.475 Mn 0.475 Co 0 .05 O 2 , Li 1 + a Mn 1.8 Al 0.2 O 4 , xLi 2 MnO 3. (1-x) Li 1 + a MO 2 (M = transition metal, for example from Li, Ni, Mn and Co A metal selected from the group consisting of a), etc. (a: 0 <a ≦ 3.0). The ratio of these substituted metal elements in the composition formula is appropriately adjusted depending on the relationship between the battery characteristics of the battery using the element and the cost of the material.

また、リチウム遷移金属系化合物としては上記一般式(6)で表されるようにαLiMO・(1−α)LiM’Oが挙げられる。ここで0<α<1を満たす数であり、Mは、平均酸化数が+4である金属元素のうちの少なくとも1種のであり、好ましくは、Mn、Zr、Ti、Ru、Re及びPtからなる群より選択される少なくとも1種であり、より好ましくは、Mn、Zr及びTiからなる群より選択される少なくとも1種である。M’は、平均酸化数が+3である金属元素のうちの少なくとも1種であり、好ましくは、V、Mn、Fe、Co及びNiからなる群より選択される金属元素のうちの少なくとも1種であり、より好ましくは、Mn、Co及びNiからなる群より選択される金属元素のうちの少なくとも1種である。 Further, αLi 2 MO 3 · (1 -α) LiM'O 2 as represented by the general formula (6) can be mentioned as a lithium transition metal-based compound. Here, it is a number satisfying 0 <α <1, and M is at least one of metal elements having an average oxidation number of +4, and preferably consists of Mn, Zr, Ti, Ru, Re, and Pt. At least one selected from the group, more preferably at least one selected from the group consisting of Mn, Zr and Ti. M ′ is at least one of metal elements having an average oxidation number of +3, preferably at least one metal element selected from the group consisting of V, Mn, Fe, Co, and Ni. More preferably, it is at least one metal element selected from the group consisting of Mn, Co and Ni.

これらの正極活物質のなかで、電池端子間開路電圧が高い電池用の正極として、上記一般式(4)、上記一般式(6)を用いることが、より好ましくは上記一般式(4)を用いることが、正極活物質の安定性の観点から好ましい。具体的には、上記一般式(4)で表されるリチウム遷移金属系化合物のうち、LiMnNi2−x、Li1+aMn1.5Ni0.5(a;0<a≦3.0)等のリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物が、正極活物質の安定性、充電容量の観点から好ましい。Among these positive electrode active materials, it is preferable to use the above general formula (4) and the above general formula (6) as the positive electrode for a battery having a high open circuit voltage between the battery terminals, more preferably the above general formula (4). It is preferable to use from the viewpoint of the stability of the positive electrode active material. Specifically, of the lithium transition metal-based compound represented by the general formula (4), LiMn x Ni 2 -x O 4, Li 1 + a Mn 1.5 Ni 0.5 O 4 (a; 0 <a Lithium / nickel / manganese composite oxides such as ≦ 3.0) are preferable from the viewpoints of stability of the positive electrode active material and charge capacity.

本発明においては、特に限定はされないが、リチウム含有遷移金属リン酸化合物も正極活物質として好適に用いられ、リチウム含有遷移金属リン酸化合物の遷移金属としては、V、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、例えば、LiFePO、LiFe(PO、LiFeP等のリン酸鉄類、LiCoPO等のリン酸コバルト類、これらのリチウム遷移金属リン酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Nb、Si等の他の元素で置換したもの等が挙げられる。In the present invention, although not particularly limited, a lithium-containing transition metal phosphate compound is also preferably used as the positive electrode active material. Examples of the transition metal of the lithium-containing transition metal phosphate compound include V, Ti, Cr, Mn, and Fe. , Co, Ni, Cu and the like are preferable. Specific examples include, for example, iron phosphates such as LiFePO 4 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 and LiFeP 2 O 7 , cobalt phosphates such as LiCoPO 4 , Some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal phosphate compounds are Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb, and Si. And the like substituted with other elements.

また、正極活物質にリン酸リチウムを含ませると、連続充電特性が向上するので好ましい。リン酸リチウムの使用に制限はないが、前記の正極活物質とリン酸リチウムを混合して用いることが好ましい。使用するリン酸リチウムの量は前記正極活物質とリン酸リチウムの合計に対し、下限が、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上であり、上限が、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。   In addition, it is preferable to include lithium phosphate in the positive electrode active material because continuous charge characteristics are improved. Although there is no restriction | limiting in the use of lithium phosphate, It is preferable to mix and use the said positive electrode active material and lithium phosphate. The lower limit of the amount of lithium phosphate used is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and still more preferably 0.5% by mass with respect to the total of the positive electrode active material and lithium phosphate. %, And the upper limit is preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less.

(表面被覆)
また、上記正極活物質の表面に、これとは異なる組成の物質が付着したものを用いてもよい。表面付着物質としては酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、炭素等が挙げられる。
(Surface coating)
Moreover, you may use what the substance of the composition different from this adhered to the surface of the said positive electrode active material. Surface adhering substances include aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, bismuth oxide, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate And sulfates such as aluminum sulfate, carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate, and magnesium carbonate, and carbon.

これら表面付着物質は、例えば、溶媒に溶解又は懸濁させて該正極活物質に含浸添加、乾燥する方法、表面付着物質前駆体を溶媒に溶解又は懸濁させて該正極活物質に含浸添加後、加熱等により反応させる方法、正極活物質前駆体に添加して同時に焼成する方法等により該正極活物質表面に付着させることができる。なお、炭素を付着させる場合には、炭素質を、例えば、活性炭等の形で後から機械的に付着させる方法も用いることもできる。   For example, these surface adhering substances are dissolved or suspended in a solvent, impregnated and added to the positive electrode active material, and dried. After the surface adhering substance precursor is dissolved or suspended in a solvent and impregnated and added to the positive electrode active material, It can be made to adhere to the surface of the positive electrode active material by a method of reacting by heating or the like, a method of adding to the positive electrode active material precursor and firing simultaneously. In addition, when making carbon adhere, the method of making carbonaceous adhere mechanically later in the form of activated carbon etc. can also be used, for example.

表面付着物質の量としては、該正極活物質に対して質量で、下限として好ましくは0.1ppm以上、より好ましくは1ppm以上、さらに好ましくは10ppm以上、上限として、好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、さらに好ましくは5%以下で用いられる。表面付着物質により、正極活物質表面での電解液の酸化反応を抑制することができ、電池寿命を向上させることができるが、その付着量が少なすぎる場合その効果は十分に発現せず、多すぎる場合には、リチウムイオンの出入りを阻害するため抵抗が増加する場合がある。
本発明においては、正極活物質の表面に、これとは異なる組成の物質が付着したものも「正極活物質」に含まれる。
The amount of the surface adhering substance is by mass with respect to the positive electrode active material, preferably 0.1 ppm or more, more preferably 1 ppm or more, still more preferably 10 ppm or more, and the upper limit, preferably 20% or less, more preferably, as the lower limit. Is used at 10% or less, more preferably 5% or less. The surface adhering substance can suppress the oxidation reaction of the electrolyte solution on the surface of the positive electrode active material and can improve the battery life. However, when the amount of the adhering quantity is too small, the effect is not sufficiently manifested. If it is too high, the resistance may increase in order to inhibit the entry and exit of lithium ions.
In the present invention, the “positive electrode active material” includes a material having a composition different from the surface attached to the surface of the positive electrode active material.

(形状)
正極活物質の粒子の形状は、従来用いられるような、塊状、多面体状、球状、楕円球状、板状、針状、柱状等が挙げられる。また、一次粒子が凝集して、二次粒子を形成していてもよい。
(shape)
Examples of the shape of the particles of the positive electrode active material include a lump shape, a polyhedron shape, a sphere shape, an oval sphere shape, a plate shape, a needle shape, and a column shape as conventionally used. Moreover, primary particles may aggregate to form secondary particles.

(タップ密度)
正極活物質のタップ密度は、好ましくは0.5g/cm以上、より好ましくは0.8g/cm以上、さらに好ましくは1.0g/cm以上である。該正極活物質のタップ密度が上記下限を下回ると正極活物質層形成時に、必要な分散媒量が増加すると共に、導電材や結着剤の必要量が増加し、正極活物質層への正極活物質の充填率が制約され、電池容量が制約される場合がある。タップ密度の高い複合酸化物粉体を用いることにより、高密度の正極活物質層を形成することができる。タップ密度は一般に大きいほど好ましく、特に上限はないが、大きすぎると、正極活物質層内における電解液を媒体としたリチウムイオンの拡散が律速となり、負荷特性が低下しやすくなる場合があるため、上限は、好ましくは3.0g/cm以下、より好ましくは2.7g/cm以下、さらに好ましくは2.5g/cm以下である。
なお、本発明では、タップ密度は、正極活物質粉体5〜10gを10mlのガラス製メスシリンダーに入れ、ストローク約20mmで200回タップした時の粉体充填密度(タップ密度)g/ccとして求める。
(Tap density)
The tap density of the positive electrode active material is preferably 0.5 g / cm 3 or more, more preferably 0.8 g / cm 3 or more, and further preferably 1.0 g / cm 3 or more. If the tap density of the positive electrode active material is lower than the lower limit, the amount of the required dispersion medium increases when the positive electrode active material layer is formed, and the necessary amount of conductive material and binder increases, so that the positive electrode to the positive electrode active material layer The filling rate of the active material is restricted, and the battery capacity may be restricted. By using a complex oxide powder having a high tap density, a high-density positive electrode active material layer can be formed. In general, the tap density is preferably as large as possible, and there is no particular upper limit, but if it is too large, diffusion of lithium ions using the electrolytic solution in the positive electrode active material layer as a medium is rate-limiting, and load characteristics may be easily reduced. The upper limit is preferably 3.0 g / cm 3 or less, more preferably 2.7 g / cm 3 or less, and even more preferably 2.5 g / cm 3 or less.
In the present invention, the tap density is defined as the powder packing density (tap density) g / cc when 5 to 10 g of the positive electrode active material powder is put in a 10 ml glass measuring cylinder and tapped 200 times with a stroke of about 20 mm. Ask.

(メジアン径d50
正極活物質に含まれ得るリチウム・ニッケル・コバルト・マンガン複合酸化物の粒子のメジアン径d50(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子径)は好ましくは0.3μm以上、より好ましくは0.5μm以上、さらに好ましくは0.8μm以上、最も好ましくは1.0μm以上であり、上限は、好ましくは30μm以下、より好ましくは27μm以下、さらに好ましくは25μm以下、最も好ましくは22μm以下である。上記下限を下回ると、高タップ密度品が得られなくなる場合があり、上限を超えると粒子内のリチウムの拡散に時間がかかるため、電池性能の低下をきたしたり、電池の正極作成、即ち活物質と導電材やバインダー等を溶媒でスラリー化し、薄膜状に塗布する際に、スジを引く等の問題を生ずる場合がある。ここで、異なるメジアン径d50をもつ該正極活物質を2種類以上混合することで、正極作成時の充填性をさらに向上させることができる。
(Median diameter d 50 )
The median diameter d 50 of the lithium / nickel / cobalt / manganese composite oxide particles that can be contained in the positive electrode active material (secondary particle diameter when the primary particles are aggregated to form secondary particles) is preferably 0.3 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, further preferably 0.8 μm or more, most preferably 1.0 μm or more, and the upper limit is preferably 30 μm or less, more preferably 27 μm or less, and even more preferably 25 μm or less. Most preferably, it is 22 μm or less. If the lower limit is not reached, a high tap density product may not be obtained. If the upper limit is exceeded, it takes time to diffuse lithium in the particles. When a conductive material, a binder, or the like is slurried with a solvent and applied as a thin film, problems such as streaking may occur. Here, different median size d 50 by mixing 2 or more kinds of positive electrode active material with, it is possible to further improve the filling property at the time of the positive electrode creation.

なお、本発明では、メジアン径d50は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって測定される。粒度分布計としてHORIBA社製LA−920を用いる場合、測定の際に用いる分散媒として、0.1質量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散後に測定屈折率1.24を設定して測定される。In the present invention, the median diameter d 50 is measured by a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus. When LA-920 manufactured by HORIBA is used as a particle size distribution meter, a 0.1% by mass sodium hexametaphosphate aqueous solution is used as a dispersion medium for measurement, and a measurement refractive index of 1.24 is set after ultrasonic dispersion for 5 minutes. Measured.

(メジアン径d90
正極活物質に含まれ得るリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物のメジアン径は通常2μm以上、好ましくは2.5μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは3.5μm以上、最も好ましくは4μm以上で、通常60μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、更に好ましくは30μm以下、最も好ましくは20μm以下である。メジアン径がこの下限を下回ると、正極活物質層形成時の塗布性に問題を生ずる可能性があり、上限を超えると電池性能の低下を来たす可能性がある。
(Median diameter d 90 )
The median diameter of the lithium / nickel / manganese composite oxide that can be contained in the positive electrode active material is usually 2 μm or more, preferably 2.5 μm or more, more preferably 3 μm or more, still more preferably 3.5 μm or more, and most preferably 4 μm or more. Usually, it is 60 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, still more preferably 30 μm or less, and most preferably 20 μm or less. When the median diameter is less than this lower limit, there is a possibility that a problem occurs in the coating property at the time of forming the positive electrode active material layer, and when the upper limit is exceeded, battery performance may be deteriorated.

また、正極活物質に含まれ得るリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物の二次粒子の90%積算径(D90)は通常30μm以下、好ましくは25μm以下、より好ましくは22μm以下、最も好ましくは20μm以下で、通常3μm以上、好ましくは4μm以上、より好ましくは5μm以上、最も好ましくは6μm以上である。90%積算径(D90)が上記上限を超えると電池性能の低下を来たす可能性があり、下限を下回ると正極活物質層形成時の塗布性に問題を生ずる可能性がある。The 90% cumulative diameter (D 90 ) of secondary particles of lithium / nickel / manganese composite oxide that can be contained in the positive electrode active material is usually 30 μm or less, preferably 25 μm or less, more preferably 22 μm or less, and most preferably 20 μm. In the following, it is usually 3 μm or more, preferably 4 μm or more, more preferably 5 μm or more, and most preferably 6 μm or more. If the 90% cumulative diameter (D 90 ) exceeds the above upper limit, the battery performance may be deteriorated, and if it is less than the lower limit, there is a possibility of causing a problem in the coating property when forming the positive electrode active material layer.

なお、本発明において、平均粒子径としてのメジアン径及び90%積算径(D90)は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率1.60を設定し、粒子径基準を体積基準として測定されたものである。本発明では、測定の際に用いる分散媒として、0.1質量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用いて測定を行った。In the present invention, the median diameter and the 90% cumulative diameter (D 90 ) as the average particle diameter are set to a refractive index of 1.60 by a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device, and the particle diameter standard is determined. Measured as a volume reference. In this invention, it measured using 0.1 mass% sodium hexametaphosphate aqueous solution as a dispersion medium used in the case of a measurement.

(平均一次粒子径)
正極活物質に含まれ得るリチウム・ニッケル・コバルト・マンガン複合酸化物において、一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には、該正極活物質の平均一次粒子径としては、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.2μm以上であり、上限は、好ましくは5μm以下、より好ましくは4μm以下、さらに好ましくは3μm以下、最も好ましくは2μm以下である。上記上限を超えると球状の二次粒子を形成し難く、粉体充填性に悪影響を及ぼしたり、比表面積が大きく低下するために、出力特性等の電池性能が低下する可能性が高くなる場合がある。逆に、上記下限を下回ると、通常、結晶が未発達であるために充放電の可逆性が劣る等の問題を生ずる場合がある。
(Average primary particle size)
In the lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide that can be contained in the positive electrode active material, when primary particles are aggregated to form secondary particles, the average primary particle size of the positive electrode active material is preferably The upper limit is preferably 5 μm or less, more preferably 4 μm or less, still more preferably 3 μm or less, and most preferably 2 μm or less. is there. When the above upper limit is exceeded, it is difficult to form spherical secondary particles, which adversely affects the powder filling property, or the specific surface area is greatly reduced, so that the possibility that the battery performance such as the output characteristics is lowered may increase. is there. On the other hand, when the value falls below the lower limit, there is a case where problems such as inferior reversibility of charge / discharge are usually caused because crystals are not developed.

正極活物質に含まれ得るリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物の平均径(平均一次粒子径)としては、特に限定されないが、下限としては、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.2μm以上、最も好ましくは0.3μm以上、また、上限としては、好ましくは3μm以下、より好ましくは2μm以下、さらに好ましくは1.5μm以下、最も好ましくは1.2μm以下である。平均一次粒子径が、上記上限を超えると、粉体充填性に悪影響を及ぼしたり、比表面積が低下したりするために、レート特性や出力特性等の電池性能が低下する可能性が高くなる可能性がある。上記下限を下回ると結晶が未発達であるために充放電の可逆性が劣る等の問題を生ずる可能性がある。   The average diameter (average primary particle diameter) of the lithium / nickel / manganese composite oxide that can be contained in the positive electrode active material is not particularly limited, but the lower limit is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.2 μm or more. The upper limit is preferably 3 μm or less, more preferably 2 μm or less, still more preferably 1.5 μm or less, and most preferably 1.2 μm or less. If the average primary particle size exceeds the above upper limit, it may adversely affect the powder filling property or the specific surface area will decrease, which may increase the possibility that the battery performance such as rate characteristics and output characteristics will decrease. There is sex. If the lower limit is not reached, there is a possibility that problems such as inferior reversibility of charge / discharge due to the undeveloped crystals.

なお、本発明では、一次粒子径は、走査電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により測定される。具体的には、10000倍の倍率の写真で、水平方向の直線に対する一次粒子の左右の境界線による切片の最長の値を、任意の50個の一次粒子について求め、平均値をとることにより求められる。   In the present invention, the primary particle diameter is measured by observation using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, in a photograph at a magnification of 10000 times, the longest value of the intercept by the left and right boundary lines of the primary particles with respect to the horizontal straight line is obtained for any 50 primary particles and obtained by taking the average value. It is done.

(BET比表面積)
正極活物質に含まれ得るリチウム・ニッケル・コバルト・マンガン複合酸化物のBET比表面積は、好ましくは0.1m/g以上、より好ましくは0.2m/g以上、さらに好ましくは0.3m/g以上であり、上限は50m/g以下、好ましくは40m/g以下、さらに好ましくは30m/g以下である。BET比表面積がこの範囲よりも小さいと電池性能が低下しやすく、大きいとタップ密度が上がりにくくなり、正極活物質層形成時の塗布性に問題が発生しやすい場合がある。
(BET specific surface area)
The BET specific surface area of the lithium / nickel / cobalt / manganese composite oxide that can be contained in the positive electrode active material is preferably 0.1 m 2 / g or more, more preferably 0.2 m 2 / g or more, and still more preferably 0.3 m. 2 / g or more, and the upper limit is 50 m 2 / g or less, preferably 40 m 2 / g or less, and more preferably 30 m 2 / g or less. If the BET specific surface area is smaller than this range, the battery performance tends to be lowered. If the BET specific surface area is larger, the tap density is difficult to increase, and a problem may occur in applicability when forming the positive electrode active material layer.

正極活物質に含まれ得るリチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物はまた、BET比表面積が、通常0.2m/g以上、好ましくは0.3m/g以上、更に好ましくは0.35m/g以上、最も好ましくは0.4m/g以上で、通常3m/g以下、好ましくは2.5m/g以下、更に好ましくは2m/g以下、最も好ましくは1.5m/g以下である。BET比表面積がこの範囲よりも小さいと電池性能が低下しやすく、大きいと嵩密度が上がりにくくなり、正極活物質材料としてのエネルギー密度が向上しない可能性がある。Lithium-nickel-manganese composite oxide may be included in the positive electrode active material also, BET specific surface area is usually 0.2 m 2 / g or more, preferably 0.3 m 2 / g or more, more preferably 0.35 m 2 / g or more, most preferably 0.4 m 2 / g or more, usually 3 m 2 / g or less, preferably 2.5 m 2 / g or less, more preferably 2 m 2 / g or less, most preferably 1.5 m 2 / g. It is as follows. If the BET specific surface area is smaller than this range, the battery performance tends to be lowered. If the BET specific surface area is larger, the bulk density is difficult to increase, and the energy density as the positive electrode active material may not be improved.

なお、BET比表面積は、公知のBET式粉体比表面積測定装置によって測定できる。本発明では、大倉理研製:AMS8000型全自動粉体比表面積測定装置を用い、吸着ガスに窒素、キャリアガスにヘリウムを使用し、連続流動法によるBET1点式法測定を行った。具体的には粉体試料を混合ガスにより150℃の温度で加熱脱気し、次いで液体窒素温度まで冷却して混合ガスを吸着させた後、これを水により室温まで加温して吸着された窒素ガスを脱着させ、その量を熱伝導検出器によって検出し、これから試料の比表面積を算出した。   The BET specific surface area can be measured by a known BET type powder specific surface area measuring device. In the present invention, an OMS Riken: AMS8000 type automatic powder specific surface area measuring device was used, nitrogen was used as an adsorption gas, and helium was used as a carrier gas. Specifically, the powder sample was heated and deaerated with a mixed gas at a temperature of 150 ° C., then cooled to liquid nitrogen temperature to adsorb the mixed gas, and then heated to room temperature with water to be adsorbed. Nitrogen gas was desorbed, the amount was detected by a heat conduction detector, and the specific surface area of the sample was calculated therefrom.

(正極活物質の製造法)
正極活物質の製造法としては、無機化合物の製造法として一般的な方法が用いられる。特に球状ないし楕円球状の活物質を作成するには種々の方法が考えられるが、例えば、遷移金属の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、攪拌をしながらpHを調節して球状の前駆体を作成回収し、これを必要に応じて乾燥した後、LiOH、LiCO、LiNO等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法等が挙げられる。また、リチウム化合物と、Mn,Ni,Cr、Fe、Co及びCuから選ばれる少なくとも1種以上の遷移金属化合物と、本発明の添加剤とを、液体媒体中で粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを得るスラリー調製工程と、得られたスラリーを噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、得られた噴霧乾燥体を焼成する焼成工程を含む本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物の製造方法により、好適に製造される。
(Method for producing positive electrode active material)
As a manufacturing method of the positive electrode active material, a general method is used as a manufacturing method of the inorganic compound. In particular, various methods are conceivable for preparing a spherical or elliptical active material. For example, a transition metal source material is dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water, and the pH is adjusted while stirring. And a spherical precursor is prepared and recovered, and dried as necessary. Then, a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO 3 is added, and the active material is obtained by baking at a high temperature. . Further, the lithium compound, at least one transition metal compound selected from Mn, Ni, Cr, Fe, Co and Cu, and the additive of the present invention are pulverized in a liquid medium, and these are uniformly dispersed. A lithium transition metal system for a positive electrode material for a lithium secondary battery according to the present invention comprising a slurry preparation step for obtaining a slurry, a spray drying step for spray drying the obtained slurry, and a firing step for firing the obtained spray dried body It is preferably produced by a method for producing a compound.

正極の製造のために、前記の正極活物質を単独で用いてもよく、異なる組成の1種以上を、任意の組み合わせ又は比率で併用してもよい。この場合の好ましい組み合わせとしては、LiCoOとLiNi0.33Co0.33Mn0.33などのLiMn若しくはこのMnの一部を他の遷移金属等で置換したものとの組み合わせ、あるいは、LiCoO若しくはこのCoの一部を他の遷移金属等で置換したものとの組み合わせが挙げられる。For the production of the positive electrode, the positive electrode active material may be used alone, or one or more of different compositions may be used in any combination or ratio. A preferable combination in this case is a combination of LiCoO 2 and LiMn 2 O 4 such as LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 or a part of this Mn substituted with another transition metal or the like. Or a combination with LiCoO 2 or a part of this Co substituted with another transition metal or the like.

<正極の構成と作製法>
以下に、正極の構成について述べる。本発明において、正極は、正極活物質と結着剤とを含有する正極活物質層を、集電体上に形成して作製することができる。正極活物質を用いる正極の製造は、常法により行うことができる。即ち、正極活物質と結着剤、並びに必要に応じて導電材及び増粘剤等を乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、又はこれらの材料を液体媒体に溶解又は分散させてスラリーとして、これを正極集電体に塗布し、乾燥することにより、正極活物質層を集電体上に形成されることにより正極を得ることができる。
<Configuration and manufacturing method of positive electrode>
The structure of the positive electrode will be described below. In the present invention, the positive electrode can be produced by forming a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a binder on a current collector. Manufacture of the positive electrode using a positive electrode active material can be performed by a conventional method. That is, a positive electrode active material and a binder, and if necessary, a conductive material and a thickener mixed in a dry form into a sheet form are pressure-bonded to the positive electrode current collector, or these materials are liquid media A positive electrode can be obtained by forming a positive electrode active material layer on the current collector by applying it to a positive electrode current collector and drying it as a slurry by dissolving or dispersing in a slurry.

正極活物質の、正極活物質層中の含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは82質量%以上、特に好ましくは84質量%以上である。また上限は、好ましくは99質量%以下、より好ましくは98質量%以下である。正極活物質層中の正極活物質の含有量が低いと電気容量が不十分となる場合がある。逆に含有量が高すぎると正極の強度が不足する場合がある。   The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably 80% by mass or more, more preferably 82% by mass or more, and particularly preferably 84% by mass or more. Moreover, an upper limit becomes like this. Preferably it is 99 mass% or less, More preferably, it is 98 mass% or less. If the content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is low, the electric capacity may be insufficient. Conversely, if the content is too high, the strength of the positive electrode may be insufficient.

塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ハンドプレス、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。正極活物質層の密度は、下限として好ましくは1.5g/cm以上、より好ましくは2g/cm、さらに好ましくは2.2g/cm以上であり、上限としては、好ましくは5g/cm以下、より好ましくは4.5g/cm以下、さらに好ましくは4g/cm以下の範囲である。この範囲を上回ると集電体/活物質界面付近への電解液の浸透性が低下し、特に高電流密度での充放電特性が低下し高出力が得られない場合がある。また下回ると活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大し高出力が得られない場合がある。The positive electrode active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a hand press, a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material. The density of the positive electrode active material layer is preferably 1.5 g / cm 3 or more as a lower limit, more preferably 2 g / cm 3 , still more preferably 2.2 g / cm 3 or more, and the upper limit is preferably 5 g / cm 3. It is 3 or less, more preferably 4.5 g / cm 3 or less, and further preferably 4 g / cm 3 or less. If it exceeds this range, the permeability of the electrolyte solution to the vicinity of the current collector / active material interface decreases, and the charge / discharge characteristics particularly at a high current density decrease, and a high output may not be obtained. On the other hand, if it is lower, the conductivity between the active materials is lowered, the battery resistance is increased, and a high output may not be obtained.

(導電材)
導電材としては、公知の導電材を任意に用いることができる。具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料;天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト);アセチレンブラック等のカーボンブラック;ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素材料等が挙げられる。なお、これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。導電材は、正極活物質層中に、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上であり、また上限は、通常50質量%以下、好ましくは30質量%以下、より好ましくは15質量%以下含有するように用いられる。含有量がこの範囲よりも低いと導電性が不十分となる場合がある。逆に、含有量がこの範囲よりも高いと電池容量が低下する場合がある。
(Conductive material)
A known conductive material can be arbitrarily used as the conductive material. Specific examples include metal materials such as copper and nickel; graphite such as natural graphite and artificial graphite (graphite); carbon black such as acetylene black; and carbon materials such as amorphous carbon such as needle coke. In addition, these may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. The conductive material is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more in the positive electrode active material layer, and the upper limit is usually 50% by mass or less, preferably It is used so as to contain 30% by mass or less, more preferably 15% by mass or less. If the content is lower than this range, the conductivity may be insufficient. Conversely, if the content is higher than this range, the battery capacity may decrease.

(結着剤)
正極活物質層の製造に用いる結着剤としては、特に限定されず、塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して溶解又は分散される材料であればよいが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
(Binder)
The binder used in the production of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and in the case of the coating method, any material that can be dissolved or dispersed in the liquid medium used during electrode production may be used. Resin polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyimide, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), fluorine rubber, isoprene rubber , Rubber polymers such as butadiene rubber and ethylene-propylene rubber; styrene / butadiene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / ethylene / butadiene / Ethylene copolymer, styrene Thermoplastic elastomeric polymer such as isoprene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer Soft resinous polymers such as polymers; Fluoropolymers such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymers; alkali metal ions (especially lithium ions) And a polymer composition having ion conductivity. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

正極活物質層中の結着剤の割合は、通常0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、さらに好ましくは1.5質量%以上であり、上限は、通常80質量%以下、好ましくは60質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下、最も好ましくは10質量%以下である。結着剤の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう場合がある。一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる場合がある。   The ratio of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more, more preferably 1.5% by mass or more, and the upper limit is usually 80% by mass or less, preferably Is 60% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and most preferably 10% by mass or less. When the ratio of the binder is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained and the positive electrode has insufficient mechanical strength, which may deteriorate battery performance such as cycle characteristics. On the other hand, if it is too high, battery capacity and conductivity may be reduced.

(スラリー形成溶媒)
スラリーを形成するための溶媒としては、正極活物質、導電材、結着剤、並びに必要に応じて使用される増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。水系媒体としては、例えば、水、アルコールと水との混合媒等が挙げられる。有機系媒体としては、例えば、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルナフタレン等の芳香族炭化水素類;キノリン、ピリジン等の複素環化合物;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸メチル、アクリル酸メチル等のエステル類;ジエチレントリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン等のアミン類;ジエチルエーテル、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類;N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。
(Slurry forming solvent)
As the solvent for forming the slurry, the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and a solvent capable of dissolving or dispersing the thickener used as necessary may be used. There is no restriction, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. Examples of the aqueous medium include water, a mixed medium of alcohol and water, and the like. Examples of the organic medium include aliphatic hydrocarbons such as hexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and methylnaphthalene; heterocyclic compounds such as quinoline and pyridine; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone. Esters such as methyl acetate and methyl acrylate; amines such as diethylenetriamine and N, N-dimethylaminopropylamine; ethers such as diethyl ether, propylene oxide and tetrahydrofuran (THF); N-methylpyrrolidone (NMP) Amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; and aprotic polar solvents such as hexamethylphosphalamide and dimethylsulfoxide.

特に水系媒体を用いる場合、増粘剤と、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等のラテックスを用いてスラリー化するのが好ましい。増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調製するために使用される。増粘剤としては、特に制限はないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。さらに増粘剤を添加する場合には、活物質に対する増粘剤の割合は、0.1質量%以上、好ましくは0.2質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上であり、また、上限としては5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下の範囲である。この範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。上回ると、正極活物質層に占める活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や正極活物質間の抵抗が増大する問題が生じる場合がある。   In particular, when an aqueous medium is used, it is preferable to make a slurry using a thickener and a latex such as styrene-butadiene rubber (SBR). A thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry. The thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. When a thickener is further added, the ratio of the thickener to the active material is 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more. The upper limit is 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less. Below this range, applicability may be significantly reduced. If it exceeds, the ratio of the active material in the positive electrode active material layer may decrease, and there may be a problem that the capacity of the battery decreases and a problem that the resistance between the positive electrode active materials increases.

(集電体)
正極集電体の材質としては特に制限されず、公知のものを任意に用いることができる。具体例としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料;カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が挙げられる。中でも金属材料、特にアルミニウムが好ましい。
(Current collector)
The material of the positive electrode current collector is not particularly limited, and a known material can be arbitrarily used. Specific examples include metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum; and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper. Of these, metal materials, particularly aluminum, are preferred.

集電体の形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられ、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。これらのうち、金属薄膜が好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成してもよい。薄膜の厚さは任意であるが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、また上限は、通常1mm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下である。薄膜がこの範囲よりも薄いと集電体として必要な強度が不足する場合がある。逆に、薄膜がこの範囲よりも厚いと取り扱い性が損なわれる場合がある。   Examples of the shape of the current collector include metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punch metal, and foam metal in the case of a metal material. A thin film, a carbon cylinder, etc. are mentioned. Of these, metal thin films are preferred. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape. Although the thickness of the thin film is arbitrary, it is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and the upper limit is usually 1 mm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. If the thin film is thinner than this range, the strength required for the current collector may be insufficient. Conversely, if the thin film is thicker than this range, the handleability may be impaired.

また、集電体の表面に導電助剤が塗布されていることも、集電体と正極活物質層の電子接触抵抗を低下させる観点で好ましい。導電助剤としては、炭素や、金、白金、銀等の貴金属類が挙げられる。
集電体と正極活物質層の厚さの比は特には限定されないが、(電解液注液直前の片面の正極活物質層の厚さ)/(集電体の厚さ)の値が20以下であることが好ましく、より好ましくは15以下、最も好ましくは10以下であり、下限は、0.5以上が好ましく、より好ましくは0.8以上、最も好ましくは1以上の範囲である。この範囲を上回ると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じる場合がある。この範囲を下回ると、正極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。
Moreover, it is also preferable from the viewpoint of reducing the electronic contact resistance between the current collector and the positive electrode active material layer that a conductive additive is applied to the surface of the current collector. Examples of the conductive assistant include noble metals such as carbon, gold, platinum, and silver.
The ratio of the thickness of the current collector to the positive electrode active material layer is not particularly limited, but the value of (thickness of the positive electrode active material layer on one side immediately before electrolyte injection) / (thickness of the current collector) is 20 The lower limit is preferably 15 or less, most preferably 10 or less, and the lower limit is preferably 0.5 or more, more preferably 0.8 or more, and most preferably 1 or more. Above this range, the current collector may generate heat due to Joule heat during high current density charge / discharge. Below this range, the volume ratio of the current collector to the positive electrode active material increases and the battery capacity may decrease.

(電極面積)
本発明の非水系電解液二次電池において、高出力かつ高温時の安定性を高める観点から、正極活物質層の面積は、電池外装ケースの外表面積に対して大きくすることが好ましい。具体的には、二次電池の外装の表面積に対する正極の電極面積の総和が面積比で15倍以上とすることが好ましく、さらに40倍以上とすることがより好ましい。外装ケースの外表面積とは、有底角型形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分の縦と横と厚さの寸法から計算で求める総面積をいう。有底円筒形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分を円筒として近似する幾何表面積である。正極の電極面積の総和とは、負極活物質を含む合材層に対向する正極合材層の幾何表面積であり、集電体箔を介して両面に正極合材層を形成してなる構造では、それぞれの面を別々に算出する面積の総和をいう。
(Electrode area)
In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the area of the positive electrode active material layer is preferably larger than the outer surface area of the battery outer case from the viewpoint of increasing the stability at high output and high temperature. Specifically, the sum of the electrode areas of the positive electrode with respect to the surface area of the exterior of the secondary battery is preferably 15 times or more, and more preferably 40 times or more. The outer surface area of the outer case is the total area obtained by calculation from the vertical, horizontal, and thickness dimensions of the case part filled with the power generation element excluding the protruding part of the terminal in the case of a bottomed square shape. . In the case of a bottomed cylindrical shape, the geometric surface area approximates the case portion filled with the power generation element excluding the protruding portion of the terminal as a cylinder. The total electrode area of the positive electrode is the geometric surface area of the positive electrode mixture layer facing the mixture layer containing the negative electrode active material. , The sum of the areas where each surface is calculated separately.

(正極板の厚さ)
正極板の厚さは特に限定されないが、高容量かつ高出力の観点から、芯材の金属箔厚さを差し引いた合材層の厚さは、集電体の片面に対して下限として、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上で、上限としては、好ましくは500μm以下、より好ましくは450μm以下である。
(Thickness of positive plate)
The thickness of the positive electrode plate is not particularly limited, but from the viewpoint of high capacity and high output, the thickness of the composite layer obtained by subtracting the metal foil thickness of the core material is preferably as a lower limit with respect to one side of the current collector. Is 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, and the upper limit is preferably 500 μm or less, more preferably 450 μm or less.

(正極板の表面被覆)
また、上記正極板の表面に、これとは異なる組成の物質が付着したものを用いてもよい。表面付着物質としては酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、炭素等が挙げられる。
(Positive electrode surface coating)
Moreover, you may use what adhered the substance of the composition different from this to the surface of the said positive electrode plate. Surface adhering substances include aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, bismuth oxide, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate And sulfates such as aluminum sulfate, carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate, and magnesium carbonate, and carbon.

3.負極
以下に負極に使用される負極活物質について述べる。負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、特に制限はなく、具体例としては炭素質材料、合金系材料、リチウム含有金属複合酸化物材料等が挙げられるが、炭素質材料を用いる場合は、菱面体晶率が0%以上35%以下である黒鉛粒子からなる負極活物質を少なくとも1種類以上含有すると好ましい。これらは1種を単独で用いてもよく、また2種以上を任意に組み合わせて併用してもよい。
3. Negative electrode The negative electrode active material used for the negative electrode is described below. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions, and specific examples include carbonaceous materials, alloy-based materials, lithium-containing metal composite oxide materials, and the like. However, when a carbonaceous material is used, it is preferable to contain at least one negative electrode active material composed of graphite particles having a rhombohedral crystal ratio of 0% to 35%. These may be used individually by 1 type, and may be used together combining 2 or more types arbitrarily.

<負極活物質>
負極活物質としては、炭素質材料、合金系材料、リチウム含有金属複合酸化物材料ならびにこれらの混合物等が挙げられる。
負極活物質として用いられる炭素質材料としては、
(1)天然黒鉛、
(2)人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質を400〜3200℃の範囲で1回以上熱処理した炭素質材料、
(3)負極活物質層が少なくとも2種以上の異なる結晶性を有する炭素質からなり、かつ/又はその異なる結晶性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料、
(4)負極活物質層が少なくとも2種以上の異なる配向性を有する炭素質からなり、かつ/又はその異なる配向性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料、
から選ばれるものが、初期不可逆容量、高電流密度充放電特性のバランスがよく好ましい。また、(1)〜(4)の炭素質材料は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
<Negative electrode active material>
Examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials, alloy materials, lithium-containing metal composite oxide materials, and mixtures thereof.
As a carbonaceous material used as a negative electrode active material,
(1) natural graphite,
(2) a carbonaceous material obtained by heat-treating an artificial carbonaceous material and an artificial graphite material at least once in the range of 400 to 3200 ° C;
(3) a carbonaceous material in which the negative electrode active material layer is made of carbonaceous materials having at least two or more different crystallinities and / or has an interface in contact with the different crystalline carbonaceous materials,
(4) A carbonaceous material in which the negative electrode active material layer is made of carbonaceous materials having at least two or more different orientations and / or has an interface in contact with the carbonaceous materials having different orientations,
Is preferably a good balance between initial irreversible capacity and high current density charge / discharge characteristics. Moreover, the carbonaceous materials (1) to (4) may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.

上記(2)の人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質としては、天然黒鉛、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチ、石油系ピッチ及びこれらピッチを酸化処理したもの、ニードルコークス、ピッチコークス及びこれらを一部黒鉛化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等の有機物の熱分解物、炭化可能な有機物及びこれらの炭化物、又は炭化可能な有機物をベンゼン、トルエン、キシレン、キノリン、n−へキサン等の低分子有機溶媒に溶解させた溶液及びこれらの炭化物等が挙げられる。   Examples of the artificial carbonaceous material and artificial graphite material of (2) above include natural graphite, coal-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch, petroleum-based pitch, those obtained by oxidizing these pitches, needle coke, pitch coke and Carbon materials that are partially graphitized, furnace black, acetylene black, organic pyrolysis products such as pitch-based carbon fibers, carbonizable organic materials and their carbides, or carbonizable organic materials are benzene, toluene, xylene, quinoline And a solution dissolved in a low-molecular organic solvent such as n-hexane, and carbides thereof.

負極活物質として用いられる合金系材料としては、リチウムを吸蔵・放出可能であれば、リチウム単体、リチウム合金を形成する単体金属及び合金、又はそれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硫化物若しくはリン化物等の化合物のいずれであってもよく、特に制限されない。リチウム合金を形成する単体金属及び合金としては、13族及び14族の金属・半金属元素(即ち炭素を除く)を含む材料であることが好ましく、より好ましくはアルミニウム、ケイ素及びスズ(以下、「特定金属元素」と略記する場合がある)の単体金属及びこれら原子を含む合金又は化合物である。   As an alloy material used as the negative electrode active material, as long as lithium can be occluded / released, lithium alone, simple metals and alloys forming lithium alloys, or oxides, carbides, nitrides, silicides, sulfides thereof Any of compounds such as products or phosphides may be used and is not particularly limited. The single metal and alloy forming the lithium alloy are preferably materials containing group 13 and group 14 metal / metalloid elements (that is, excluding carbon), more preferably aluminum, silicon and tin (hereinafter referred to as “ Simple metals) and alloys or compounds containing these atoms (sometimes abbreviated as “specific metal elements”).

特定金属元素から選ばれる少なくとも1種の原子を有する負極活物質としては、いずれか1種の特定金属元素の金属単体、2種以上の特定金属元素からなる合金、1種又は2種以上の特定金属元素とその他の1種又は2種以上の金属元素とからなる合金、並びに、1種又は2種以上の特定金属元素を含有する化合物、及びその化合物の酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硫化物若しくはリン化物等の複合化合物が挙げられる。負極活物質としてこれらの金属単体、合金又は金属化合物を用いることで、電池の高容量化が可能である。   As a negative electrode active material having at least one kind of atom selected from a specific metal element, a metal simple substance of any one specific metal element, an alloy composed of two or more specific metal elements, one type or two or more specific types Alloys comprising metal elements and one or more other metal elements, as well as compounds containing one or more specific metal elements, and oxides, carbides, nitrides and silicides of the compounds And composite compounds such as sulfides or phosphides. By using these simple metals, alloys or metal compounds as the negative electrode active material, the capacity of the battery can be increased.

また、これらの複合化合物が、金属単体、合金又は非金属元素等の数種の元素と複雑に結合した化合物も挙げられる。具体的には、例えばケイ素やスズでは、これらの元素と負極として動作しない金属との合金を用いることができる。例えば、スズの場合、スズとケイ素以外で負極として作用する金属と、さらに負極として動作しない金属と、非金属元素との組み合わせで5〜6種の元素を含むような複雑な化合物も用いることができる。   In addition, a compound in which these complex compounds are complexly bonded to several kinds of elements such as a simple metal, an alloy, or a nonmetallic element is also included. Specifically, for example, in silicon and tin, an alloy of these elements and a metal that does not operate as a negative electrode can be used. For example, in the case of tin, a complex compound containing 5 to 6 kinds of elements in combination with a metal that acts as a negative electrode other than tin and silicon, a metal that does not operate as a negative electrode, and a nonmetallic element may be used. it can.

これらの負極活物質の中でも、電池にしたときに単位質量当りの容量が大きいことから、いずれか1種の特定金属元素の金属単体、2種以上の特定金属元素の合金、特定金属元素の酸化物、炭化物、窒化物等が好ましく、特に、ケイ素及び/又はスズの金属単体、合金、酸化物や炭化物、窒化物等が、単位質量当りの容量及び環境負荷の観点から好ましい。   Among these negative electrode active materials, since the capacity per unit mass is large when a battery is formed, any one simple metal of a specific metal element, an alloy of two or more specific metal elements, oxidation of a specific metal element In particular, silicon and / or tin metal simple substance, alloy, oxide, carbide, nitride and the like are preferable from the viewpoint of capacity per unit mass and environmental load.

負極活物質として用いられるリチウム含有金属複合酸化物材料としては、リチウムを吸蔵・放出可能であれば、特に制限されないが、高電流密度充放電特性の点からチタン及びリチウムを含有する材料が好ましく、より好ましくはチタンを含むリチウム含有複合金属酸化物材料が好ましく、さらにリチウムとチタンの複合酸化物(以下、「リチウムチタン複合酸化物」と略記する場合がある)である。即ちスピネル構造を有するリチウムチタン複合酸化物を、非水系電解液二次電池用負極活物質に含有させて用いると、出力抵抗が大きく低減するので特に好ましい。   The lithium-containing metal composite oxide material used as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium, but a material containing titanium and lithium is preferable from the viewpoint of high current density charge / discharge characteristics, A lithium-containing composite metal oxide material containing titanium is more preferable, and a composite oxide of lithium and titanium (hereinafter sometimes abbreviated as “lithium titanium composite oxide”). That is, it is particularly preferable to use a lithium titanium composite oxide having a spinel structure in a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery because the output resistance is greatly reduced.

また、リチウムチタン複合酸化物のリチウムやチタンが、他の金属元素、例えば、Na、K、Co、Al、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、Cu、Zn及びNbからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素で置換されているものも好ましい。
上記金属酸化物が、一般式(A)で表されるリチウムチタン複合酸化物であり、一般式(A)中、0.7≦x≦1.5、1.5≦y≦2.3、0≦z≦1.6であることが、リチウムイオンのドープ・脱ドープの際の構造が安定であることから好ましい。
In addition, lithium or titanium of the lithium titanium composite oxide is at least selected from the group consisting of other metal elements such as Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn, and Nb. Those substituted with one element are also preferred.
The metal oxide is a lithium titanium composite oxide represented by the general formula (A). In the general formula (A), 0.7 ≦ x ≦ 1.5, 1.5 ≦ y ≦ 2.3, It is preferable that 0 ≦ z ≦ 1.6 because the structure upon doping and dedoping of lithium ions is stable.

LiTi ・・・(A)
[一般式(A)中、Mは、Na、K、Co、Al、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、Cu、Zn及びNbからなる群より選択される少なくとも1種の元素を表わす。]
上記の一般式(A)で表される組成の中でも、
(a)1.2≦x≦1.4、1.5≦y≦1.7、z=0
(b)0.9≦x≦1.1、1.9≦y≦2.1、z=0
(c)0.7≦x≦0.9、2.1≦y≦2.3、z=0
の構造が、電池性能のバランスが良好なため特に好ましい。
Li x Ti y M z O 4 (A)
[In the general formula (A), M represents at least one element selected from the group consisting of Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn, and Nb. ]
Among the compositions represented by the general formula (A),
(A) 1.2 ≦ x ≦ 1.4, 1.5 ≦ y ≦ 1.7, z = 0
(B) 0.9 ≦ x ≦ 1.1, 1.9 ≦ y ≦ 2.1, z = 0
(C) 0.7 ≦ x ≦ 0.9, 2.1 ≦ y ≦ 2.3, z = 0
This structure is particularly preferable because of a good balance of battery performance.

上記化合物の特に好ましい代表的な組成は、(a)ではLi4/3Ti5/3、(b)ではLiTi、(c)ではLi4/5Ti11/5である。また、Z≠0の構造については、例えば、Li4/3Ti4/3Al1/3が好ましいものとして挙げられる。Particularly preferred representative compositions of the above compounds are Li 4/3 Ti 5/3 O 4 in (a), Li 1 Ti 2 O 4 in (b), and Li 4/5 Ti 11/5 O in (c). 4 . As for the structure of Z ≠ 0, for example, Li 4/3 Ti 4/3 Al 1/3 O 4 is preferable.

[菱面体晶率]
本発明で定義される菱面体晶率は、X線広角回折法(XRD)による菱面体晶構造黒鉛層(ABCスタッキング層)と六方晶構造黒鉛層(ABスタッキング層)の割合から次式を用いて求めることができる。
菱面体晶率(%)=XRDのABC(101)ピークの積分強度÷
XRDのAB(101)ピーク積分強度×100
ここで、本発明の黒鉛粒子の菱面体晶率は、通常0%以上、好ましくは0%より大きく、より好ましくは3%以上、更に好ましくは5%以上、特に好ましくは12%以上、また、通常35%以下、好ましくは27%以下、更に好ましくは24%以下、特に好ましくは20%以下の範囲である。ここで、菱面体晶率が0%とは、ABCスタッキング層に由来するXRDピークが全く検出されないことを指す。また0%より大きいとは、ABCスタッキング層に由来するXRDピークが僅かでも検出されていることを指す。
[Rhombohedral crystal ratio]
The rhombohedral crystal ratio defined in the present invention is expressed by the following formula based on the ratio of rhombohedral structure graphite layer (ABC stacking layer) and hexagonal structure graphite layer (AB stacking layer) by X-ray wide angle diffraction (XRD). Can be obtained.
Rhombohedral crystal ratio (%) = integrated intensity of ABC (101) peak of XRD ÷
XRD AB (101) peak integrated intensity × 100
Here, the rhombohedral crystal ratio of the graphite particles of the present invention is usually 0% or more, preferably more than 0%, more preferably 3% or more, still more preferably 5% or more, particularly preferably 12% or more, Usually, it is 35% or less, preferably 27% or less, more preferably 24% or less, and particularly preferably 20% or less. Here, the rhombohedral crystal ratio of 0% indicates that no XRD peak derived from the ABC stacking layer is detected. On the other hand, “greater than 0%” means that even a slight XRD peak derived from the ABC stacking layer is detected.

菱面体晶率が大きすぎると、黒鉛粒子の結晶構造中に欠陥が多く含まれているので、Liの挿入量が減少し高容量が得られ難い傾向がある。また、前記欠陥によってサイクル中に電解液が分解するため、サイクル特性が低下する傾向がある。これに対し、菱面体晶率が本発明の範囲内であれば、例えば、黒鉛粒子の結晶構造中に欠陥が少なく電解液との反応性が小さく、サイクル中の電解液の消耗が少なくサイクル特性に優れるので好ましい。   If the rhombohedral crystal ratio is too large, many defects are contained in the crystal structure of the graphite particles, so that the amount of Li inserted tends to decrease and it is difficult to obtain a high capacity. In addition, since the electrolyte is decomposed during the cycle due to the defects, the cycle characteristics tend to deteriorate. On the other hand, if the rhombohedral crystal ratio is within the range of the present invention, for example, the crystal structure of the graphite particles has few defects and low reactivity with the electrolytic solution, and the consumption of the electrolytic solution during the cycle is small and the cycle characteristics. It is preferable because it is excellent.

菱面体晶率を求めるためのXRDの測定方法は、以下の通りである。
0.2mmの試料板に黒鉛粉体が配向しないように充填し、X線回折装置(例えば、PANalytical社製 X’Pert Pro MPDでCuKα線にて、出力45kV、40mA)で測定する。得られた回折パターンを使用し解析ソフトJADE5.0を用い、非対称ピアソンVII関数を用いたプロファイルフィッティングにより前記ピーク積分強度をそれぞれ算出し、前記式から菱面体晶率を求める。
The XRD measurement method for determining the rhombohedral crystal ratio is as follows.
A 0.2 mm sample plate is packed so that the graphite powder is not oriented, and measured with an X-ray diffractometer (for example, X'Pert Pro MPD manufactured by PANalytical, with CuKα ray, output 45 kV, 40 mA). Using the obtained diffraction pattern, the peak integrated intensity is calculated by profile fitting using the asymmetric Pearson VII function using analysis software JADE5.0, and the rhombohedral crystal ratio is obtained from the above formula.

X線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット :
ソーラースリット 0.04度
発散スリット 0.5度
横発散マスク 15mm
散乱防止スリット 1度
・測定範囲及びステップ角度/計測時間:
(101)面:41度≦2θ≦47.5度 0.3度/60秒
・バックグラウンド補正:42.7から45.5度の間を直線で結び、バックグラウンドとし差し引く。
・菱面体晶構造黒鉛粒子層のピーク:43.4度付近のピークのことを指す。
・六方晶構造黒鉛粒子層のピーク:44.5度付近のピークのことを指す。
The X-ray diffraction measurement conditions are as follows. “2θ” indicates a diffraction angle.
・ Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator ・ Slit:
Solar slit 0.04 degree divergence slit 0.5 degree side divergence mask 15mm
Anti-scattering slit 1 degree ・ Measurement range and step angle / measurement time:
(101) plane: 41 ° ≦ 2θ ≦ 47.5 ° 0.3 ° / 60 seconds. Background correction: A line between 42.7 and 45.5 ° is connected by a straight line and subtracted as background.
-Peak of rhombohedral-structure graphite particle layer: refers to a peak around 43.4 degrees.
-Peak of hexagonal structure graphite particle layer: It indicates a peak around 44.5 degrees.

上記範囲の菱面体晶率を有する黒鉛粒子を得る方法は、従来の技術を用いて製造する方法を採用することが可能であり、特に限定されないが、黒鉛粒子を500℃以上の温度で熱処理することにより製造することが好ましい。また、衝撃力を主体に粒子の相互作用も含めた圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を黒鉛粒子に与えることも好ましい。その他、機械的作用の強度、処理時間、繰り返しの有無などを変えることでも、菱面体晶率を調整することが可能である。菱面体晶率を調整するための具体的な装置としては、ケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された炭素材料に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与え、表面処理を行なう装置が好ましい。また、炭素材料を循環させることによって機械的作用を繰り返して与える機構を有するもの、若しくは、循環機構を有しないが装置を複数台連結させ処理する機構を有するものであるのが好ましい。好ましい装置の一例として、(株)奈良機械製作所製のハイブリダイゼーションシステムなどを挙げることができる。   A method for obtaining graphite particles having a rhombohedral crystal ratio in the above range can employ a method of manufacturing using conventional techniques, and is not particularly limited, but the graphite particles are heat-treated at a temperature of 500 ° C. or higher. It is preferable to manufacture by this. It is also preferable to give the graphite particles mechanical action such as compression, friction, shearing force, etc. including the interaction of particles mainly with impact force. In addition, the rhombohedral crystal ratio can be adjusted by changing the strength of the mechanical action, the processing time, the presence or absence of repetition, and the like. As a specific device for adjusting the rhombohedral crystal ratio, there is a rotor with a large number of blades installed inside the casing, and the rotor rotates at a high speed, thereby impacting the carbon material introduced inside. An apparatus that applies a mechanical action such as compression, friction, shearing force, etc. and performs surface treatment is preferable. Moreover, it is preferable to have a mechanism that repeatedly gives a mechanical action by circulating a carbon material, or a mechanism that does not have a circulation mechanism but connects a plurality of apparatuses. As an example of a preferable apparatus, there can be mentioned a hybridization system manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.

また、前記機械的作用を与えた後に熱処理を加えることがより好ましい。
更に前記機械的作用を与えた後に炭素前駆体と複合化し700℃以上の温度で熱処理を加えることが特に好ましい。
Further, it is more preferable to apply a heat treatment after applying the mechanical action.
Further, it is particularly preferable that after applying the mechanical action, it is combined with a carbon precursor and subjected to heat treatment at a temperature of 700 ° C. or higher.

[負極活物質の具体的態様]
負極活物質の具体的態様としては、例えば、(a)核黒鉛と炭素の複合体及び/又は混合物からなる菱面体晶率が0%以上35%以下の黒鉛粒子、(b)核黒鉛と黒鉛の複合体及び/又は混合物からなる菱面体晶率が0%以上35%以下の黒鉛粒子、(c)菱面体晶率が0%以上35%以下である黒鉛粒子、並びに(a)〜(c)の混合物などが挙げられる。
[Specific Embodiment of Negative Electrode Active Material]
Specific embodiments of the negative electrode active material include, for example, (a) graphite particles having a rhombohedral crystal ratio of 0% to 35% composed of a composite and / or mixture of nuclear graphite and carbon, and (b) nuclear graphite and graphite. Graphite particles having a rhombohedral crystal ratio of 0% to 35%, (c) graphite particles having a rhombohedral crystal ratio of 0% to 35%, and (a) to (c) ) And the like.

ここで、前記核黒鉛としては前述の天然黒鉛や人造黒鉛などが挙げられる。また、核黒鉛としての天然黒鉛は球状天然黒鉛が好ましい(本明細書では、球状天然黒鉛を球形化黒鉛ともいう)。
例えば、(a)と(b)を組み合わせた混合物の場合、(a)の複合体及び/又は混合物に対して、(b)の複合体及び/又は混合物の割合は、通常5wt%以上、好ましくは10wt%以上、より好ましくは15wt%以上である。また、通常95wt%以下、好ましくは90wt%以下、より好ましくは85wt%以下である。(b)の混合割合が少なすぎると、不可逆容量が大きくなり電池容量が減少する傾向があり、混合割合が多すぎると低温でのLi受入れ性が低下する傾向がある。
Here, examples of the nuclear graphite include the aforementioned natural graphite and artificial graphite. The natural graphite as the core graphite is preferably spherical natural graphite (in this specification, spherical natural graphite is also referred to as spheroidized graphite).
For example, in the case of a mixture of (a) and (b), the ratio of the complex and / or mixture of (b) to the complex and / or mixture of (a) is usually 5 wt% or more, preferably Is 10 wt% or more, more preferably 15 wt% or more. Moreover, it is 95 wt% or less normally, Preferably it is 90 wt% or less, More preferably, it is 85 wt% or less. When the mixing ratio of (b) is too small, the irreversible capacity tends to increase and the battery capacity tends to decrease, and when the mixing ratio is too large, the Li acceptability at low temperatures tends to decrease.

(a)と(c)を組み合わせた混合物の場合、(a)の複合体及び/又は混合物に対して、(c)の黒鉛粒子の割合は、通常5wt%以上、好ましくは10wt%以上、より好ましくは15wt%以上である。また、通常70wt%以下、好ましくは60wt%以下、より好ましくは50wt%以下である。(c)の混合割合が少なすぎると、電池容量を大きくするために電極を高密度にプレスする時にプレス荷重が高くなり高密度化し難い懸念があり、多すぎると不可逆容量が大きくなり電池容量が減少する虞がある。   In the case of a mixture of (a) and (c), the ratio of the graphite particles of (c) to the composite and / or mixture of (a) is usually 5 wt% or more, preferably 10 wt% or more. Preferably it is 15 wt% or more. Moreover, it is 70 wt% or less normally, Preferably it is 60 wt% or less, More preferably, it is 50 wt% or less. If the mixing ratio of (c) is too small, there is a concern that when the electrode is pressed at a high density in order to increase the battery capacity, there is a concern that the press load becomes high and it is difficult to increase the density. May decrease.

(b)と(c)を組み合わせた混合物の場合、(b)の複合体及び/又は混合物に対して、(c)の黒鉛粒子の割合は、通常5wt%以上、好ましくは10wt%以上、より好ましくは20wt%以上である。また、通常70wt%以下、好ましくは60wt%以下、より好ましくは50wt%以下である。(c)の混合割合が少なすぎると、電池容量を大きくするために電極を高密度にプレスする時にプレス荷重が高くなり高密度化し難い傾向があり、多すぎると不可逆容量が大きくなり電池容量が減少する傾向がある。   In the case of a mixture of (b) and (c), the ratio of the graphite particles of (c) to the composite and / or mixture of (b) is usually 5 wt% or more, preferably 10 wt% or more. Preferably it is 20 wt% or more. Moreover, it is 70 wt% or less normally, Preferably it is 60 wt% or less, More preferably, it is 50 wt% or less. If the mixing ratio of (c) is too small, the electrode load tends to be high when the electrodes are pressed at a high density in order to increase the battery capacity, and the density tends to be difficult to increase. There is a tendency to decrease.

これらの組み合わせとして、(a)の複合体と(b)の複合体の組み合わせ、(a)の複合体と(c)の黒鉛粒子の組み合わせ、(b)の複合体と(c)の黒鉛粒子の組み合わせが好ましく、(a)の複合体と(b)の複合体の組み合わせ、(a)の複合体と(c)の黒鉛粒子の組み合わせが、高密度電極が作製し易く、導電パスが確保され易くサイクル特性に優れるのでより好ましい。   As a combination of these, the combination of the composite of (a) and the composite of (b), the combination of the composite of (a) and the graphite particles of (c), the composite of (b) and the graphite particles of (c) The combination of (a) and (b), and the combination of (a) and (c) graphite particles make it easy to produce a high-density electrode and secure a conductive path. It is more preferable because it is easily processed and has excellent cycle characteristics.

また、本発明に係る負極は、菱面体晶率が上記範囲を満たさない黒鉛粒子を含有してもよい。上記黒鉛粒子を菱面体晶率が0%以上35%以下の範囲外である他の黒鉛と混合する場合、通常、本発明の黒鉛粒子質量に対して、他の黒鉛は、通常2wt%以上、好ましくは5wt%以上、より好ましくは10wt%以上である。また、通常50wt%以下、好ましくは45wt%以下、より好ましくは40wt%以下である。他の黒鉛が少なすぎると他の黒鉛を混合した効果が得られにくい傾向があり、多すぎると本発明の効果が小さくなる傾向がある。   The negative electrode according to the present invention may contain graphite particles whose rhombohedral crystal ratio does not satisfy the above range. When the graphite particles are mixed with other graphite having a rhombohedral crystal ratio outside the range of 0% or more and 35% or less, the other graphite is usually 2 wt% or more with respect to the graphite particle mass of the present invention. Preferably it is 5 wt% or more, More preferably, it is 10 wt% or more. Moreover, it is 50 wt% or less normally, Preferably it is 45 wt% or less, More preferably, it is 40 wt% or less. If the amount of other graphite is too small, the effect of mixing other graphite tends to be difficult to obtain, and if it is too large, the effect of the present invention tends to be small.

また、負極活物質が(a)及び/又は(b)を含む場合、これらの複合体を構成する核黒鉛の菱面体晶率は、黒鉛粒子と同様に通常0%以上、好ましくは3%以上、更に好ましくは5%以上、また、通常35%以下、好ましくは27%以下、更に好ましくは24%以下、特に好ましくは20%以下の範囲である。これらの複合体を構成する核黒鉛の菱面体晶率は、前記の黒鉛粒子と同様な方法で求めることができる。   When the negative electrode active material contains (a) and / or (b), the rhombohedral crystal ratio of the nuclear graphite constituting these composites is usually 0% or more, preferably 3% or more, like the graphite particles. More preferably, it is 5% or more, usually 35% or less, preferably 27% or less, more preferably 24% or less, and particularly preferably 20% or less. The rhombohedral crystal ratio of the nuclear graphite constituting these composites can be determined by the same method as that for the graphite particles.

(a)核黒鉛と炭素の複合体及び/又は混合物からなる菱面体晶率が0%以上35%以下の黒鉛粒子
核黒鉛と炭素の複合体及び/又は混合物からなる菱面体晶率が0%以上35%以下の黒鉛粒子とは、例えば、核黒鉛に炭素前駆体を被覆又は結合し、その後600℃〜2200℃にて焼成すること、又はCVD(Chemical Vapor Deposition)法により蒸着したりする
こと、などで得ることができる。
前記複合体とは、核黒鉛に炭素が被覆又は結合し、かつ菱面体晶率が前記範囲内にある黒鉛粒子のことを指す。また、炭素の被覆率は、通常1質量%以上、好ましくは、2質量%以上であり、通常15質量%以下、好ましくは10質量%以下である。
(A) Graphite particles having a rhombohedral crystal ratio of 0% to 35% composed of a composite and / or mixture of nuclear graphite and carbon. A rhombohedral crystal ratio composed of a composite and / or a mixture of nuclear graphite and carbon is 0%. More than 35% of graphite particles are, for example, coating or bonding a carbon precursor to nuclear graphite and then firing at 600 ° C. to 2200 ° C., or vapor deposition by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. , Etc.
The composite refers to graphite particles in which carbon is coated or bonded to nuclear graphite and the rhombohedral crystal ratio is within the above range. The coverage of carbon is usually 1% by mass or more, preferably 2% by mass or more, and usually 15% by mass or less, preferably 10% by mass or less.

本発明の被覆率とは、核黒鉛質量と焼成後の炭素前駆体由来の炭素質量などから、次式を用いて計算できる。
被覆率(質量%)=炭素質量÷(核黒鉛質量+炭素質量)×100
また、前記混合物とは、例えば、菱面体晶率が0%以上35%以下の黒鉛粒子と炭素が被覆や結合のない状態で任意の割合で混合しているもののことを指す。
The coverage of the present invention can be calculated using the following formula from the mass of nuclear graphite and the mass of carbon derived from the carbon precursor after firing.
Coverage (mass%) = carbon mass ÷ (nuclear graphite mass + carbon mass) × 100
The mixture refers to, for example, a mixture of graphite particles having a rhombohedral crystal ratio of 0% or more and 35% or less and carbon in an arbitrary ratio without being covered or bonded.

(b)核黒鉛と黒鉛の複合体及び/又は混合物からなる菱面体晶率が0%以上35%以下の黒鉛粒子
核黒鉛と黒鉛の複合体及び/又は混合物からなる菱面体晶率が0%以上35%以下の黒鉛粒子とは、例えば、核黒鉛に炭素前駆体を被覆又は結合し、その後2300℃以上〜3200℃以下の温度で黒鉛化することで得ることができる。
前記複合体とは、核黒鉛に易黒鉛及び/又は難黒鉛が被覆又は結合し、かつ菱面体晶率が0%以上35%以下である黒鉛粒子のことを指す。
また、黒鉛の被覆率は、通常1質量%以上、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上であり、通常50質量%以下、好ましくは30質量%以下である。
(B) Graphite particles having a rhombohedral crystal ratio of 0% or more and 35% or less composed of a composite and / or mixture of nuclear graphite and graphite. The 35% or less graphite particles can be obtained, for example, by coating or bonding a carbon precursor to nuclear graphite and then graphitizing at a temperature of 2300 ° C. to 3200 ° C.
The composite refers to graphite particles in which easy graphite and / or hard graphite is coated or bonded to nuclear graphite and rhombohedral crystallinity is 0% or more and 35% or less.
The coverage of graphite is usually 1% by mass or more, preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and usually 50% by mass or less, preferably 30% by mass or less.

本発明でいう被覆率とは、核黒鉛質量と黒鉛化後の炭素前駆体由来の黒鉛質量などから、次式を用いて計算できる。
被覆率(質量%)=前駆体由来黒鉛質量÷(核黒鉛質量+前駆体由来黒鉛質量)×100
また、前記混合物とは、例えば、菱面体晶率が0%以上35%以下である黒鉛粒子と黒鉛が被覆や結合のない状態で任意の割合で混合しているもののことを指す。
The coverage referred to in the present invention can be calculated from the mass of nuclear graphite and the mass of graphite derived from the carbon precursor after graphitization using the following formula.
Coverage (mass%) = precursor-derived graphite mass ÷ (nuclear graphite mass + precursor-derived graphite mass) × 100
The mixture refers to, for example, a mixture of graphite particles having a rhombohedral crystal ratio of 0% or more and 35% or less and graphite in an arbitrary ratio without being covered or bonded.

(c)菱面体晶率が0%以上35%以下である黒鉛粒子
菱面体晶率が0%以上35%以下である黒鉛粒子とは、前記(a)、(b)の構造を含まない、菱面体晶率が0%以上35%以下である黒鉛粒子のみからなるもののことを指す。具体的には、力学的エネルギー処理を施した核黒鉛であって、炭素及び/又は黒鉛を複合化、又は混合していない黒鉛粒子を指す。更に、この菱面体晶率が0%以上35%以下である黒鉛粒子を400℃〜3200℃にて焼成した黒鉛粒子を用いることもできる。
(C) Graphite particles having a rhombohedral crystal ratio of 0% or more and 35% or less The graphite particles having a rhombohedral crystal ratio of 0% or more and 35% or less do not include the structures (a) and (b). It refers to those consisting only of graphite particles having a rhombohedral crystal ratio of 0% or more and 35% or less. Specifically, it is nuclear graphite that has been subjected to mechanical energy treatment, and refers to graphite particles that are not compounded or mixed with carbon and / or graphite. Further, graphite particles obtained by firing graphite particles having a rhombohedral crystal ratio of 0% to 35% at 400 ° C. to 3200 ° C. can also be used.

前記黒鉛粒子は一種類で構成されていてもよいし、形態や粒径の異なる複数の黒鉛粒子から構成されていてもよい。   The graphite particles may be composed of one kind, or may be composed of a plurality of graphite particles having different forms and particle sizes.

<炭素質材料の物性>
負極活物質として炭素質材料を用いる場合、以下の物性を有するものであることが望ましい。
(X線パラメータ)
炭素質材料の学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)が、0.335nm以上であることが好ましく、また、通常0.360nm以下であり、0.350nm以下が好ましく、0.345nm以下がさらに好ましい。また、学振法によるX線回折で求めた炭素質材料の結晶子サイズ(Lc)は、1.0nm以上であることが好ましく、中でも1.5nm以上であることがさらに好ましい。
<Physical properties of carbonaceous materials>
When using a carbonaceous material as a negative electrode active material, it is desirable to have the following physical properties.
(X-ray parameters)
The d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method of carbonaceous material is preferably 0.335 nm or more, and is usually 0.360 nm or less, 0 350 nm or less is preferable, and 0.345 nm or less is more preferable. Further, the crystallite size (Lc) of the carbonaceous material obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 1.0 nm or more, and more preferably 1.5 nm or more.

(体積基準平均粒径)
炭素質材料の体積基準平均粒径は、レーザー回折・散乱法により求めた体積基準の平均粒径(メジアン径)であり、通常1μm以上であり、3μm以上が好ましく、5μm以上がさらに好ましく、7μm以上が特に好ましく、また、通常100μm以下であり、50μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましく、30μm以下がさらに好ましく、25μm以下が特に好ましい。
(Volume-based average particle size)
The volume-based average particle diameter of the carbonaceous material is a volume-based average particle diameter (median diameter) obtained by a laser diffraction / scattering method, and is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and 7 μm. The above is particularly preferable, and is usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, further preferably 30 μm or less, and particularly preferably 25 μm or less.

体積基準平均粒径が上記範囲を下回ると、不可逆容量が増大して、初期の電池容量の損失を招くことになる場合がある。また、上記範囲を上回ると、塗布により電極を作製する際に、不均一な塗面になりやすく、電池製作工程上望ましくない場合がある。
体積基準平均粒径の測定は、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20量体)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約10mL)に炭素粉末を分散させて、レーザー回折・散乱式粒度分布計(堀場製作所社製LA−700)を用いて行なう。該測定で求められるメジアン径を、炭素質材料の体積基準平均粒径と定義する。
If the volume-based average particle size is below the above range, the irreversible capacity may increase, leading to loss of initial battery capacity. On the other hand, when the above range is exceeded, when an electrode is produced by coating, an uneven coating surface tends to be formed, which may be undesirable in the battery production process.
The volume-based average particle size is measured by dispersing carbon powder in a 0.2% by mass aqueous solution (about 10 mL) of polyoxyethylene (20-mer) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and using a laser diffraction / scattering method. This is performed using a particle size distribution meter (LA-700, manufactured by Horiba, Ltd.). The median diameter determined by the measurement is defined as the volume-based average particle diameter of the carbonaceous material.

(ラマンR値、ラマン半値幅)
炭素質材料のラマンR値は、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトル法を用いて測定した値であり、通常0.01以上であり、0.03以上が好ましく、0.1以上がさらに好ましく、また、通常1.5以下であり、1.2以下が好ましく、1以下がさらに好ましく、0.5以下が特に好ましい。
(Raman R value, Raman half width)
The Raman R value of the carbonaceous material is a value measured using an argon ion laser Raman spectrum method, and is usually 0.01 or more, preferably 0.03 or more, more preferably 0.1 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1.2 or less, more preferably 1 or less, and particularly preferably 0.5 or less.

ラマンR値が上記範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。即ち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなり、負荷特性の低下を招く場合がある。特に、ラマンR値が0.1以上であると、負極表面に好適な被膜を形成し、これにより保存特性やサイクル特性、負荷特性を向上させることができる。   When the Raman R value is below the above range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and there are cases where the number of sites where Li enters between layers decreases with charge / discharge. That is, charge acceptance may be reduced. In addition, when the negative electrode is densified by applying it to the current collector and then pressing it, the crystals are likely to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a decrease in load characteristics. In particular, when the Raman R value is 0.1 or more, a suitable film can be formed on the surface of the negative electrode, whereby storage characteristics, cycle characteristics, and load characteristics can be improved.

一方、上記範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、非水系電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。
また、炭素質材料の1580cm−1付近のラマン半値幅は特に制限されないが、通常10cm−1以上であり、15cm−1以上が好ましく、また、通常100cm−1以下であり、80cm−1以下が好ましく、60cm−1以下がさらに好ましく、40cm−1以下が特に好ましい。
On the other hand, if it exceeds the above range, the crystallinity of the particle surface is lowered, the reactivity with the non-aqueous electrolyte is increased, and the efficiency may be lowered and the gas generation may be increased.
Further, the Raman half-width in the vicinity of 1580 cm −1 of the carbonaceous material is not particularly limited, but is usually 10 cm −1 or more, preferably 15 cm −1 or more, and usually 100 cm −1 or less, and 80 cm −1 or less. Preferably, 60 cm −1 or less is more preferable, and 40 cm −1 or less is particularly preferable.

ラマン半値幅が上記範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。即ち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなり、負荷特性の低下を招く場合がある。一方、上記範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、非水系電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。   If the Raman half width is less than the above range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and there are cases where the number of sites where Li enters between layers decreases with charge and discharge. That is, charge acceptance may be reduced. In addition, when the negative electrode is densified by applying it to the current collector and then pressing it, the crystals are likely to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a decrease in load characteristics. On the other hand, if it exceeds the above range, the crystallinity of the particle surface is lowered, the reactivity with the non-aqueous electrolyte is increased, and the efficiency may be lowered and the gas generation may be increased.

ラマンスペクトルの測定は、ラマン分光器(日本分光社製ラマン分光器)を用いて、試料を測定セル内へ自然落下させて充填し、セル内のサンプル表面にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、セルをレーザー光と垂直な面内で回転させることにより行なう。得られるラマンスペクトルについて、1580cm−1付近のピークPの強度Iと、1360cm−1付近のピークPの強度Iとを測定し、その強度比R(R=I/I)を算出する。該測定で算出されるラマンR値を、本発明の炭素質材料のラマンR値と定義する。また、得られるラマンスペクトルの1580cm−1付近のピークPの半値幅を測定し、これを炭素質材料のラマン半値幅と定義する。The measurement of the Raman spectrum, using a Raman spectrometer (manufactured by JASCO Corporation Raman spectrometer), the sample is naturally dropped into the measurement cell and filled, and the sample surface in the cell is irradiated with argon ion laser light, This is done by rotating the cell in a plane perpendicular to the laser beam. The resulting Raman spectrum, the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1, and measuring the intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1, the intensity ratio R (R = I B / I A) Is calculated. The Raman R value calculated by the measurement is defined as the Raman R value of the carbonaceous material of the present invention. Further, the half width of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1 of the resulting Raman spectrum was measured, which is defined as the Raman half-value width of the carbonaceous material.

また、上記のラマン測定条件は、次の通りである。
・アルゴンイオンレーザー波長 :514.5nm
・試料上のレーザーパワー :15〜25mW
・分解能 :10〜20cm−1
・測定範囲 :1100cm−1〜1730cm−1
・ラマンR値、ラマン半値幅解析:バックグラウンド処理
・スムージング処理 :単純平均、コンボリューション5ポイント
Moreover, said Raman measurement conditions are as follows.
Argon ion laser wavelength: 514.5nm
・ Laser power on the sample: 15-25mW
・ Resolution: 10-20cm -1
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
・ Raman R value, Raman half width analysis: Background processing ・ Smoothing processing: Simple average, 5 points of convolution

(BET比表面積)
炭素質材料のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値であり、通常0.1m・g−1以上であり、0.7m・g−1以上が好ましく、1.0m・g−1以上がさらに好ましく、1.5m・g−1以上が特に好ましく、また、通常100m・g−1以下であり、25m・g−1以下が好ましく、15m・g−1以下がさらに好ましく、10m・g−1以下が特に好ましい。
BET比表面積の値がこの範囲を下回ると、負極材料として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなりやすく、リチウムが電極表面で析出しやすくなり、安定性が低下する可能性がある。一方、この範囲を上回ると、負極材料として用いた時に非水系電解液との反応性が増加し、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい場合がある。
(BET specific surface area)
BET specific surface area of the carbonaceous material is a value of the measured specific surface area using the BET method is usually 0.1 m 2 · g -1 or more, 0.7 m 2 · g -1 or more, 1. 0 m 2 · g -1 or more, and particularly preferably 1.5 m 2 · g -1 or more, generally not more than 100 m 2 · g -1, preferably 25 m 2 · g -1 or less, 15 m 2 · g -1 more preferably less, 10 m 2 · g -1 or less are especially preferred.
When the value of the BET specific surface area is less than this range, the acceptability of lithium is likely to deteriorate during charging when used as a negative electrode material, lithium is likely to precipitate on the electrode surface, and stability may be reduced. On the other hand, if it exceeds this range, when used as a negative electrode material, the reactivity with the non-aqueous electrolyte increases, gas generation tends to increase, and a preferable battery may be difficult to obtain.

BET法による比表面積の測定は、表面積計(大倉理研製全自動表面積測定装置)を用いて、試料に対して窒素流通下350℃で15分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって行なう。該測定で求められる比表面積を、炭素質材料のBET比表面積と定義する。   The specific surface area was measured by the BET method using a surface area meter (a fully automated surface area measuring device manufactured by Okura Riken), preliminarily drying the sample at 350 ° C. for 15 minutes under nitrogen flow, Using a nitrogen helium mixed gas accurately adjusted so that the value of the relative pressure becomes 0.3, the nitrogen adsorption BET one-point method by the gas flow method is used. The specific surface area determined by the measurement is defined as the BET specific surface area of the carbonaceous material.

(円形度)
炭素質材料の球形の程度として円形度を測定した場合、以下の範囲に収まることが好ましい。なお、円形度は、「円形度=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)」で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
炭素質材料の粒径が3〜40μmの範囲にある粒子の円形度は1に近いほど望ましく、また、0.1以上が好ましく、中でも0.5以上が好ましく、0.8以上がより好ましく、0.85以上がさらに好ましく、0.9以上が特に好ましい。高電流密度充放電特性は、円形度が大きいほど向上する。従って、円形度が上記範囲を下回ると、負極活物質の充填性が低下し、粒子間の抵抗が増大して、短時間高電流密度充放電特性が低下する場合がある。
(Roundness)
When the circularity is measured as the degree of the sphere of the carbonaceous material, it is preferably within the following range. The circularity is defined as “circularity = (peripheral length of an equivalent circle having the same area as the particle projection shape) / (actual perimeter of the particle projection shape)”, and is theoretical when the circularity is 1. Become a true sphere.
The circularity of the particles having a particle size of 3 to 40 μm in the range of the carbonaceous material is desirably closer to 1, and is preferably 0.1 or more, more preferably 0.5 or more, and more preferably 0.8 or more, 0.85 or more is more preferable, and 0.9 or more is particularly preferable. High current density charge / discharge characteristics improve as the degree of circularity increases. Therefore, when the circularity is less than the above range, the filling property of the negative electrode active material is lowered, the resistance between particles is increased, and the high current density charge / discharge characteristics may be lowered for a short time.

円形度の測定は、フロー式粒子像分析装置(シスメックス社製FPIA)を用いて行う。試料約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約50mL)に分散させ、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径が3〜40μmの範囲の粒子について測定する。該測定で求められる円形度を、炭素質材料の円形度と定義する。   The circularity is measured using a flow type particle image analyzer (FPIA manufactured by Sysmex Corporation). About 0.2 g of a sample was dispersed in a 0.2% by mass aqueous solution (about 50 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate as a surfactant, and irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute. The detection range is specified as 0.6 to 400 μm, and the particle size is measured in the range of 3 to 40 μm. The circularity determined by the measurement is defined as the circularity of the carbonaceous material.

円形度を向上させる方法は、特に制限されないが、球形化処理を施して球形にしたものが、電極体にしたときの粒子間空隙の形状が整うので好ましい。球形化処理の例としては、せん断力、圧縮力を与えることによって機械的に球形に近づける方法、複数の微粒子をバインダーもしくは、粒子自身の有する付着力によって造粒する機械的・物理的処理方法等が挙げられる。   The method for improving the circularity is not particularly limited, but a sphere-shaped sphere is preferable because the shape of the interparticle void when the electrode body is formed is preferable. Examples of spheroidizing treatment include a method of mechanically approaching a sphere by applying a shearing force and a compressive force, a mechanical / physical processing method of granulating a plurality of fine particles by the binder or the adhesive force of the particles themselves, etc. Is mentioned.

(タップ密度)
炭素質材料のタップ密度は、通常0.1g・cm−3以上であり、0.5g・cm−3以上が好ましく、0.7g・cm−3以上がさらに好ましく、1g・cm−3以上が特に好ましく、また、2g・cm−3以下が好ましく、1.8g・cm−3以下がさらに好ましく、1.6g・cm−3以下が特に好ましい。タップ密度が、上記範囲を下回ると、負極として用いた場合に充填密度が上がり難く、高容量の電池を得ることができない場合がある。また、上記範囲を上回ると、電極中の粒子間の空隙が少なくなり過ぎ、粒子間の導電性が確保され難くなり、好ましい電池特性が得られにくい場合がある。
(Tap density)
The tap density of the carbonaceous material is usually 0.1 g · cm −3 or more, preferably 0.5 g · cm −3 or more, more preferably 0.7 g · cm −3 or more, and 1 g · cm −3 or more. Particularly preferable, 2 g · cm −3 or less is preferable, 1.8 g · cm −3 or less is more preferable, and 1.6 g · cm −3 or less is particularly preferable. When the tap density is below the above range, the packing density is difficult to increase when used as a negative electrode, and a high-capacity battery may not be obtained. On the other hand, when the above range is exceeded, there are too few voids between particles in the electrode, it is difficult to ensure conductivity between the particles, and it may be difficult to obtain preferable battery characteristics.

タップ密度の測定は、目開き300μmの篩を通過させて、20cmのタッピングセルに試料を落下させてセルの上端面まで試料を満たした後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の質量からタップ密度を算出する。該測定で算出されるタップ密度を、炭素質材料のタップ密度として定義する。The tap density is measured by passing through a sieve having an opening of 300 μm, dropping the sample onto a 20 cm 3 tapping cell and filling the sample to the upper end surface of the cell, and then measuring a powder density measuring instrument (for example, manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd. Using a tap denser, tapping with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the tap density is calculated from the volume at that time and the mass of the sample. The tap density calculated by the measurement is defined as the tap density of the carbonaceous material.

(配向比)
炭素質材料の配向比は、通常0.005以上であり、0.01以上が好ましく、0.015以上がさらに好ましく、また、通常0.67以下である。配向比が、上記範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の上限は、炭素質材料の配向比の理論上限値である。
(Orientation ratio)
The orientation ratio of the carbonaceous material is usually 0.005 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.015 or more, and usually 0.67 or less. When the orientation ratio is below the above range, the high-density charge / discharge characteristics may deteriorate. The upper limit of the above range is the theoretical upper limit value of the orientation ratio of the carbonaceous material.

配向比は、試料を加圧成型してからX線回折により測定する。試料0.47gを直径17mmの成型機に充填し58.8MN・m−2で圧縮して得た成型体を、粘土を用いて測定用試料ホルダーの面と同一面になるようにセットしてX線回折を測定する。得られた炭素の(110)回折と(004)回折のピーク強度から、(110)回折ピーク強度/(004)回折ピーク強度で表わされる比を算出する。該測定で算出される配向比を、炭素質材料の配向比と定義する。The orientation ratio is measured by X-ray diffraction after pressure-molding the sample. Set the molded body obtained by filling 0.47 g of the sample into a molding machine with a diameter of 17 mm and compressing it with 58.8MN · m -2 so that it is flush with the surface of the sample holder for measurement. X-ray diffraction is measured. From the (110) diffraction and (004) diffraction peak intensities of the obtained carbon, a ratio represented by (110) diffraction peak intensity / (004) diffraction peak intensity is calculated. The orientation ratio calculated by the measurement is defined as the orientation ratio of the carbonaceous material.

X線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット :
発散スリット=0.5度
受光スリット=0.15mm
散乱スリット=0.5度
・測定範囲及びステップ角度/計測時間:
(110)面:75度≦2θ≦80度 1度/60秒
(004)面:52度≦2θ≦57度 1度/60秒
The X-ray diffraction measurement conditions are as follows. “2θ” indicates a diffraction angle.
・ Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator ・ Slit:
Divergence slit = 0.5 degree Light receiving slit = 0.15 mm
Scattering slit = 0.5 degree / measurement range and step angle / measurement time:
(110) plane: 75 degrees ≦ 2θ ≦ 80 degrees 1 degree / 60 seconds (004) plane: 52 degrees ≦ 2θ ≦ 57 degrees 1 degree / 60 seconds

(アスペクト比(粉))
炭素質材料のアスペクト比は、通常1以上、また、通常10以下であり、8以下が好ましく、5以下がさらに好ましい。アスペクト比が、上記範囲を上回ると、極板化時にスジ引きや、均一な塗布面が得られず、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の下限は、炭素質材料のアスペクト比の理論下限値である。
アスペクト比の測定は、炭素質材料の粒子を走査型電子顕微鏡で拡大観察して行う。厚さ50μm以下の金属の端面に固定した任意の50個の黒鉛粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、3次元的に観察した時の炭素質材料粒子の最長となる径Aと、それと直交する最短となる径Bを測定し、A/Bの平均値を求める。該測定で求められるアスペクト比(A/B)を、炭素質材料のアスペクト比と定義する。
(Aspect ratio (powder))
The aspect ratio of the carbonaceous material is usually 1 or more and usually 10 or less, preferably 8 or less, and more preferably 5 or less. If the aspect ratio exceeds the above range, streaking or a uniform coated surface cannot be obtained when forming an electrode plate, and the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate. The lower limit of the above range is the theoretical lower limit value of the aspect ratio of the carbonaceous material.
The aspect ratio is measured by magnifying and observing the carbonaceous material particles with a scanning electron microscope. Carbonaceous material particles when three-dimensional observation is performed by selecting arbitrary 50 graphite particles fixed to the end face of a metal having a thickness of 50 μm or less and rotating and tilting the stage on which the sample is fixed. The longest diameter A and the shortest diameter B orthogonal thereto are measured, and the average value of A / B is obtained. The aspect ratio (A / B) obtained by the measurement is defined as the aspect ratio of the carbonaceous material.

<負極の構成と作製法>
電極の製造は、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のいずれの方法を用いることができる。例えば、負極活物質に、バインダー、溶媒、必要に応じて、増粘剤、導電材、充填材等を加えてスラリーとし、これを集電体に塗布、乾燥した後にプレスすることによって形成することができる。
<Configuration and production method of negative electrode>
Any known method can be used for producing the electrode as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. For example, it is formed by adding a binder, a solvent, and, if necessary, a thickener, a conductive material, a filler, etc. to a negative electrode active material to form a slurry, which is applied to a current collector, dried and then pressed. Can do.

(集電体)
負極活物質を保持させる集電体としては、公知のものを任意に用いることができる。負極の集電体としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられるが、加工し易さとコストの点から特に銅が好ましい。
(Current collector)
As the current collector for holding the negative electrode active material, a known material can be arbitrarily used. Examples of the negative electrode current collector include metal materials such as aluminum, copper, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel. Copper is particularly preferable from the viewpoint of ease of processing and cost.

また、集電体の形状は、集電体が金属材料の場合は、例えば、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられる。中でも、好ましくは金属薄膜、より好ましくは銅箔であり、さらに好ましくは圧延法による圧延銅箔と、電解法による電解銅箔があり、どちらも集電体として用いることができる。
集電体の厚さは、通常1μm以上、好ましくは5μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは50μm以下である。負極集電体の厚さが厚過ぎると、電池全体の容量が低下し過ぎることがあり、逆に薄過ぎると取り扱いが困難になることがあるためである。
In addition, the shape of the current collector may be, for example, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foam metal, or the like when the current collector is a metal material. Among them, a metal thin film is preferable, a copper foil is more preferable, and a rolled copper foil by a rolling method and an electrolytic copper foil by an electrolytic method are more preferable, and both can be used as a current collector.
The thickness of the current collector is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, and is usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less. This is because if the thickness of the negative electrode current collector is too thick, the capacity of the entire battery may be too low, and conversely if it is too thin, handling may be difficult.

(集電体と負極活物質層との厚さの比)
集電体と負極活物質層の厚さの比は特に制限されないが、「(非水系電解液注液直前の片面の負極活物質層厚さ)/(集電体の厚さ)」の値が、150以下が好ましく、20以下がさらに好ましく、10以下が特に好ましく、また、0.1以上が好ましく、0.4以上がさらに好ましく、1以上が特に好ましい。集電体と負極活物質層の厚さの比が、上記範囲を上回ると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じる場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。
(Thickness ratio between current collector and negative electrode active material layer)
The ratio of the thickness of the current collector to the negative electrode active material layer is not particularly limited, but the value of “(the thickness of the negative electrode active material layer on one side immediately before the nonaqueous electrolyte injection) / (thickness of the current collector)” However, 150 or less is preferable, 20 or less is more preferable, 10 or less is particularly preferable, 0.1 or more is preferable, 0.4 or more is more preferable, and 1 or more is particularly preferable. When the ratio of the thickness of the current collector to the negative electrode active material layer exceeds the above range, the current collector may generate heat due to Joule heat during high current density charge / discharge. On the other hand, below the above range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material increases, and the battery capacity may decrease.

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

負極活物質に対するバインダーの割合は、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がさらに好ましく、0.6質量%以上が特に好ましく、また、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましく、8質量%以下が特に好ましい。負極活物質に対するバインダーの割合が、上記範囲を上回ると、バインダー量が電池容量に寄与しないバインダー割合が増加して、電池容量の低下を招く場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極電極の強度低下を招く場合がある。   The ratio of the binder to the negative electrode active material is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, particularly preferably 0.6% by mass or more, and preferably 20% by mass or less, 15% by mass. The following is more preferable, 10% by mass or less is further preferable, and 8% by mass or less is particularly preferable. When the ratio of the binder with respect to a negative electrode active material exceeds the said range, the binder ratio from which the amount of binders does not contribute to battery capacity may increase, and the fall of battery capacity may be caused. On the other hand, below the above range, the strength of the negative electrode may be reduced.

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

(スラリー形成溶媒)
スラリーを形成するための溶媒としては、負極活物質、バインダー、並びに必要に応じて使用される増粘剤及び導電材を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。
水系溶媒としては、水、アルコール等が挙げられ、有機系溶媒としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジエチルエーテル、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。
特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤等を含有させ、SBR等のラテックスを用いてスラリー化することが好ましい。なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
(Slurry forming solvent)
The solvent for forming the slurry is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing the negative electrode active material, the binder, and the thickener and conductive material used as necessary. Alternatively, either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.
Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N- Examples include dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, diethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, and the like.
In particular, when an aqueous solvent is used, it is preferable to add a dispersant or the like in addition to the thickener and slurry it using a latex such as SBR. In addition, these solvents may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

(増粘剤)
増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調製するために使用される。増粘剤としては、特に制限されないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
(Thickener)
A thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry. The thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

さらに増粘剤を用いる場合には、負極活物質に対する増粘剤の割合は、通常0.1質量%以上であり、0.5質量%以上が好ましく、0.6質量%以上がさらに好ましく、また、通常5質量%以下であり、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がさらに好ましい。負極活物質に対する増粘剤の割合が、上記範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。また、上記範囲を上回ると、負極活物質層に占める負極活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や負極活物質間の抵抗が増大する場合がある。   Further, when using a thickener, the ratio of the thickener to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, Moreover, it is 5 mass% or less normally, 3 mass% or less is preferable, and 2 mass% or less is more preferable. When the ratio of the thickener to the negative electrode active material is less than the above range, applicability may be significantly reduced. Moreover, when it exceeds the said range, the ratio of the negative electrode active material which occupies for a negative electrode active material layer will fall, and the problem that the capacity | capacitance of a battery falls and the resistance between negative electrode active materials may increase.

(電極密度)
負極活物質を電極化した際の電極構造は特に制限されないが、集電体上に存在している負極活物質の密度は、1g・cm−3以上が好ましく、1.2g・cm−3以上がさらに好ましく、1.3g・cm−3以上が特に好ましく、また、2.2g・cm−3以下が好ましく、2.1g・cm−3以下がより好ましく、2.0g・cm−3以下がさらに好ましく、1.9g・cm−3以下が特に好ましい。集電体上に存在している負極活物質の密度が、上記範囲を上回ると、負極活物質粒子が破壊され、初期不可逆容量の増加や、集電体/負極活物質界面付近への非水系電解液の浸透性低下による高電流密度充放電特性悪化を招く場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大し、単位容積当たりの容量が低下する場合がある。
(Electrode density)
The electrode structure when the negative electrode active material is made into an electrode is not particularly limited, but the density of the negative electrode active material present on the current collector is preferably 1 g · cm −3 or more, and 1.2 g · cm −3 or more. but more preferably, particularly preferably 1.3 g · cm -3 or more, preferably 2.2 g · cm -3 or less, more preferably 2.1 g · cm -3 or less, 2.0 g · cm -3 or less Further preferred is 1.9 g · cm −3 or less. When the density of the negative electrode active material existing on the current collector exceeds the above range, the negative electrode active material particles are destroyed, and the initial irreversible capacity increases or non-aqueous system near the current collector / negative electrode active material interface. There is a case where high current density charge / discharge characteristics are deteriorated due to a decrease in permeability of the electrolytic solution. On the other hand, if the amount is less than the above range, the conductivity between the negative electrode active materials decreases, the battery resistance increases, and the capacity per unit volume may decrease.

(負極板の厚さ)
負極板の厚さは用いられる正極板に合わせて設計されるものであり、特に制限されないが、芯材の金属箔厚さを差し引いた合材層の厚さは通常15μm以上、好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上、また、通常300μm以下、好ましくは280μm以下、より好ましくは250μm以下が望ましい。
(Thickness of negative electrode plate)
The thickness of the negative electrode plate is designed according to the positive electrode plate to be used, and is not particularly limited. More preferably, it is 30 μm or more, and usually 300 μm or less, preferably 280 μm or less, more preferably 250 μm or less.

(負極板の表面被覆)
また、上記負極板の表面に、これとは異なる組成の物質が付着したものを用いてもよい。表面付着物質としては酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩等が挙げられる。
(Surface coating of negative electrode plate)
Moreover, you may use what adhered the substance of the composition different from this to the surface of the said negative electrode plate. Surface adhering substances include aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, bismuth oxide, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate And sulfates such as aluminum sulfate and carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate and magnesium carbonate.

4.セパレータ
本発明の非水系電解液二次電池において、正極と負極との間には、短絡を防止するために、セパレータを介在させる。この場合、本発明の非水系電解液は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
4). Separator In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit. In this case, the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is usually used by impregnating the separator.

セパレータの材料や形状については特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のものを任意に採用することができる。中でも、本発明においては、本発明の非水系電解液に対し安定な材料で形成された、ポリオレフィン系樹脂や、その他の樹脂、ガラス繊維、無機物等を構成成分として用いることが出来る。形状としては、保液性に優れた多孔性シート又は不織布状の形態の物等を用いるのが好ましい。   The material and shape of the separator are not particularly limited, and known ones can be arbitrarily adopted as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Among these, in the present invention, polyolefin resins, other resins, glass fibers, inorganic substances, etc., which are formed of a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution of the present invention can be used as constituent components. As the shape, it is preferable to use a porous sheet excellent in liquid retention or a non-woven fabric.

本発明で用いるセパレータは、ポリオレフィン系樹脂を構成成分の一部として有することが好ましい。ここでポリオレフィン系樹脂として、具体的にポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂、1−ポリメチルペンテン、ポリフェニレンスルフィドなどが挙げられる。   The separator used in the present invention preferably has a polyolefin-based resin as a component. Specific examples of the polyolefin resin include polyethylene resin, polypropylene resin, 1-polymethylpentene, and polyphenylene sulfide.

ポリエチレン系樹脂の例としては、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、線状超低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン及びエチレンを主成分とする共重合体、すなわち、エチレンとプロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1などの炭素数3〜10のα−オレフィン;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなどの不飽和カルボン酸エステル、共役ジエンや非共役ジエンのような不飽和化合物の中から選ばれる1種又は2種以上のコモノマーとの共重合体又は多元共重合体あるいはその混合組成物が挙げられる。エチレン系重合体のエチレン単位の含有量は、通常50質量%を超えるものである。   Examples of polyethylene resins include low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, linear ultra-low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, and copolymers based on ethylene, that is, ethylene and propylene, butene -1, pentene-1, hexene-1, heptene-1, octene-1, etc., α-olefins having 3 to 10 carbon atoms; vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate; methyl acrylate, ethyl acrylate, methacryl A copolymer or multi-component copolymer with one or two or more comonomers selected from unsaturated carboxylic acid esters such as methyl acrylate and ethyl methacrylate, and unsaturated compounds such as conjugated and non-conjugated dienes, or The mixed composition is mentioned. The ethylene unit content of the ethylene polymer is usually more than 50% by mass.

これらのポリエチレン系樹脂の中では、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンの中から選ばれる少なくとも1種のポリエチレン系樹脂が好ましく、高密度ポリエチレンが最も好ましい。
また、ポリエチレン系樹脂の重合触媒には特に制限はなく、チーグラー型触媒、フィリップス型触媒、カミンスキー型触媒等いずれのものでもよい。ポリエチレン系樹脂の重合方法として、一段重合、二段重合、もしくはそれ以上の多段重合等があり、いずれの方法のポリエチレン系樹脂も使用可能である。
Among these polyethylene resins, at least one polyethylene resin selected from low density polyethylene, linear low density polyethylene, and high density polyethylene is preferable, and high density polyethylene is most preferable.
Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the polymerization catalyst of a polyethylene-type resin, Any things, such as a Ziegler type catalyst, a Phillips type catalyst, and a Kaminsky type catalyst, may be sufficient. As a polymerization method of the polyethylene resin, there are a one-stage polymerization, a two-stage polymerization, or a multistage polymerization more than that, and any method of the polyethylene resin can be used.

前記ポリエチレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は特に制限されるものではないが、通常MFRは0.03〜15g/10分であることが好ましく、0.3〜10g/10分であることが好ましい。MFRが上記範囲であれば成形加工時に押出機の背圧が高くなりすぎることが無く生産性に優れる。尚本発明におけるMFRはJIS K7210に準拠し、温度190℃、荷重2.16kgの条件下での測定値をさす。   The melt flow rate (MFR) of the polyethylene resin is not particularly limited, but usually the MFR is preferably 0.03 to 15 g / 10 min, and preferably 0.3 to 10 g / 10 min. preferable. If the MFR is in the above range, the back pressure of the extruder does not become too high during the molding process and the productivity is excellent. The MFR in the present invention is a value measured under conditions of a temperature of 190 ° C. and a load of 2.16 kg in accordance with JIS K7210.

ポリエチレン系樹脂の製造方法は特に限定されるものではなく、公知のオレフィン重合用触媒を用いた公知の重合方法、例えば、チーグラー・ナッタ型触媒に代表されるマルチサイト触媒やメタロセン触媒に代表されるシングルサイト触媒を用いた重合方法が挙げられる。   The production method of the polyethylene resin is not particularly limited, and is a known polymerization method using a known olefin polymerization catalyst, for example, a multisite catalyst represented by a Ziegler-Natta type catalyst or a metallocene catalyst. A polymerization method using a single site catalyst may be mentioned.

次に、ポリプロピレン系樹脂の例について説明する。本発明におけるポリプロピレン系樹脂としては、ホモポリプロピレン(プロピレン単独重合体)、又はプロピレンとエチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1―ヘプテン、1−オクテン、1−ノネンもしくは1−デセンなどα オレフィンとのランダム共重合体又はブロック共重合体などが挙げられる。この中でも、電池用セパレータに用いる場合には機械的強度の観点からホモポリプロピレンがより好適に使用される。   Next, an example of a polypropylene resin will be described. As the polypropylene resin in the present invention, homopolypropylene (propylene homopolymer), or propylene and ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene or 1-decene. And a random copolymer or block copolymer with α-olefin. Among these, when used for a battery separator, homopolypropylene is more preferably used from the viewpoint of mechanical strength.

また、ポリプロピレン系樹脂としては、立体規則性を示すアイソタクチックペンタッド分率が80〜99%であることが好ましく、より好ましくは83〜98%、更に好ましくは85〜97%であるものを使用する。アイソタクチックペンタッド分率が低すぎると、電池用セパレータの機械的強度が低下する恐れがある。一方、アイソタクチックペンタッド分率の上限については現時点において工業的に得られる上限値で規定しているが、将来的に工業レベルで更に規則性の高い樹脂が開発された場合においてはこの限りではない。
アイソタクチックペンタッド分率とは、任意の連続する5つのプロピレン単位で構成される炭素―炭素結合による主鎖に対して側鎖である5つのメチル基がいずれも同方向に位置する立体構造あるいはその割合を意味する。メチル基領域のシグナルの帰属は、A.Zambellietatal.(Macromol.8,687(1975))に準拠している。
The polypropylene resin preferably has an isotactic pentad fraction exhibiting stereoregularity of 80 to 99%, more preferably 83 to 98%, and still more preferably 85 to 97%. use. If the isotactic pentad fraction is too low, the mechanical strength of the battery separator may decrease. On the other hand, the upper limit of the isotactic pentad fraction is defined by the upper limit that can be obtained industrially at present, but this is not the case when a more regular resin is developed in the industrial level in the future. is not.
The isotactic pentad fraction is a three-dimensional structure in which five methyl groups that are side chains are located in the same direction with respect to the main chain of carbon-carbon bonds composed of arbitrary five consecutive propylene units. Or the ratio is meant. Signal assignment of the methyl group region is as follows. Zambellietatal. (Macromol. 8, 687 (1975)).

また、ポリプロピレン系樹脂は、分子量分布を示すパラメータであるMw/Mnが1.5〜10.0であることが好ましい。より好ましくは2.0〜8.0、更に好ましくは2.0〜6.0であるものが使用される。Mw/Mnが小さいほど分子量分布が狭いことを意味するが、Mw/Mnが1.5未満であると押出成形性が低下する等の問題が生じるほか、工業的に生産することも困難である場合が多い。一方Mw/Mnが10.0を超えた場合は低分子量成分が多くなり、得られる電池用セパレータの機械強度が低下しやすい。Mw/MnはGPC(ゲルパーエミッションクロマトグラフィー)法によって得られる。   Moreover, it is preferable that Mw / Mn which is a parameter which shows molecular weight distribution of a polypropylene resin is 1.5-10.0. More preferably, 2.0 to 8.0, and still more preferably 2.0 to 6.0 is used. This means that the smaller the Mw / Mn, the narrower the molecular weight distribution. However, if the Mw / Mn is less than 1.5, problems such as a decrease in extrusion moldability occur, and it is difficult to produce industrially. There are many cases. On the other hand, when Mw / Mn exceeds 10.0, the low molecular weight component increases, and the mechanical strength of the obtained battery separator tends to decrease. Mw / Mn is obtained by GPC (gel per emission chromatography) method.

また、ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は特に制限されるものではないが、通常、MFRは0.1〜15g/10分であることが好ましく、0.5〜10g/10分であることがより好ましい。MFRが0.1g/10分未満では、成形加工時の樹脂の溶融粘度が高く生産性が低下する。一方、15g/10分を超えると得られる電池用セパレータの強度が不足するなどの実用上の問題が生じやすい。なお、MFRはJIS K7210に準拠して温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定している。   Further, the melt flow rate (MFR) of the polypropylene resin is not particularly limited, but usually the MFR is preferably 0.1 to 15 g / 10 minutes, and preferably 0.5 to 10 g / 10 minutes. It is more preferable. When the MFR is less than 0.1 g / 10 minutes, the melt viscosity of the resin during the molding process is high, and the productivity is lowered. On the other hand, when it exceeds 15 g / 10 minutes, practical problems such as insufficient strength of the obtained battery separator tend to occur. MFR is measured under the conditions of a temperature of 230 ° C. and a load of 2.16 kg in accordance with JIS K7210.

その他の樹脂、ガラス繊維セパレータの材料として、例えば、芳香族ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ガラスフィルター等を上記ポリオレフィン系樹脂と併用することができる。これらの材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   As materials for other resins and glass fiber separators, for example, aromatic polyamide, polytetrafluoroethylene, polyethersulfone, glass filter, and the like can be used in combination with the polyolefin resin. These materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

セパレータの厚さは任意であるが、通常1μm以上であり、5μm以上が好ましく、8μm以上がさらに好ましく、また、通常50μm以下であり、40μm以下が好ましく、30μm以下がさらに好ましい。セパレータが、上記範囲より薄過ぎると、絶縁性や機械的強度が低下する場合がある。また、上記範囲より厚過ぎると、レート特性等の電池性能が低下する場合があるばかりでなく、非水系電解液二次電池全体としてのエネルギー密度が低下する場合がある。   The thickness of the separator is arbitrary, but is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 8 μm or more, and usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less. If the separator is too thin than the above range, the insulating properties and mechanical strength may decrease. On the other hand, if it is thicker than the above range, not only the battery performance such as the rate characteristic may be lowered, but also the energy density of the whole non-aqueous electrolyte secondary battery may be lowered.

さらに、セパレータとして多孔性シートや不織布等の多孔質のものを用いる場合、セパレータの空孔率は任意であるが、通常20%以上であり、35%以上が好ましく、45%以上がさらに好ましく、また、通常90%以下であり、85%以下が好ましく、75%以下がさらに好ましい。空孔率が、上記範囲より小さ過ぎると、膜抵抗が大きくなってレート特性が悪化する傾向がある。また、上記範囲より大き過ぎると、セパレータの機械的強度が低下し、絶縁性が低下する傾向にある。   Furthermore, when using a porous material such as a porous sheet or nonwoven fabric as the separator, the porosity of the separator is arbitrary, but is usually 20% or more, preferably 35% or more, more preferably 45% or more, Further, it is usually 90% or less, preferably 85% or less, and more preferably 75% or less. If the porosity is too smaller than the above range, the membrane resistance tends to increase and the rate characteristics tend to deteriorate. Moreover, when larger than the said range, it exists in the tendency for the mechanical strength of a separator to fall and for insulation to fall.

また、セパレータの平均孔径も任意であるが、通常0.5μm以下であり、0.2μm以下が好ましく、また、通常0.05μm以上である。平均孔径が、上記範囲を上回ると、短絡が生じ易くなる。また、上記範囲を下回ると、膜抵抗が大きくなりレート特性が低下する場合がある。
一方、無機物の材料としては、例えば、アルミナや二酸化ケイ素等の酸化物、窒化アルミや窒化ケイ素等の窒化物、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩が用いられ、粒子形状もしくは繊維形状のものが用いられる。
Moreover, although the average pore diameter of a separator is also arbitrary, it is 0.5 micrometer or less normally, 0.2 micrometer or less is preferable, and it is 0.05 micrometer or more normally. If the average pore diameter exceeds the above range, a short circuit tends to occur. On the other hand, below the above range, the film resistance may increase and the rate characteristics may deteriorate.
On the other hand, as inorganic materials, for example, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used. Used.

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

5.電池設計
<電極群>
電極群は、上記の正極板と負極板とを上記のセパレータを介してなる積層構造のもの、及び上記の正極板と負極板とを上記のセパレータを介して渦巻き状に捲回した構造のもののいずれでもよい。電極群の体積が電池内容積に占める割合(以下、電極群占有率と称する)は、通常40%以上であり、50%以上が好ましく、また、通常90%以下であり、80%以下が好ましい。
5. Battery design <electrode group>
The electrode group has a laminated structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are interposed through the separator, and a structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound in a spiral shape through the separator. Either is acceptable. The ratio of the volume of the electrode group to the internal volume of the battery (hereinafter referred to as the electrode group occupation ratio) is usually 40% or more, preferably 50% or more, and usually 90% or less, preferably 80% or less. .

電極群占有率が、上記範囲を下回ると、電池容量が小さくなる。また、上記範囲を上回ると空隙スペースが少なく、電池が高温になることによって部材が膨張したり電解質の液成分の蒸気圧が高くなったりして内部圧力が上昇し、電池としての充放電繰り返し性能や高温保存等の諸特性を低下させたり、さらには、内部圧力を外に逃がすガス放出弁が作動する場合がある。   When the electrode group occupancy is below the above range, the battery capacity decreases. Also, if the above range is exceeded, the void space is small, the battery expands, and the member expands or the vapor pressure of the electrolyte liquid component increases and the internal pressure rises. In some cases, the gas release valve that lowers various characteristics such as storage at high temperature and the like, or releases the internal pressure to the outside is activated.

<集電構造>
集電構造は、特に制限されないが、本発明の非水系電解液による高電流密度の充放電特性の向上をより効果的に実現するには、配線部分や接合部分の抵抗を低減する構造にすることが好ましい。この様に内部抵抗を低減させた場合、本発明の非水系電解液を使用した効果は特に良好に発揮される。
<Current collection structure>
The current collecting structure is not particularly limited, but in order to more effectively realize the high current density charge / discharge characteristics by the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, a structure that reduces the resistance of the wiring part and the joint part is used. It is preferable. Thus, when internal resistance is reduced, the effect of using the non-aqueous electrolyte solution of this invention is exhibited especially favorable.

電極群が上記の積層構造のものでは、各電極層の金属芯部分を束ねて端子に溶接して形成される構造が好適に用いられる。一枚の電極面積が大きくなる場合には、内部抵抗が大きくなるので、電極内に複数の端子を設けて抵抗を低減することも好適に用いられる。電極群が上記の捲回構造のものでは、正極及び負極にそれぞれ複数のリード構造を設け、端子に束ねることにより、内部抵抗を低くすることができる。   In the case where the electrode group has the above laminated structure, a structure formed by bundling the metal core portions of the electrode layers and welding them to the terminals is preferably used. When the area of one electrode increases, the internal resistance increases. Therefore, it is also preferable to provide a plurality of terminals in the electrode to reduce the resistance. When the electrode group has the winding structure described above, the internal resistance can be lowered by providing a plurality of lead structures for the positive electrode and the negative electrode, respectively, and bundling the terminals.

<外装ケース>
外装ケースの材質は用いられる非水系電解液に対して安定な物質であれば特に制限されない。具体的には、ニッケルめっき鋼板、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属類、又は、樹脂とアルミ箔との積層フィルム(ラミネートフィルム)が用いられる。軽量化の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属、ラミネートフィルムが好適に用いられる。
<Exterior case>
The material of the outer case is not particularly limited as long as it is a substance that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte used. Specifically, a nickel-plated steel plate, stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, a metal such as a magnesium alloy, or a laminated film (laminate film) of a resin and an aluminum foil is used. From the viewpoint of weight reduction, an aluminum or aluminum alloy metal or a laminate film is preferably used.

金属類を用いる外装ケースでは、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接により金属同士を溶着して封止密閉構造とするもの、若しくは、樹脂製ガスケットを介して上記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。上記ラミネートフィルムを用いる外装ケースでは、樹脂層同士を熱融着することにより封止密閉構造とするもの等が挙げられる。シール性を上げるために、上記樹脂層の間にラミネートフィルムに用いられる樹脂と異なる樹脂を介在させてもよい。特に、集電端子を介して樹脂層を熱融着して密閉構造とする場合には、金属と樹脂との接合になるので、介在する樹脂として極性基を有する樹脂や極性基を導入した変成樹脂が好適に用いられる。   In an exterior case using metals, the metal is welded together by laser welding, resistance welding, or ultrasonic welding to form a sealed sealed structure, or a caulking structure using the above metals via a resin gasket. Things. Examples of the outer case using the laminate film include a case where a resin-sealed structure is formed by heat-sealing resin layers. In order to improve sealing performance, a resin different from the resin used for the laminate film may be interposed between the resin layers. In particular, when a resin layer is heat-sealed through a current collecting terminal to form a sealed structure, a metal and a resin are joined, so that a resin having a polar group or a modified group having a polar group introduced as an intervening resin is used. Resins are preferably used.

<保護素子>
保護素子として、異常発熱や過大電流が流れた時に抵抗が増大するPTC(PositivTemperature Coefficient)、温度ヒューズ、サーミスター、異常発時に電池内部圧力や内部温度の急激な上昇により回路に流れる電流を遮断する弁(電流遮断弁等を使用することができる。上記保護素子は高電流の通常使用で作動しない条件のものを選択ることが好ましく、保護素子がなくても異常発熱や熱暴走に至らない設計にすることがより好しい。
<Protective element>
As a protection element, PTC (Positive Temperature Coefficient) whose resistance increases when abnormal heat generation or excessive current flows, thermal fuse, thermistor, shuts off the current flowing through the circuit due to sudden increase in battery internal pressure or internal temperature in case of abnormal occurrence Valves (current cutoff valves, etc. can be used. It is preferable to select a protective element that does not operate under high current normal use, and it will not cause abnormal heat generation or thermal runaway without a protective element. It is better to be.

<外装体>
本発明の非水系電解液二次電池は、通常、上記の非水系電解液、負極、正極、セパレータ等を外装体内に収納して構成される。この外装体は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のものを任意に採用することができる。具体的に、外装体の材質は任意であるが、通常は、例えばニッケルメッキを施した鉄、ステンレス、アルミニウム又はその合金、ニッケル、チタン等が用いられる。
<Exterior body>
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is usually configured by housing the non-aqueous electrolyte, the negative electrode, the positive electrode, the separator, and the like in an exterior body. This exterior body is not particularly limited, and any known one can be arbitrarily adopted as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Specifically, the material of the exterior body is arbitrary, but usually, for example, nickel-plated iron, stainless steel, aluminum or an alloy thereof, nickel, titanium, or the like is used.

また、外装体の形状も任意であり、例えば円筒型、角形、ラミネート型、コイン型、大型等のいずれであってもよい。   The shape of the exterior body is also arbitrary, and may be any of a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a coin shape, a large size, and the like.

6.電池性能
本発明の非水系電解液二次電池は、特に制限なく用いることができるが、好ましくは高電圧化や高容量化された電池に用いることができる。
6). Battery Performance The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be used without particular limitation, but can be preferably used for a battery having a high voltage or a high capacity.

高電圧化とは、例えばリチウムイオン二次電池の場合、通常4.3V以上、好ましくは4.4V以上、より好ましくは4.5V以上、さらに好ましくは4.6V以上である。
また、高容量化とは、例えば18650型電池の場合、通常2600mAh以上、好ましくは2800mAh以上、より好ましくは、3000mAh以上である。
For example, in the case of a lithium ion secondary battery, the increase in voltage is usually 4.3 V or higher, preferably 4.4 V or higher, more preferably 4.5 V or higher, and still more preferably 4.6 V or higher.
The increase in capacity is usually 2600 mAh or more, preferably 2800 mAh or more, more preferably 3000 mAh or more in the case of an 18650 type battery, for example.

以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

[電解液の製造]
乾燥アルゴン雰囲気下、一般式(1)で表される環状カーボネートとしてエチレンカーボネート(EC)又はプロピレンカーボネート(PC)、一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネートとして4−フルオロエチレンカーボネート(MFEC)又は4,5−ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)、一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートとして(2,2,2−トリフルオロエチル)メチルカーボネート(TFEMC)、その他の溶媒としてエチルメチルカーボネート(EMC)、ジメチルカーボネート(DMC)、助剤としてヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(BIMCH)、1,3,5−トリス(6−イソシアナトヘキシル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン(CTI)、FSOLi、LiBF、又はLiPOを表1に記載の割合で混合した。ここに乾燥したLiPFを1mol/Lの割合となるように溶解して基本電解液1〜28を調製した。
[Manufacture of electrolyte]
Under a dry argon atmosphere, ethylene carbonate (EC) or propylene carbonate (PC) as the cyclic carbonate represented by the general formula (1), 4-fluoroethylene carbonate (MFEC) as the fluorinated cyclic carbonate represented by the general formula (2) ) Or 4,5-difluoroethylene carbonate (DFEC), (2,2,2-trifluoroethyl) methyl carbonate (TFEMC) as the fluorinated chain carbonate represented by the general formula (3), and ethyl as the other solvent Methyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate (DMC), hexamethylene diisocyanate (HMDI) as auxiliary, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (BIMCH), 1,3,5-tris (6-isocyanatohexyl) ) -1,3,5- Triazine -2,4,6 (1H, 3H, 5H) - trione (CTI), FSO 3 Li, LiBF 4, or LiPO 2 F 2 in a mixing ratio shown in Table 1. Here, dried LiPF 6 was dissolved at a rate of 1 mol / L to prepare basic electrolytic solutions 1 to 28.

Figure 0006127980
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[塩溶解性評価]
調製した基本電解液1〜28を冷却し、0℃にて塩の析出の有無を目視にて確認した。析出が起こらなかった電解液は○、析出が起こった電解液は×として結果を表2にまとめた。
[Salt solubility evaluation]
The prepared basic electrolytes 1 to 28 were cooled, and the presence or absence of salt precipitation was visually confirmed at 0 ° C. The results are summarized in Table 2 where the electrolytic solution in which precipitation did not occur was indicated as ◯, and the electrolytic solution in which precipitation occurred occurred as x.

Figure 0006127980
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環状カーボネートとフッ素化鎖状カーボネートのみからなる電解液21のみ析出が観測された。フッ素化環状カーボネートを混合することによりこの析出物は電解液に溶解することから、非フッ素化環状カーボネートとフッ素化鎖状カーボネートとの混合電解液にはフッ素化環状カーボネートを共存させる必要があることが判った。   Precipitation was observed only in the electrolytic solution 21 consisting only of cyclic carbonate and fluorinated chain carbonate. Since this precipitate dissolves in the electrolyte when mixed with fluorinated cyclic carbonate, it is necessary for the mixed electrolyte of non-fluorinated cyclic carbonate and fluorinated chain carbonate to coexist with fluorinated cyclic carbonate. I understood.

[実施例A:電池端子間開路電圧が4.90Vの高電圧電池]
[電解液の選定]
0℃にて塩の析出が見られていない基本電解液1〜19、24、25を実施例1〜21に用いる電解液とし、基本電解液20、22、26を比較例1〜3に用いる電解液とした。
[Example A: High-voltage battery with an open circuit voltage between battery terminals of 4.90 V]
[Selection of electrolyte]
Basic electrolytes 1 to 19, 24, and 25 in which no salt deposition was observed at 0 ° C. were used as Examples 1 to 21, and basic electrolytes 20, 22, and 26 were used for Comparative Examples 1 to 3. An electrolyte was used.

[負極の作製]
天然黒鉛系炭素質材料98質量部(菱面体晶率25%)に、増粘剤及びバインダーとして、それぞれ、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)100質量部及びスチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)1質量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。得られたスラリーを厚さ10μmの銅箔に塗布して乾燥し、プレス機で圧延したものを、活物質層のサイズとして幅30mm、長さ40mm、及び幅5mm、長さ9mmの未塗工部を有する形状に切り出し、それぞれ実施例1〜21及び比較例1〜3に用いる負極とした。
[Production of negative electrode]
98 parts by mass of natural graphite-based carbonaceous material (rhombohedral crystal ratio: 25%), 100 parts by mass of aqueous dispersion of carboxymethylcellulose sodium (concentration of 1% by mass of carboxymethylcellulose sodium) and styrene as a thickener and binder, respectively -1 part by mass of an aqueous dispersion of butadiene rubber (concentration of styrene-butadiene rubber: 50% by mass) was added and mixed with a disperser to form a slurry. The obtained slurry was applied to a copper foil having a thickness of 10 μm, dried, and rolled with a press. The active material layer was 30 mm wide, 40 mm long, 5 mm wide, and 9 mm long uncoated. It cut out into the shape which has a part, and was set as the negative electrode used for Examples 1-21 and Comparative Examples 1-3, respectively.

[正極の作製]
正極活物質としてLiNi0.5Mn1.5を85質量%と、導電材としてのアセチレンブラック10質量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で混合して、スラリー化した。得られたスラリーを、厚さ15μmのアルミ箔に塗布して乾燥し、プレス機で圧延したものを、活物質層のサイズとして幅30mm、長さ40mm、及び幅5mm、長さ9mmの未塗工部を有する形状に切り出し、それぞれ実施例1〜21及び比較例1〜3に用いる正極とした。
[Production of positive electrode]
85% by mass of LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 as a positive electrode active material, 10% by mass of acetylene black as a conductive material, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, Mix in a methylpyrrolidone solvent to make a slurry. The obtained slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and rolled with a press. The active material layer was 30 mm in width, 40 mm in length, 5 mm in width, and 9 mm in length. It cut out into the shape which has a process part, and it was set as the positive electrode used for Examples 1-21 and Comparative Examples 1-3, respectively.

[リチウム二次電池の製造]
上記の正極、負極、及びポリエチレン製のセパレータを、負極、セパレータ、正極の順に積層して電池要素を作製した。この電池要素をアルミニウム(厚さ40μm)の両面を樹脂層で被覆したラミネートフィルムからなる袋内に正極と負極の端子を突設させながら挿入した後、表3、4、5に記載の基本電解液をそれぞれ袋内に注入し、真空封止を行い、シート状電池を作製し、それぞれ実施例1〜21及び比較例1〜3に用いる電池とした。
[Manufacture of lithium secondary batteries]
The positive electrode, the negative electrode, and the polyethylene separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, and the positive electrode to prepare a battery element. The battery element was inserted into a bag made of a laminate film in which both surfaces of aluminum (thickness: 40 μm) were coated with a resin layer while projecting positive and negative terminals, and then the basic electrolysis described in Tables 3, 4, and 5 were performed. Each liquid was poured into a bag, vacuum sealed, and a sheet-like battery was produced, and batteries used in Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 to 3 were obtained.

[慣らし運転]
作製したシート状リチウム二次電池を、電極間の密着性を高めるためにガラス板で挟んだ状態で、25℃において0.1Cに相当する定電流でLi/Li基準にて正極電位を4.95V、すなわち電池端子間開路電圧が4.90Vとなるように慣らし運転を行った。ここで、1Cとは電池の基準容量を1時間で放電する電流値を表し、2Cとはその2倍の電流値を、また0.1Cとはその1/10の電流値を表す。上記電池を25℃、電池端子間開路電圧が3.0−4.9Vの範囲において、1/3Cの定電流で充電後、1/3Cの定電流で放電する過程を1サイクルとして、計4サイクル実施した。以上の工程をもって放電容量確認の慣らし運転とした。
[Run-in operation]
In a state where the produced sheet-like lithium secondary battery is sandwiched between glass plates in order to improve the adhesion between the electrodes, the positive electrode potential is 4 on the basis of Li / Li + at a constant current corresponding to 0.1 C at 25 ° C. The running-in operation was performed so that the open circuit voltage between the battery terminals was 4.95V. Here, 1C represents a current value that discharges the reference capacity of the battery in one hour, 2C represents a current value that is twice that, and 0.1C represents a current value that is 1/10 of the current value. The process of charging the battery at a constant current of 1/3 C and discharging it at a constant current of 1/3 C in the range of 25 ° C. and the open circuit voltage between the battery terminals of 3.0-4.9 V is a total of 4 Cycled. The above process was used as a break-in operation for confirming the discharge capacity.

[サイクル特性の評価]
慣らし運転が完了した電池を、60℃、電池端子間開路電圧が3.0−4.9Vの範囲において、1/3Cの定電流で充放電を行い、その後、2Cの定電流で充放電する過程を1サイクルとして、200サイクル実施した。この間、50、100、200サイクル目で1/3Cの定電流で充放電を行い、容量を確認した。1/3Cの定電流で充放電での(200サイクル目の放電容量)÷(1サイクル目の放電容量)×100の計算式から、放電容量維持率(サイクル維持率)を求めた。また、慣らし運転が完了した電池の発生ガス量、及び抵抗を測定した。評価結果を表3、4、5に示す。
[Evaluation of cycle characteristics]
The battery that has been run-in is charged and discharged at a constant current of 1/3 C at a temperature of 60 ° C. and an open circuit voltage between battery terminals of 3.0 to 4.9 V, and then charged and discharged at a constant current of 2 C. The process was performed as 200 cycles for 200 cycles. During this period, charge and discharge were performed at a constant current of 1/3 C at the 50th, 100th and 200th cycles, and the capacity was confirmed. The discharge capacity retention rate (cycle retention rate) was determined from the formula of (discharge capacity at the 200th cycle) / (discharge capacity at the first cycle) × 100 in charge / discharge at a constant current of 1/3 C. In addition, the amount of gas generated and the resistance of the battery after the break-in operation was measured. The evaluation results are shown in Tables 3, 4, and 5.

Figure 0006127980
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表3より、本発明に係るEC、又はECとPCの混合環状カーボネートを15体積%よりも多く含んだ非水系電解液(実施例1〜13)は、環状カーボネートが15体積%以下の非水系電解液(比較例1、2)に対し、高電圧下でのサイクル維持率に優れることがわかる。
一般式(1)で表される環状カーボネートを含有しない比較例1では、200サイクルの充放電を実施する前にサイクル維持率が大きく低下し、200サイクルの時点で充放電が不可能であった(そのため、表中の数字は100サイクル時の維持率を記載)。さらに、一般式(1)で表される環状カーボネートを含有しない比較例1は、初期の発生ガス量が非常に多く、高電圧下での安定性が不十分であることが示唆された。一般式(1)で表される環状カーボネートを15体積%含む比較例2では、初期の発生ガス量が低減し200サイクル後も充放電は可能であったが、容量維持率は32%となり高電圧下での安定性が不十分であることが示唆された。一方、一般式(1)で表される環状カーボネートを15体積%よりも多く含有する実施例1〜13では、ガス発生も抑制され、サイクル維持率も向上した。通常、フッ素化溶媒と比較して耐酸化反応性が劣るECやPCを、高電圧条件下で電解液中に敢えて一定量を共存させることにより、耐久時のガス発生が抑制され、サイクル特性も向上させたことは驚くべき結果である。本結果は、高電圧系におけるEC、PCの特異性を示唆するものである。
From Table 3, the non-aqueous electrolyte solution (Examples 1 to 13) containing more than 15% by volume of EC or a mixed cyclic carbonate of EC and PC according to the present invention is a non-aqueous system having a cyclic carbonate of 15% by volume or less. It turns out that it is excellent in the cycle maintenance factor under a high voltage with respect to electrolyte solution (Comparative Examples 1 and 2).
In Comparative Example 1 that does not contain the cyclic carbonate represented by the general formula (1), the cycle retention rate greatly decreased before 200 cycles of charge / discharge, and charge / discharge was impossible at the time of 200 cycles. (Therefore, the numbers in the table indicate the maintenance rate at 100 cycles). Furthermore, it was suggested that the comparative example 1 which does not contain the cyclic carbonate represented by the general formula (1) has a very large initial gas generation amount, and the stability under a high voltage is insufficient. In Comparative Example 2 containing 15% by volume of the cyclic carbonate represented by the general formula (1), the amount of gas generated at the initial stage was reduced and charging / discharging was possible after 200 cycles, but the capacity retention rate was 32% and high. It was suggested that the stability under voltage was insufficient. On the other hand, in Examples 1-13 which contain more than 15 volume% of cyclic carbonate represented by General formula (1), gas generation was also suppressed and the cycle maintenance factor was also improved. Usually, a certain amount of EC or PC, which is inferior in oxidation resistance compared to fluorinated solvents, is coexisting in the electrolyte under high voltage conditions, thereby suppressing gas generation during durability and cycle characteristics. The improvement is a surprising result. This result suggests the specificity of EC and PC in the high voltage system.

また、助剤としてHMDI、CTI,FSOLi、LiBF、LiPO、BIMCH、或いはこれらの組合せを加えた場合、そのサイクル維持率はさらに優れた結果が得られた(実施例5〜11)。この効果は、特に限定はされないが、各種助剤による電極表面の保護効果に起因すると推察された。Further, when HMDI, CTI, FSO 3 Li, LiBF 4 , LiPO 2 F 2 , BIMCH, or a combination thereof was added as an auxiliary agent, the cycle retention rate was further improved (Examples 5 to 5). 11). Although this effect is not specifically limited, it was guessed that it originates in the protective effect of the electrode surface by various adjuvants.

Figure 0006127980
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また、表4より、一般式(1)で表される環状カーボネートをさらに多く含む組成においても良好なサイクル維持率を示すことがわかる。一般式(1)で表される環状カーボネートの比率を増加させる代わりにフッ素化鎖状カーボネートの比率を低減しているが、フッ素化鎖状カーボネートは10体積%まで低減しても良好に動作した。   Moreover, it can be seen from Table 4 that even in a composition containing a larger amount of the cyclic carbonate represented by the general formula (1), a good cycle retention rate is exhibited. Although the ratio of the fluorinated chain carbonate was reduced instead of increasing the ratio of the cyclic carbonate represented by the general formula (1), the fluorinated chain carbonate worked well even when the volume was reduced to 10% by volume. .

また、一般式(1)で表される環状カーボネートを多く含む組成の電解液に対しても、助剤としてBIMCHとLiBFを加えた場合、そのサイクル維持率はさらに優れた結果が得られた(実施例17、18、19)。この効果は、特に限定はされないが、BIMCHによる電極表面の保護効果に起因すると推察された。In addition, when BIMCH and LiBF 4 were added as auxiliary agents to the electrolytic solution having a composition containing a large amount of cyclic carbonate represented by the general formula (1), the cycle retention rate was further improved. (Examples 17, 18, and 19). Although this effect is not specifically limited, it was guessed that it originated in the electrode surface protection effect by BIMCH.

Figure 0006127980
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フッ素化環状カーボネートとして、DFECを用いた場合であっても、MFECと同様に本発明の特徴である環状カーボネートECを混合することで、さらにサイクル維持率は向上した(実施例20、21)。また、ECを加えたことで発生ガス量の抑制も可能である。すなわち、フッ素化環状カーボネートの種類によらず、ECを加える効果が確認されることからも、高電圧電池系において、耐久時のガス発生の抑制ならびにサイクル特性の向上の観点で、一般式(1)で表される環状カーボネートが特異的に且つ効果的に作用する事が示された。   Even when DFEC was used as the fluorinated cyclic carbonate, the cycle retention rate was further improved by mixing the cyclic carbonate EC, which is a feature of the present invention, as in MFEC (Examples 20 and 21). Moreover, the amount of generated gas can be suppressed by adding EC. That is, since the effect of adding EC is confirmed regardless of the type of fluorinated cyclic carbonate, in the high voltage battery system, from the viewpoint of suppressing gas generation during durability and improving cycle characteristics, the general formula (1 It was shown that the cyclic carbonate represented by) acts specifically and effectively.

[実施例B:上限動作電位依存性]
[リチウム二次電池の製造]
実施例Aと同様の負極、正極を用い、実施例Aと同様の方法を用いてリチウム二次電池を製造した。
[Example B: Upper limit operating potential dependency]
[Manufacture of lithium secondary batteries]
A lithium secondary battery was manufactured using the same negative electrode and positive electrode as in Example A and using the same method as in Example A.

[慣らし運転]
作製したシート状リチウム二次電池を、電極間の密着性を高めるためにガラス板で挟んだ状態で、25℃において0.1Cに相当する定電流でLi/Li基準にて正極電位を4.95V、4.90V、4.85V、4.75V、4.65V、すなわち電池端子間開路電圧を4.90V、4.85V、4.80V、4.70V、4.60Vの範囲で慣らし運転を行った。上記電池を25℃、3.0−上記各電池端子間開路電圧の範囲において、1/3Cの定電流で充電後、1/3Cの定電流で放電する過程を1サイクルとして、4サイクル実施した。以上の工程をもって放電容量確認の慣らし運転とした。慣らし運転後の各シート状リチウム二次電池の25℃、1/3C定電流放電時の放電電流容量を表6に示す。
[Run-in operation]
In a state where the produced sheet-like lithium secondary battery is sandwiched between glass plates in order to improve the adhesion between the electrodes, the positive electrode potential is 4 on the basis of Li / Li + at a constant current corresponding to 0.1 C at 25 ° C. .95V, 4.90V, 4.85V, 4.75V, 4.65V, that is, running-in voltage between battery terminals in the range of 4.90V, 4.85V, 4.80V, 4.70V, 4.60V Went. The battery was charged at a constant current of 1/3 C and discharged at a constant current of 1/3 C for 4 cycles in the range of 25 ° C., 3.0-open circuit voltage between the battery terminals. . The above process was used as a break-in operation for confirming the discharge capacity. Table 6 shows the discharge current capacity of each sheet-like lithium secondary battery after the break-in operation when discharging at 25 ° C. and 1/3 C constant current.

Figure 0006127980
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上限動作電位が4.75−4.95Vの高い正極電位の範囲であっても、慣らし運転後の放電容量に大きな差異はなかったが、4.65Vでの放電容量はほぼ半減している。これは、上限動作電位が低すぎると十分な深度まで充電することが出来ず、容量を得る事が出来ないことによる。そこで、実施例Bの耐久性評価は多くの放電容量を取り出すことが可能な上限動作電位が4.75V以上の範囲で行った。   Even in the high positive electrode potential range where the upper limit operating potential is 4.75-4.95V, there was no significant difference in the discharge capacity after the break-in operation, but the discharge capacity at 4.65V was almost halved. This is because if the upper limit operating potential is too low, the battery cannot be charged to a sufficient depth and the capacity cannot be obtained. Therefore, the durability evaluation of Example B was performed in a range where the upper limit operating potential at which a large amount of discharge capacity could be taken out was 4.75V or more.

[実施例B:サイクル耐久性評価]
[電解液の選定]
0℃にて塩の析出が見られていない基本電解液3を実施例22〜24に用いる電解液とし、基本電解液7を実施例25、26に用いる電解液とし、基本電解液27を比較例4に用いる電解液とした。
[Example B: Cycle durability evaluation]
[Selection of electrolyte]
The basic electrolytic solution 3 in which no salt deposition was observed at 0 ° C. was used as the electrolytic solution used in Examples 22 to 24, the basic electrolytic solution 7 was used as the electrolytic solution used in Examples 25 and 26, and the basic electrolytic solution 27 was compared. The electrolyte used in Example 4 was obtained.

[実施例22]
[負極の作製]
実施例Aに用いる負極と同様の方法で作製し、実施例22に用いる負極とした。
[Example 22]
[Production of negative electrode]
A negative electrode used in Example 22 was prepared in the same manner as the negative electrode used in Example A.

[正極の作製]
実施例Aに用いる正極と同様の方法で作製し、実施例22に用いる正極とした。
[Preparation of positive electrode]
A positive electrode used in Example 22 was prepared in the same manner as the positive electrode used in Example A.

[リチウム二次電池の製造]
リチウム二次電池の製造に関し、基本電解液として表1に記載の電解液3を用い、実施例Aと同様の方法を用いてリチウム二次電池を製造した。
[Manufacture of lithium secondary batteries]
Regarding the production of the lithium secondary battery, a lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example A, using the electrolytic solution 3 shown in Table 1 as the basic electrolytic solution.

[慣らし運転]
作製したシート状リチウム二次電池を、電極間の密着性を高めるためにガラス板で挟んだ状態で、25℃において0.1Cに相当する定電流で正極電位を4.75V、すなわち電池端子間開路電圧を4.70Vの範囲で慣らし運転を行った。上記電池を、電池端子間開路電圧として25℃、3.0−4.70Vの範囲において、1/3Cの定電流で充電後、1/3Cの定電流で放電する過程を1サイクルとして、4サイクル実施した。以上の工程をもって実施例22の慣らし運転とした。
[Run-in operation]
The positive electrode potential is 4.75 V at a constant current corresponding to 0.1 C at 25 ° C., that is, between battery terminals, in a state where the produced sheet-like lithium secondary battery is sandwiched between glass plates in order to enhance the adhesion between the electrodes. The running-in operation was performed in the open circuit voltage range of 4.70V. A process in which the battery is charged at a constant current of 1/3 C and discharged at a constant current of 1/3 C in the range of 25 ° C. and 3.0-4.70 V as an open circuit voltage between battery terminals is defined as 4 cycles. Cycled. The break-in operation of Example 22 was performed through the above steps.

[サイクル特性の評価]
慣らし運転が完了した電池を、60℃、電池端子間開路電圧として3.0−4.70Vの範囲において、1/3Cの定電流で充放電を行い、その後、2Cの定電流で充放電する過程を1サイクルとして、200サイクル実施した。この間、50、100、200サイクル目で1/3Cの定電流で充放電を行い、容量を確認した。1/3Cの定電流で充放電での(200サイクル目の放電容量)÷(1サイクル目の放電容量)×100の計算式から、放電容量維持率(サイクル維持率)を求め、実施例22の評価結果とした。評価結果を表7に示す。
[Evaluation of cycle characteristics]
The battery that has completed the break-in operation is charged and discharged at a constant current of 1/3 C in a range of 3.0 to 4.70 V as an open circuit voltage between battery terminals at 60 ° C., and then charged and discharged at a constant current of 2 C. The process was performed as 200 cycles for 200 cycles. During this period, charge and discharge were performed at a constant current of 1/3 C at the 50th, 100th and 200th cycles, and the capacity was confirmed. The discharge capacity retention rate (cycle retention rate) was determined from the calculation formula of (discharge capacity at the 200th cycle) / (discharge capacity at the first cycle) × 100 in charge / discharge at a constant current of 1/3 C. Example 22 It was set as the evaluation result. Table 7 shows the evaluation results.

[実施例23]
慣らし運転、及びサイクル特性の評価に関し、正極上限電位を4.85V、すなわち電池端子間開路電圧を4.80Vとする以外、実施例22と同様に製造、慣らし運転、サイクル特性の評価を行った。評価結果を表7に示す。
[Example 23]
Regarding the running-in operation and the evaluation of cycle characteristics, the production, running-in operation, and cycle characteristics were evaluated in the same manner as in Example 22 except that the positive electrode upper limit potential was 4.85 V, that is, the open circuit voltage between the battery terminals was 4.80 V. . Table 7 shows the evaluation results.

[実施例24]
慣らし運転、及びサイクル特性の評価に関し、正極上限電位を4.90V、すなわち電池端子間開路電圧を4.85Vとする以外、実施例22と同様に製造、慣らし運転、サイクル特性の評価を行った。評価結果を表7に示す。
[Example 24]
Regarding the running-in operation and the evaluation of cycle characteristics, the production, running-in operation, and cycle characteristics were evaluated in the same manner as in Example 22 except that the positive electrode upper limit potential was 4.90 V, that is, the open circuit voltage between the battery terminals was 4.85 V. . Table 7 shows the evaluation results.

[実施例25]
リチウム二次電池の製造に関し、基本電解液として表1に記載の電解液7を用いる以外、実施例23と同様に製造、慣らし運転、サイクル特性の評価を行った。評価結果を表7に示す。
[Example 25]
Regarding the production of the lithium secondary battery, the production, break-in operation, and cycle characteristics were evaluated in the same manner as in Example 23, except that the electrolytic solution 7 shown in Table 1 was used as the basic electrolytic solution. Table 7 shows the evaluation results.

[実施例26]
リチウム二次電池の製造に関し、基本電解液として表1に記載の電解液7を用いる以外、実施例24と同様に製造、慣らし運転、サイクル特性の評価を行った。評価結果を表7に示す。
[Example 26]
Regarding the production of the lithium secondary battery, the production, the running-in operation, and the cycle characteristics were evaluated in the same manner as in Example 24 except that the electrolytic solution 7 shown in Table 1 was used as the basic electrolytic solution. Table 7 shows the evaluation results.

[比較例4]
リチウム二次電池の製造に関し、基本電解液として表1に記載の電解液27を用いる以外、実施例22と同様の方法を用いて製造、慣らし運転、サイクル特性の評価を行った。評価結果を表7に示す。表7には正極上限電位を4.95Vとした実施例7も共に示す。
[Comparative Example 4]
Regarding the production of the lithium secondary battery, the production, the running-in operation, and the cycle characteristics were evaluated using the same methods as in Example 22 except that the electrolytic solution 27 described in Table 1 was used as the basic electrolytic solution. Table 7 shows the evaluation results. Table 7 also shows Example 7 in which the positive electrode upper limit potential was 4.95V.

Figure 0006127980
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正極上限電位を4.75V、4.85V、4.90Vとした高電圧設計セル(実施例22、23、24)において、高いサイクル維持率を示すことが分かる。
例えば、本発明に係る非水系電解液を用い、正極上限電位を4.75Vとした実施例22では、200サイクル後の容量維持率が82.0%と高く、本設計を適用することで高電圧設計セルにおいて高い耐久性を実現出来るのに対して、同様の正極上限電位でのサイクル試験において、本発明に係るフッ素化溶媒を含まない非水系電解液を用いた場合、同容量維持率は55.7%と大きく低減する(比較例4)。この様に、電池端子間開路電圧が4.7Vを超える様な高電圧設計セルであっても、本発明に係る非水系電解液を用いることで、高い耐久性を備えたリチウム二次電池を獲得することが出来る。
It can be seen that the high voltage design cell (Examples 22, 23, 24) with the positive electrode upper limit potential set to 4.75V, 4.85V, 4.90V shows a high cycle maintenance ratio.
For example, in Example 22 using the nonaqueous electrolytic solution according to the present invention and setting the positive electrode upper limit potential to 4.75 V, the capacity retention rate after 200 cycles is as high as 82.0%, which is high by applying this design. While high durability can be realized in the voltage design cell, in the same cycle test at the positive electrode upper limit potential, when the non-aqueous electrolyte containing no fluorinated solvent according to the present invention is used, the same capacity retention rate is This is greatly reduced to 55.7% (Comparative Example 4). Thus, even in a high voltage design cell in which the open circuit voltage between battery terminals exceeds 4.7 V, a lithium secondary battery having high durability can be obtained by using the non-aqueous electrolyte according to the present invention. Can be earned.

また、助剤としてCTIを加えた場合、さらに優れたサイクル維持率を示した(実施例25、26、7)。この効果は、特に限定はされないが、CTIによる電極表面の保護効果に起因すると推察された。   Further, when CTI was added as an auxiliary agent, an even better cycle retention rate was shown (Examples 25, 26, 7). Although this effect is not specifically limited, it was guessed that it originated in the protective effect of the electrode surface by CTI.

[実施例C]
[電解液の選定]
0℃にて塩の析出が見られていない基本電解液2、基本電解液28を、それぞれ実施例27、比較例5に用いる電解液とした。
[Example C]
[Selection of electrolyte]
The basic electrolyte solution 2 and the basic electrolyte solution 28 in which no salt deposition was observed at 0 ° C. were used as the electrolyte solutions used in Example 27 and Comparative Example 5, respectively.

[負極の作製]
実施例A、Bに用いる負極と同様の方法で作製し、実施例27、比較例5に用いる負極とした。
[Production of negative electrode]
A negative electrode used in Example 27 and Comparative Example 5 was prepared in the same manner as the negative electrode used in Examples A and B.

[正極の作製]
正極活物質としてLi1.1(Ni0.45Mn0.45Co0.10)Oを85質量%と、導電材としてのアセチレンブラック10質量%と、結着材としてのポリフッ化ビニリデン5質量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で混合して、スラリー化した。得られたスラリーを、予め導電助剤を塗布した厚さ15μmのアルミ箔に塗布して乾燥し、プレス機で圧延したものを、活物質層のサイズとして幅30mm、長さ40mm、及び幅5mm、長さ9mmの未塗工部を有する形状に切り出し、実施例27、比較例5に用いる正極とした。
[Production of positive electrode]
85% by mass of Li 1.1 (Ni 0.45 Mn 0.45 Co 0.10 ) O 2 as a positive electrode active material, 10% by mass of acetylene black as a conductive material, and polyvinylidene fluoride 5 as a binder % By mass was mixed in N-methylpyrrolidone solvent to make a slurry. The obtained slurry was applied to a 15 μm-thick aluminum foil previously coated with a conductive additive, dried, and rolled with a press machine. The active material layer size was 30 mm wide, 40 mm long, and 5 mm wide. The positive electrode used in Example 27 and Comparative Example 5 was cut into a shape having an uncoated part with a length of 9 mm.

[リチウム二次電池の製造]
上記電解液、負極、及び正極を用いた以外、実施例A、Bと同様の方法でシート状電池を作製し、実施例27、比較例5に用いる電池とした。
[Manufacture of lithium secondary batteries]
A sheet battery was prepared in the same manner as in Examples A and B except that the above electrolyte, negative electrode, and positive electrode were used, and batteries used in Example 27 and Comparative Example 5 were obtained.

[慣らし運転]
作製したリチウム二次電池を、電極間の密着性を高めるためにガラス板で挟んだ状態で、25℃において0.2Cに相当する定電流で、正極の上限動作電位がLi/Li基準にて4.65V、すなわち電池端子間開路電圧が4.60Vとなるように、電圧3.0−4.6Vの範囲で慣らし運転を行った。
[Run-in operation]
In the state where the produced lithium secondary battery is sandwiched between glass plates in order to enhance the adhesion between the electrodes, the upper limit operating potential of the positive electrode is set to Li / Li + reference at a constant current corresponding to 0.2 C at 25 ° C. The running-in operation was performed in the range of voltage 3.0-4.6V so that the open circuit voltage between the battery terminals was 4.60V.

[サイクル特性の評価]
慣らし運転が完了した電池を、60℃、電池端子間開路電圧が3.0−4.6Vの範囲において、2Cの定電流で充電後、2Cの定電流で放電する過程を1サイクルとして、200サイクル実施した。(200サイクル目の放電容量)÷(1サイクル目の放電容量)×100の計算式から、放電容量維持率(サイクル維持率)を求めた。表8に評価結果を示す。
[Evaluation of cycle characteristics]
A battery in which the running-in operation is completed is charged at a constant current of 2C and discharged at a constant current of 2C in a range of 60 ° C. and an open circuit voltage between battery terminals of 3.0 to 4.6 V. Cycled. The discharge capacity retention rate (cycle retention rate) was determined from the formula of (discharge capacity at 200th cycle) ÷ (discharge capacity at the first cycle) × 100. Table 8 shows the evaluation results.

Figure 0006127980
Figure 0006127980

表8を見てわかるとおり、本発明に係る非水系電解液を用いることにより、60℃、200サイクルという過酷な条件下であっても、70%を超える高いサイクル維持率を示した。   As can be seen from Table 8, by using the nonaqueous electrolytic solution according to the present invention, a high cycle maintenance rate exceeding 70% was exhibited even under severe conditions of 60 ° C. and 200 cycles.

[実施例D]
[電解液の選定]
0℃にて塩の析出が見られていない基本電解液3、基本電解液20を、それぞれ実施例28、比較例6に用いる電解液とした。
[Example D]
[Selection of electrolyte]
The basic electrolytic solution 3 and the basic electrolytic solution 20 in which no salt deposition was observed at 0 ° C. were used as the electrolytic solutions used in Example 28 and Comparative Example 6, respectively.

[負極の作製]
負極活物質としてリチウムチタン複合酸化物と導電材としてのカーボンブラックと結着剤とバインダーを溶媒中で混合して、スラリー化した。得られたスラリーを用いて、実施例A,B,Cと同様の方法で実施例28、比較例6に用いる負極とした。
[Production of negative electrode]
A lithium titanium composite oxide as a negative electrode active material, carbon black as a conductive material, a binder, and a binder were mixed in a solvent to form a slurry. Using the obtained slurry, negative electrodes used in Example 28 and Comparative Example 6 were prepared in the same manner as in Examples A, B, and C.

[正極の作製]
実施例A,Bに用いる正極と同様の方法で作製し、実施例28、比較例6に用いる正極とした。
[Production of positive electrode]
A positive electrode used in Examples 28 and Comparative Example 6 was prepared in the same manner as the positive electrode used in Examples A and B.

[リチウム二次電池の製造]
上記電解液、負極、及び正極を用いた以外、実施例A,B,Cと同様の方法でシート状電池を作製し、実施例28、比較例6に用いる電池とした。
[Manufacture of lithium secondary batteries]
A sheet battery was produced in the same manner as in Examples A, B, and C except that the electrolyte solution, the negative electrode, and the positive electrode were used, and batteries used in Example 28 and Comparative Example 6 were obtained.

[慣らし運転]
作製したシート状リチウム二次電池を、電極間の密着性を高めるためにガラス板で挟んだ状態で、25℃において0.1Cに相当する定電流でLi/Li+基準にて正極電位を4.95V、すなわち電池端子間開路電圧が3.50Vとなるように慣らし運転を行った。上記電池を25℃、電池端子間開路電圧が1.50−3.50Vの範囲において、1/3Cの定電流で充電後、1/3Cの定電流で放電する過程を1サイクルとして、計4サイクル実施した。以上の工程をもって放電容量確認の慣らし運転とした。
[Run-in operation]
In a state where the produced sheet-like lithium secondary battery is sandwiched between glass plates in order to enhance the adhesion between the electrodes, the positive electrode potential is set to 4 at a constant current corresponding to 0.1 C at 25 ° C. based on Li / Li +. The break-in operation was performed so that the open circuit voltage between the battery terminals was 95 V, that is, 3.50 V. The process of charging the battery at a constant current of 1/3 C and then discharging it at a constant current of 1/3 C in a range of 25 ° C. and an open circuit voltage between battery terminals of 1.50-3.50 V is a total of 4 cycles. Cycled. The above process was used as a break-in operation for confirming the discharge capacity.

[サイクル特性の評価]
慣らし運転が完了した電池を、60℃、電池端子間開路電圧が1.5−3.5Vの範囲において、1/3Cの定電流で充放電を行い、その後、2Cの定電流で充放電する過程を1サイクルとして、200サイクル実施した。この間、50、100、200サイクル目で1/3Cの定電流で充放電を行い、容量を確認した。1/3Cの定電流で充放電での(200サイクル目の放電容量)÷(1サイクル目の放電容量)×100の計算式から、放電容量維持率(サイクル維持率)を求めた。また、慣らし運転が完了した電池の発生ガス量、及び抵抗を測定した。評価結果を表9に示す。
[Evaluation of cycle characteristics]
The battery that has been run-in is charged and discharged at a constant current of 1/3 C and then charged and discharged at a constant current of 2 C in the range of 60 ° C. and open circuit voltage between battery terminals of 1.5 to 3.5 V. The process was performed as 200 cycles for 200 cycles. During this period, charge and discharge were performed at a constant current of 1/3 C at the 50th, 100th and 200th cycles, and the capacity was confirmed. The discharge capacity retention rate (cycle retention rate) was determined from the formula of (discharge capacity at the 200th cycle) / (discharge capacity at the first cycle) × 100 in charge / discharge at a constant current of 1/3 C. In addition, the amount of gas generated and the resistance of the battery after the break-in operation was measured. Table 9 shows the evaluation results.

Figure 0006127980
Figure 0006127980

表9を見てわかるとおり、本発明に係る非水系電解液を用いることにより、60℃、200サイクルという過酷な条件下であっても、70%を超える高いサイクル維持率を示し、さらにはガス発生も抑制された。すなわち、負極としてリチウムチタン複合酸化物を用いた場合においても、負極にカーボンを用いた場合と同様に、ECを、高電圧条件下で電解液中に一定量を共存させることにより耐久時のガス発生が抑制され、サイクル特性も向上させた驚くべき結果であり、高電圧系におけるECの特異性を示唆するものである。   As can be seen from Table 9, by using the nonaqueous electrolytic solution according to the present invention, even under severe conditions of 60 ° C. and 200 cycles, a high cycle maintenance rate exceeding 70% is exhibited, and further, gas Occurrence was also suppressed. That is, even when lithium titanium composite oxide is used as the negative electrode, as in the case of using carbon for the negative electrode, EC is a gas at the time of endurance by allowing a certain amount to coexist in the electrolyte under high voltage conditions. This is a surprising result that the generation was suppressed and the cycle characteristics were improved, suggesting the specificity of EC in a high voltage system.

本発明の非水系電解液二次電池は、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、例えば、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、スマートフォン、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、自動車、バイク、原動機付自転車、自転車、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、電動工具、ストロボ、カメラ、負荷平準化用電源、自然エネルギー貯蔵電源等が挙げられる。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be used for various known applications. Specific examples include, for example, notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, smartphones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, Mini-disc, walkie-talkie, electronic notebook, calculator, memory card, portable tape recorder, radio, backup power supply, motor, automobile, motorcycle, motorbike, bicycle, lighting equipment, toy, game machine, watch, electric tool, strobe, camera , Load leveling power source, natural energy storage power source and the like.

Claims (10)

リチウム塩及びこれを溶解する非水系溶媒を含有してなる非水系電解液、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極、並びに正極を備えた非水系電解液二次電池であって、
前記正極の上限動作電位がLi/Li基準にて4.5V以上であり、
前記非水系電解液が下記一般式(1)で表される環状カーボネート、下記一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネート、及び下記一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートを含有し、且つ、非水系溶媒中に一般式(1)で表される環状カーボネートが15体積%より多く含有されており、且つ、一般式(1)及び(2)で表されるカーボネートの合計量が、非水系溶媒の25体積%以上であることを特徴とする非水系電解液二次電池。
Figure 0006127980


(一般式(1)中、Rは水素、又は炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
Figure 0006127980

(一般式(2)中、Rは水素、フッ素、又は置換基を有してもよい炭化水素基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。)
Figure 0006127980


(一般式(3)中、Rは置換基を有してもよく、フッ素を少なくとも1つ含む炭化水素基、Rは置換基を有してもよい炭化水素基を表し、RとRは同一であっても異なっていてもよい。)
A non-aqueous electrolyte solution comprising a lithium salt and a non-aqueous solvent for dissolving the lithium salt, a negative electrode capable of occluding and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode,
The upper limit operating potential of the positive electrode is 4.5 V or more on the basis of Li / Li + ,
The non-aqueous electrolyte is a cyclic carbonate represented by the following general formula (1), a fluorinated cyclic carbonate represented by the following general formula (2), and a fluorinated chain carbonate represented by the following general formula (3) The cyclic carbonate represented by the general formula (1) in a non-aqueous solvent is contained in an amount of more than 15% by volume, and the carbonate represented by the general formulas (1) and (2). A non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the total amount is 25% by volume or more of the non-aqueous solvent.
Figure 0006127980


(In general formula (1), R 1 represents hydrogen or a hydrocarbon group, and may be the same or different from each other.)
Figure 0006127980

(In General Formula (2), R 2 represents hydrogen, fluorine, or a hydrocarbon group that may have a substituent, and may be the same or different from each other.)
Figure 0006127980


(In general formula (3), R 3 may have a substituent, a hydrocarbon group containing at least one fluorine, R 4 represents a hydrocarbon group that may have a substituent, and R 3 and R 4 may be the same or different.)
前記非水系電解液において、一般式(1)〜(3)で表されるカーボネートの合計量が、非水系溶媒の50体積%以上であることを特徴とする、請求項1に記載の非水系電解液二次電池。   2. The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein in the non-aqueous electrolyte, the total amount of carbonates represented by the general formulas (1) to (3) is 50% by volume or more of the non-aqueous solvent. Electrolyte secondary battery. 前記非水系電解液において、一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートが、非水系溶媒中に5体積%以上含有されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の非水系電解液二次電池。   The fluorinated chain carbonate represented by the general formula (3) is contained in the non-aqueous electrolyte solution in an amount of 5% by volume or more in the non-aqueous solvent according to claim 1 or 2. Non-aqueous electrolyte secondary battery. 前記非水系電解液において、一般式(1)で表される環状カーボネートが、非水系溶媒中に20体積%以上含有されていることを特徴とする、請求項1乃至3の何れか1項に記載の非水系電解液二次電池。   4. The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1, wherein the cyclic carbonate represented by the general formula (1) is contained in a non-aqueous solvent in an amount of 20% by volume or more. 5. The non-aqueous electrolyte secondary battery described. 前記一般式(1)において、Rが、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であることを特徴とする、請求項1乃至4の何れか1項に記載の非水系電解液二次電池。 The non-aqueous electrolyte secondary solution according to any one of claims 1 to 4, wherein in the general formula (1), R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. battery. 前記一般式(1)で表される環状カーボネートが、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートから選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項1乃至5の何れか1項に記載の非水系電解液二次電池。   The non-aqueous electrolysis according to any one of claims 1 to 5, wherein the cyclic carbonate represented by the general formula (1) is at least one selected from ethylene carbonate and propylene carbonate. Liquid secondary battery. 前記一般式(2)で表されるフッ素化環状カーボネートが、4−フルオロエチレンカーボネート及び4,5−ジフルオロエチレンカーボネートから選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項1乃至6の何れか1項に記載の非水系電解液二次電池。   The fluorinated cyclic carbonate represented by the general formula (2) is at least one selected from 4-fluoroethylene carbonate and 4,5-difluoroethylene carbonate. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of the above. 前記一般式(3)で表されるフッ素化鎖状カーボネートが、トリフルオロエチルメチルカーボネートを含むことを特徴とする、請求項1乃至7の何れか1項に記載の非水系電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the fluorinated chain carbonate represented by the general formula (3) includes trifluoroethyl methyl carbonate. . 前記正極が、下記一般式(4)〜(6)で表されるリチウム遷移金属系化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含有する正極活物質を含有することを特徴とする、請求項1乃至8の何れか1項に記載の非水系電解液二次電池。
Li[LiMn2−x−a]O4+δ・・・(4)
(式(4)中、0≦a≦0.3、0.4<x<1.1、−0.5<δ<0.5を満たし、Mは、Ni、Cr、Fe、Co及びCuから選択される遷移金属のうちの少なくとも1種を表す。)
LiM1M22−δ・・・(5)
(式(5)中、1≦x≦1.3、0≦y≦1、0≦z≦0.3、−0.1≦δ≦0.1を
満たし、M1は、Ni、Co及び/又はMnを示し、M2は、Fe、Cr、V、Ti、Cu、Ga、Bi、Sn、B、P、Zn、Mg、Ge、Nb、W、Ta、Be、Al、Ca、Sc及びZrから選択される元素のうちの少なくとも1種を表す。)
αLiMO・(1−α)LiM’O・・・(6)
(式(6)中、0<α<1を満たし、Mは、平均酸化数が+4である金属元素のうちの少なくとも1種、M’は、平均酸化数が+3である金属元素のうちの少なくとも1種を表す。)
The positive electrode contains a positive electrode active material containing at least one selected from the group consisting of lithium transition metal compounds represented by the following general formulas (4) to (6). The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of 1 to 8.
Li [Li a M x Mn 2−x−a ] O 4 + δ (4)
(In the formula (4), 0 ≦ a ≦ 0.3, 0.4 <x <1.1, −0.5 <δ <0.5 is satisfied, and M is Ni, Cr, Fe, Co, and Cu. Represents at least one of transition metals selected from
Li x M1 y M2 z O 2-δ (5)
(In the formula (5), 1 ≦ x ≦ 1.3, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 0.3, −0.1 ≦ δ ≦ 0.1 is satisfied, and M1 represents Ni, Co, and / or Or M2 represents Fe, Cr, V, Ti, Cu, Ga, Bi, Sn, B, P, Zn, Mg, Ge, Nb, W, Ta, Be, Al, Ca, Sc and Zr. Represents at least one of the selected elements.)
αLi 2 MO 3 · (1-α) LiM′O 2 (6)
(In Formula (6), 0 <α <1 is satisfied, M is at least one metal element having an average oxidation number of +4, and M ′ is a metal element having an average oxidation number of +3. Represents at least one).
前記負極が、黒鉛粒子からなる負極活物質を含有することを特徴とする、請求項1乃至9の何れか1項に記載の非水系電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 9, wherein the negative electrode contains a negative electrode active material made of graphite particles.
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