JP6252200B2 - Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same - Google Patents

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

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Description

本発明は、蓄電デバイスを高電圧で使用した際に電気化学特性を向上できる非水電解液及びそれを用いた蓄電デバイスに関する。   The present invention relates to a nonaqueous electrolytic solution capable of improving electrochemical characteristics when an electricity storage device is used at a high voltage, and an electricity storage device using the same.

近年、蓄電デバイス、特にリチウム二次電池は携帯電話やノート型パソコン等電子機器の電源、あるいは電気自動車や電力貯蔵用の電源として広く使用されている。中でもタブレット端末やウルトラブック等の薄型電子機器では外装部材にアルミラミネートフィルム等のラミネートフィルムを使用するラミネート型電池や角型電池が用いられることが多いが、これらの電池は、薄型であるため少しの外装部材の膨張等により変形しやすいという問題が生じやすく、その変形が電子機器に与える影響が非常に大きいことが問題である。   In recent years, power storage devices, particularly lithium secondary batteries, have been widely used as power sources for electronic devices such as mobile phones and laptop computers, or for electric vehicles and power storage. In particular, thin-type electronic devices such as tablet terminals and ultrabooks often use laminate-type batteries or square-type batteries that use a laminate film such as an aluminum laminate film as the exterior member. The problem of being easily deformed due to the expansion of the exterior member is that the effect of the deformation on the electronic device is very large.

リチウム二次電池は、主にリチウムを吸蔵放出可能な材料を含む正極及び負極、リチウム塩と非水溶媒からなる非水電解液から構成され、非水溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)等のカーボネート類が使用されている。
また、リチウム二次電池の負極としては、リチウム金属、リチウムを吸蔵及び放出可能な金属化合物(金属単体、酸化物、リチウムとの合金等)、炭素材料が知られている。特に、炭素材料のうち、例えばコークス、黒鉛(人造黒鉛、天然黒鉛)等のリチウムを吸蔵及び放出することが可能な炭素材料を用いた非水系電解液二次電池が広く実用化されている。上記の負極材料はリチウム金属と同等の極めて卑な電位でリチウムと電子を貯蔵・放出するために、多くの溶媒が還元分解を受ける可能性を有しており、負極材料の種類に拠らず負極上で電解液中の溶媒が一部還元分解してしまい、分解物の沈着、ガス発生、電極の膨れにより、リチウムイオンの移動が妨げられ、特に電池を高温、高電圧で使用した場合のサイクル特性等の電池特性を低下させる問題や電極の膨れにより電池が変形する等の問題があった。更に、リチウム金属やその合金、スズ又はケイ素等の金属単体や酸化物を負極材料として用いたリチウム二次電池は、初期の容量は高いもののサイクル中に微粉化が進むため、炭素材料の負極に比べて非水溶媒の還元分解が加速的に起こり、電池容量やサイクル特性のような電池性能が大きく低下することや電極の膨れにより電池が変形する等の問題が知られている。
A lithium secondary battery is mainly composed of a positive electrode and a negative electrode containing a material capable of occluding and releasing lithium, and a non-aqueous electrolyte composed of a lithium salt and a non-aqueous solvent. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC) and propylene. Carbonates such as carbonate (PC) are used.
As negative electrodes of lithium secondary batteries, lithium metal, metal compounds capable of inserting and extracting lithium (metal simple substance, oxide, alloy with lithium, etc.) and carbon materials are known. In particular, non-aqueous electrolyte secondary batteries using carbon materials that can occlude and release lithium, such as coke and graphite (artificial graphite, natural graphite), are widely used. The above negative electrode materials store and release lithium and electrons at an extremely low potential equivalent to that of lithium metal, so many solvents may undergo reductive decomposition, regardless of the type of negative electrode material. Some of the solvent in the electrolyte solution is reductively decomposed on the negative electrode, and the migration of lithium ions is hindered by the deposition of decomposition products, gas generation, and electrode swelling, especially when the battery is used at high temperature and high voltage. There have been problems such as deterioration of battery characteristics such as cycle characteristics and deformation of the battery due to swelling of the electrodes. Furthermore, lithium secondary batteries using lithium metal, alloys thereof, simple metals such as tin or silicon, and oxides as negative electrode materials have high initial capacities, but fine powders progress during the cycle. In comparison, reductive decomposition of a nonaqueous solvent occurs at an accelerated rate, and battery performance such as battery capacity and cycle characteristics is greatly reduced, and problems such as battery deformation due to electrode swelling are known.

一方、正極材料として用いられるLiCoO、LiMn、LiNiO、LiFePOといったリチウムを吸蔵及び放出可能な材料は、リチウム基準で3.5V以上の貴な電圧でリチウムと電子を貯蔵及び放出するために、特に電池を高温、高電圧で使用した場合において、多くの溶媒が酸化分解を受ける可能性を有しており、正極材料の種類に拠らず正極上で電解液中の溶媒が一部酸化分解してしまい、分解物の沈着により抵抗を増大させたり、溶媒の分解によりガスが発生して電池を膨れさせるといった問題があった。
そのような状況下、リチウム二次電池が搭載されている電子機器では、電力消費量が増大し、高容量化の一途をたどっている。電子機器からの発熱による電池の温度上昇や、電池の充電設定電圧の高電圧化等、ますます電解液にとっては分解が起こり易くなる環境にあり、ガス発生により、電池が膨れたり、電流遮断等の安全機構が作動して電池が使用出来なくなる等の問題があった。
On the other hand, materials capable of occluding and releasing lithium, such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , and LiFePO 4 used as positive electrode materials, store and release lithium and electrons at a precious voltage of 3.5 V or more on the basis of lithium. Therefore, in particular, when a battery is used at a high temperature and a high voltage, many solvents have a possibility of undergoing oxidative decomposition, and the solvent in the electrolytic solution on the positive electrode does not depend on the type of the positive electrode material. There is a problem that a part is oxidized and decomposed to increase resistance due to deposition of decomposition products, or gas is generated due to decomposition of the solvent and the battery is swollen.
Under such circumstances, in electronic devices equipped with lithium secondary batteries, power consumption is increasing and capacity is increasing. The environment is becoming more prone to decomposition for electrolytes, such as battery temperature rise due to heat generated from electronic devices and higher battery charge setting voltage. Gas generation causes battery expansion, current interruption, etc. There was a problem that the safety mechanism of the battery operated and the battery could not be used.

以上のような状況にも関わらず、リチウム二次電池が搭載されている電子機器の多機能化はますます進み、電力消費量が増大する流れにある。そのため、リチウム二次電池の高容量化はますます進んでおり、電極の密度を高めたり、電池内の無駄な空間容積を減らす等、電池内の非水電解液の占める体積が小さくなっている。従って、少しの非水電解液の分解で、電池を高温、高電圧で使用した場合での電池性能が低下しやすい状況にある。   In spite of the above situation, electronic devices equipped with lithium secondary batteries are becoming more and more multifunctional and power consumption is increasing. As a result, the capacity of lithium secondary batteries has been increasing, and the volume occupied by non-aqueous electrolyte in the battery has become smaller, such as increasing the electrode density and reducing the useless space volume in the battery. . Therefore, the battery performance when the battery is used at a high temperature and a high voltage is likely to deteriorate with a slight decomposition of the non-aqueous electrolyte.

特許文献1には、スクアリン酸ジアルキルを電解液に添加することで電池の電気化学的特性、特に23℃でのサイクル容量維持率を向上させることが示されている。特許文献2には、リチウムN,N‘−ビス(ノナフリル)スクアラミドを含む電解液を用いると、25℃でのサイクル容量維持率が向上することが示されている。   Patent Document 1 shows that the addition of a dialkyl squarate to the electrolyte improves the electrochemical characteristics of the battery, particularly the cycle capacity retention rate at 23 ° C. Patent Document 2 shows that the cycle capacity retention rate at 25 ° C. is improved when an electrolytic solution containing lithium N, N′-bis (nonafuryl) squalamide is used.

特開2008−262900号公報JP 2008-262900 A 特開2012−109089号公報JP 2012-109089 A

本発明は、蓄電デバイスを高温、高電圧で使用した場合の電気化学特性を向上させ、さらに高電圧、高温保存後の容量維持率だけでなくガス発生を抑制することができる非水電解液及びそれを用いた蓄電デバイスを提供することを目的とする。   The present invention improves the electrochemical characteristics when the electricity storage device is used at a high temperature and a high voltage, and further can suppress not only the capacity retention rate after storage at a high voltage and a high temperature, but also the gas generation, and An object is to provide an electricity storage device using the same.

本発明者らは、上記従来技術の非水電解液の性能について詳細に検討した結果、前記特許文献1、2の非水電解質二次電池では、蓄電デバイスを高温、高電圧で使用した場合の充放電に伴うガス発生を抑制させるという課題に対してはほとんど効果を発揮できないことが実情であった。
そこで、本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定の化合物を添加することにより、蓄電デバイスを高温、高電圧で使用した場合の保存後の容量維持率を向上させることができ、かつガス発生を抑制させることができることを見出し、本発明を完成した。
As a result of examining the performance of the above-described conventional non-aqueous electrolyte in detail, the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Patent Documents 1 and 2 show that the storage device is used at a high temperature and a high voltage. The actual situation is that the effect of suppressing the generation of gas accompanying charging / discharging can hardly be exhibited.
Therefore, as a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have added a specific compound to increase the capacity retention rate after storage when the power storage device is used at high temperature and high voltage. The present invention has been completed by finding that it can be improved and gas generation can be suppressed.

すなわち、本発明は、下記の(1)〜(2)を提供するものである。   That is, the present invention provides the following (1) to (2).

(1)非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、下記一般式(I)で表されるリチウム塩一種以上を含有することを特徴とする非水電解液。 (1) A nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent, containing at least one lithium salt represented by the following general formula (I):

(式中、Mはホウ素原子、又はリン原子を示し、Xはハロゲン原子を示し、Rfは炭素数1〜4のフルオロアルキル基を示し、nは1〜3の整数を示し、p及びqは0〜4の整数を示す。Mがホウ素原子の場合、mは1、又は2を示し、2m+p+q=4である。Mがリン原子の場合、mは1〜3の整数を示し、2m+p+q=6である。) (In the formula, M represents a boron atom or a phosphorus atom, X represents a halogen atom, Rf represents a fluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, n represents an integer of 1 to 3, p and q represent Represents an integer of 0 to 4. When M is a boron atom, m represents 1 or 2, and 2m + p + q = 4 When M is a phosphorus atom, m represents an integer of 1 to 2 and 2m + p + q = 6 .)

(2)正極、負極及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液を備えた蓄電デバイスであって、前記非水電解液が、前記一般式(I)で表されるリチウム塩一種以上を含有することを特徴とする蓄電デバイス。 (2) An electricity storage device including a nonaqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous solvent, wherein the nonaqueous electrolyte solution is a lithium salt represented by the general formula (I) An electricity storage device comprising at least one kind.

本発明によれば、蓄電デバイスを高温、高電圧で使用した場合の保存後の容量維持率を向上させることができ、かつガス発生を抑制させる非水電解液及びそれを用いたリチウム電池等の蓄電デバイスを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to improve the capacity retention rate after storage when the power storage device is used at a high temperature and high voltage, and to suppress the generation of gas, such as a non-aqueous electrolyte and a lithium battery using the nonaqueous electrolyte An electricity storage device can be provided.

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

〔非水電解液〕
本発明の非水電解液は、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、前記一般式(I)で表されるリチウム塩を非水電解液中に含有することを特徴とする。
[Non-aqueous electrolyte]
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention is a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent, and contains the lithium salt represented by the general formula (I) in the nonaqueous electrolytic solution. And

本発明の非水電解液が蓄電デバイスを高温、高電圧で使用した場合の電気化学特性を大幅に改善できる理由は明らかではないが、以下のように考えられる。
本発明で使用される化合物はオキソカーボン酸を有し、更にホウ素原子やリン原子などの金属原子を有する錯体塩である。このことから、反応性が高く、正極と負極の両方の活性点に素早く反応するとともに、被膜にホウ素原子やリン原子などの金属原子が含まれることでより強固な被膜を形成するため高温、高電圧保存特性を向上させ、溶媒の分解によるガス発生を抑制するものと考えられる。
The reason why the nonaqueous electrolytic solution of the present invention can greatly improve the electrochemical characteristics when the electricity storage device is used at high temperature and high voltage is not clear, but is considered as follows.
The compound used in the present invention is a complex salt having an oxocarbonic acid and further having a metal atom such as a boron atom or a phosphorus atom. Because of this, it is highly reactive, reacts quickly at the active sites of both the positive electrode and the negative electrode, and forms a stronger film by including metal atoms such as boron atoms and phosphorus atoms in the film. It is considered that voltage storage characteristics are improved and gas generation due to decomposition of the solvent is suppressed.

本発明の非水電解液に含まれるリチウム塩は、下記一般式(I)で表される。   The lithium salt contained in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is represented by the following general formula (I).

(式中、Mはホウ素原子、又はリン原子を示し、Xはハロゲン原子を示し、Rfは炭素数1〜4のフルオロアルキル基を示し、nは1〜3の整数を示し、p及びqは0〜4の整数を示す。Mがホウ素原子の場合、mは1、又は2を示し、2m+p+q=4である。Mがリン原子の場合、mは1〜3の整数を示し、2m+p+q=6である。) (In the formula, M represents a boron atom or a phosphorus atom, X represents a halogen atom, Rf represents a fluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, n represents an integer of 1 to 3, p and q represent Represents an integer of 0 to 4. When M is a boron atom, m represents 1 or 2, and 2m + p + q = 4 When M is a phosphorus atom, m represents an integer of 1 to 2 and 2m + p + q = 6 .)

前記一般式(I)において、式中、nは1〜3の整数を示し、中でも、nが2のとき特に好ましい。Mはホウ素原子又はリン原子を示す。Mがホウ素原子のとき、mは1又は2の整数、p及びqは0〜2の整数を示し、mが1且つ、pが2のとき特に好ましい。Mがリン原子のとき、mは1〜3の整数を示し、p及びqは0〜4の整数を示し、mが1且つpが4のとき、もしくはmが2且つpが2のとき特に好ましい。Xはハロゲン原子を示し、フッ素原子が好ましい。Rfは炭素数1〜4のフルオロアルキル基を示し、炭素数1〜2のフルオロアルキル基が好ましい。   In the general formula (I), in the formula, n represents an integer of 1 to 3, and when n is 2, it is particularly preferable. M represents a boron atom or a phosphorus atom. When M is a boron atom, m is an integer of 1 or 2, p and q are integers of 0 to 2, and it is particularly preferable when m is 1 and p is 2. When M is a phosphorus atom, m is an integer of 1 to 3, p and q are integers of 0 to 4, and when m is 1 and p is 4, or when m is 2 and p is 2, preferable. X represents a halogen atom, preferably a fluorine atom. Rf represents a C1-C4 fluoroalkyl group, preferably a C1-C2 fluoroalkyl group.

前記Rfの具体例として、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、2−フルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、3−フルオロプロピル基、3,3−ジフルオロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、もしくは2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基等が好適に挙げられ、中でも、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基が好ましく、トリフルオロメチル基が更に好ましい。   Specific examples of Rf include a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a 2-fluoroethyl group, a 2,2-difluoroethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, and a 3-fluoropropyl group. 3,3-difluoropropyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, etc. Preferred examples include a halogenated alkyl group. Among them, a trifluoromethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, and a 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group are preferable, and a trifluoromethyl group is more preferable. preferable.

前記一般式(I)としては、具体的に以下のリチウム塩が好適に挙げられる。   Specific examples of the general formula (I) include the following lithium salts.

上記リチウム塩の中でも5、8、9、15〜18、又は20の構造式を有するリチウム塩がより好ましく、5、8、15、又は16が特に好ましい。   Among the lithium salts, lithium salts having a structural formula of 5, 8, 9, 15-18, or 20 are more preferable, and 5, 8, 15, or 16 is particularly preferable.

本発明の非水電解液において、下記一般式(I)で表されるリチウム塩の含有量は、非水電解液中に0.001〜10質量%が好ましい。該含有量が10質量%以下であれば、電極上に過度に被膜が形成され電池を高温、高電圧で使用した場合の保存特性が低下するおそれが少なく、また0.001質量%以上であれば被膜の形成が十分であり、電池を高温、高電圧で使用した場合の保存特性の改善効果が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.01質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましい。また、その上限は、8質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3重量%以下が特に好ましい。   In the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, the content of the lithium salt represented by the following general formula (I) is preferably 0.001 to 10% by mass in the nonaqueous electrolytic solution. If the content is 10% by mass or less, a coating film is excessively formed on the electrode, and there is little risk of deterioration of storage characteristics when the battery is used at high temperature and high voltage, and 0.001% by mass or more. If the battery is used at a high temperature and a high voltage, the effect of improving the storage characteristics is enhanced. The content is preferably 0.01% by mass or more, and more preferably 0.3% by mass or more in the nonaqueous electrolytic solution. Moreover, the upper limit is preferably 8% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or less.

〔非水溶媒〕
本発明の非水電解液に使用される非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状エステル、ラクトン、エーテル、及びアミドから選ばれる1種又は2種以上が好適に挙げられる。高温下で電気化学特性が相乗的に向上するため、鎖状エステルが含まれることが好ましく、鎖状カーボネートが含まれることが更に好ましく、環状カーボネートと鎖状カーボネートの両方が含まれることがもっとも好ましい。
[Nonaqueous solvent]
As the nonaqueous solvent used in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, one or more selected from cyclic carbonates, chain esters, lactones, ethers, and amides are preferably exemplified. Since electrochemical properties are synergistically improved at high temperatures, it is preferable that a chain ester is included, more preferably a chain carbonate is included, and most preferably both a cyclic carbonate and a chain carbonate are included. .

なお、「鎖状エステル」なる用語は、鎖状カーボネート及び鎖状カルボン酸エステルを含む概念として用いる。   The term “chain ester” is used as a concept including a chain carbonate and a chain carboxylic acid ester.

環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、1,2−ブチレンカーボネート、2,3−ブチレンカーボネート、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)、トランスもしくはシス−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(以下、両者を総称して「DFEC」という)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、及び4−エチニル−1,3−ジオキソラン−2−オン(EEC)から選ばれる一種又は二種以上が挙げられ、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、ビニレンカーボネート、及び4−エチニル−1,3−ジオキソラン−2−オン(EEC)から選ばれる一種又は二種以上がより好適である。   Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), trans or Cis-4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one (hereinafter collectively referred to as “DFEC”), vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), and 4-ethynyl-1 , 3-dioxolan-2-one (EEC) or two or more selected from ethylene carbonate, propylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, vinylene carbonate, and 4-ethynyl Selected from -1,3-dioxolan-2-one (EEC) That one or two or more is more preferable.

また、前記炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合又はフッ素原子を有する環状カーボネートのうち少なくとも一種を使用すると高温下での電気化学特性が一段と向上するので好ましく、炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を含む環状カーボネートとフッ素原子を有する環状カーボネートを両方含むことがより好ましい。炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートとしては、VC、VEC、又はEECが更に好ましく、フッ素原子を有する環状カーボネートとしては、FEC又はDFECが更に好ましい。   In addition, it is preferable to use at least one of unsaturated bonds such as carbon-carbon double bonds or carbon-carbon triple bonds or cyclic carbonates having a fluorine atom, since the electrochemical properties at high temperatures are further improved. More preferably, both a cyclic carbonate containing an unsaturated bond such as a carbon double bond or a carbon-carbon triple bond and a cyclic carbonate having a fluorine atom are included. As the cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond, VC, VEC, or EEC is more preferable, and as the cyclic carbonate having a fluorine atom, FEC or DFEC is more preferable.

炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対して、好ましくは0.07体積%以上、より好ましくは0.2体積%以上、更に好ましくは0.7体積%以上であり、また、その上限としては、好ましくは7体積%以下、より好ましくは4体積%以下、更に好ましくは2.5体積%以下であると、Liイオン透過性を損なうことなく一段と高温下の被膜の安定性を増すことができるので好ましい。   The content of the cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is preferably 0.07% by volume or more, more preferably 0.8%, based on the total volume of the nonaqueous solvent. 2 vol% or more, more preferably 0.7 vol% or more, and the upper limit thereof is preferably 7 vol% or less, more preferably 4 vol% or less, further preferably 2.5 vol% or less. And, it is preferable because the stability of the coating at a high temperature can be further increased without impairing the Li ion permeability.

フッ素原子を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対して好ましくは0.07体積%以上、より好ましくは4体積%以上、更に好ましくは7体積%以上であり、また、その上限としては、好ましくは35体積%以下、より好ましくは25体積%以下、更に15体積%以下であると、Liイオン透過性を損なうことなく一段と高温下の被膜の安定性を増すことができるので好ましい。   The content of the cyclic carbonate having a fluorine atom is preferably 0.07% by volume or more, more preferably 4% by volume or more, still more preferably 7% by volume or more, based on the total volume of the nonaqueous solvent. The upper limit is preferably 35% by volume or less, more preferably 25% by volume or less, and further 15% by volume or less, because the stability of the coating at high temperatures can be further increased without impairing Li ion permeability. preferable.

非水溶媒が炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートとフッ素原子を有する環状カーボネートの両方を含む場合、フッ素原子を有する環状カーボネートの含有量に対する炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、好ましくは0.2体積%以上、より好ましくは3体積%以上、更に好ましくは7体積%以上であり、その上限としては、好ましくは40体積%以下、より好ましくは30体積%以下、更に15体積%以下であると、Liイオン透過性を損なうことなく一段と高温下の被膜の安定性を増すことができるので特に好ましい。   When the non-aqueous solvent contains both a cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond and a cyclic carbonate having a fluorine atom, the carbon to the content of the cyclic carbonate having a fluorine atom The content of the cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is preferably 0.2% by volume or more, more preferably 3% by volume or more, and further preferably 7% by volume or more. The upper limit is preferably 40% by volume or less, more preferably 30% by volume or less, and further 15% by volume or less, which may further increase the stability of the coating at high temperatures without impairing Li ion permeability. This is particularly preferable because it can be performed.

また、非水溶媒がエチレンカーボネートと炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの両方を含むと電極上に形成される被膜の高温下での安定性が増すので好ましく、エチレンカーボネート及び炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対し、好ましくは3体積%以上、より好ましくは5体積%以上、更に好ましくは7体積%以上であり、また、その上限としては、好ましくは45体積%以下、より好ましくは35体積%以下、更に好ましくは25体積%以下である。   Further, when the non-aqueous solvent contains both ethylene carbonate and a cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond, the stability of the coating film formed on the electrode at high temperature is improved. Preferably, the content of cyclic carbonate having an unsaturated bond such as ethylene carbonate and a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is preferably 3% by volume or more based on the total volume of the nonaqueous solvent. Preferably it is 5 volume% or more, More preferably, it is 7 volume% or more, Moreover, as the upper limit, Preferably it is 45 volume% or less, More preferably, it is 35 volume% or less, More preferably, it is 25 volume% or less.

これらの溶媒は一種類で使用してもよく、また二種類以上を組み合わせて使用した場合は、高温下での電気化学特性が更に向上するので好ましく、3種類以上を組み合わせて使用することが特に好ましい。これらの環状カーボネートの好適な組合せとしては、ECとPC、ECとVC、PCとVC、VCとFEC、ECとFEC、PCとFEC、FECとDFEC、ECとDFEC、PCとDFEC、VCとDFEC、VECとDFEC、VCとEEC、ECとEEC、ECとPCとVC、ECとPCとFEC、ECとVCとFEC、ECとVCとVEC、ECとVCとEEC、ECとEECとFEC、PCとVCとFEC、ECとVCとDFEC、PCとVCとDFEC、ECとPCとVCとFEC、又はECとPCとVCとDFEC等が好ましい。前記の組合せのうち、ECとVC、ECとFEC、PCとFEC、ECとPCとVC、ECとPCとFEC、ECとVCとFEC、ECとVCとEEC、ECとEECとFEC、PCとVCとFEC、又はECとPCとVCとFEC等の組合せがより好ましい。   These solvents may be used alone, and when two or more types are used in combination, the electrochemical properties at high temperatures are further improved, and it is particularly preferable to use a combination of three or more types. preferable. Preferred combinations of these cyclic carbonates include EC and PC, EC and VC, PC and VC, VC and FEC, EC and FEC, PC and FEC, FEC and DFEC, EC and DFEC, PC and DFEC, VC and DFEC , VEC and DFEC, VC and EEC, EC and EEC, EC and PC and VC, EC and PC and FEC, EC and VC and FEC, EC and VC and VEC, EC and VC and EEC, EC and EEC and FEC, PC And VC and FEC, EC and VC and DFEC, PC and VC and DFEC, EC and PC and VC and FEC, or EC and PC, VC and DFEC are preferable. Of the above combinations, EC and VC, EC and FEC, PC and FEC, EC and PC and VC, EC and PC and FEC, EC and VC and FEC, EC and VC and EEC, EC and EEC and FEC, PC and A combination of VC and FEC, or EC, PC, VC and FEC is more preferable.

鎖状エステルとしては、メチルエチルカーボネート(MEC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、メチルイソプロピルカーボネート(MIPC)、メチルブチルカーボネート、及びエチルプロピルカーボネートから選ばれる1種又は2種以上の非対称鎖状カーボネート、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート、及びジブチルカーボネートから選ばれる1種又は2種以上の対称鎖状カーボネート、ピバリン酸メチル、ピバリン酸エチル、ピバリン酸プロピル等のピバリン酸エステル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酢酸メチル、及び酢酸エチルから選ばれる1種又は2種以上の鎖状カルボン酸エステルが好適に挙げられる。   As the chain ester, one or more asymmetric chain carbonates selected from methyl ethyl carbonate (MEC), methyl propyl carbonate (MPC), methyl isopropyl carbonate (MIPC), methyl butyl carbonate, and ethyl propyl carbonate, One or more symmetrical linear carbonates selected from dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, and dibutyl carbonate, pivalate esters such as methyl pivalate, ethyl pivalate, and propyl pivalate Preferable examples include one or two or more chain carboxylic acid esters selected from methyl propionate, ethyl propionate, methyl acetate, and ethyl acetate.

前記鎖状エステルの中でも、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、プロピオン酸メチル、酢酸メチル及び酢酸エチルから選ばれるメチル基を有する鎖状エステルが好ましく、特にメチル基を有する鎖状カーボネートが好ましい。   Among the chain esters, chain esters having a methyl group selected from dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, methyl butyl carbonate, methyl propionate, methyl acetate, and ethyl acetate are preferable, particularly methyl. A chain carbonate having a group is preferred.

また、鎖状カーボネートを用いる場合には、2種以上を用いることが好ましい。さらに対称鎖状カーボネートと非対称鎖状カーボネートの両方が含まれるとより好ましく、対称鎖状カーボネートの含有量が非対称鎖状カーボネートより多く含まれると更に好ましい。   Moreover, when using chain carbonate, it is preferable to use 2 or more types. Further, it is more preferable that both a symmetric chain carbonate and an asymmetric chain carbonate are contained, and it is further more preferable that the content of the symmetric chain carbonate is more than that of the asymmetric chain carbonate.

鎖状エステルの含有量は、特に制限されないが、非水溶媒の総体積に対して、60〜90体積%の範囲で用いるのが好ましい。該含有量が60体積%以上であれば非水電解液の粘度が高くなりすぎず、90体積%以下であれば非水電解液の電気伝導度が低下して高温下での電気化学特性が低下するおそれが少ないので上記範囲であることが好ましい。   The content of the chain ester is not particularly limited, but it is preferably used in the range of 60 to 90% by volume with respect to the total volume of the nonaqueous solvent. If the content is 60% by volume or more, the viscosity of the non-aqueous electrolyte does not become too high, and if it is 90% by volume or less, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte decreases and the electrochemical properties at high temperature are low. Since there is little possibility of a fall, it is preferable that it is the said range.

鎖状カーボネート中に対称鎖状カーボネートが占める体積の割合は、51体積%以上が好ましく、55体積%以上がより好ましい。その上限としては、95体積%以下がより好ましく、85体積%以下であると更に好ましい。対称鎖状カーボネートにジメチルカーボネートが含まれると特に好ましい。また、非対称鎖状カーボネートはメチル基を有するとより好ましく、メチルエチルカーボネートが特に好ましい。上記の場合に一段と高温下での電気化学特性が向上するので好ましい。   The volume ratio of the symmetric chain carbonate in the chain carbonate is preferably 51% by volume or more, and more preferably 55% by volume or more. The upper limit is more preferably 95% by volume or less, and still more preferably 85% by volume or less. It is particularly preferred that the symmetric chain carbonate contains dimethyl carbonate. The asymmetric chain carbonate preferably has a methyl group, and methyl ethyl carbonate is particularly preferable. The above case is preferable because the electrochemical characteristics at a higher temperature are further improved.

環状カーボネートと鎖状エステルの割合は、高温下での電気化学特性向上の観点から、環状カーボネート:鎖状エステル(体積比)が10:90〜45:55が好ましく、15:85〜40:60がより好ましく、20:80〜35:65が特に好ましい。   The ratio between the cyclic carbonate and the chain ester is preferably 10:90 to 45:55, and 15:85 to 40:60, from the viewpoint of improving electrochemical properties at high temperatures. Is more preferable, and 20:80 to 35:65 is particularly preferable.

その他の非水溶媒としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等の環状エーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等の鎖状エーテル、ジメチルホルムアミド等のアミド、スルホラン等のスルホン、及びγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、α−アンゲリカラクトン等のラクトンから選ばれる1種又は2種以上が好適に挙げられる。   Other nonaqueous solvents include cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, and 1,4-dioxane, chains such as 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, and 1,2-dibutoxyethane. Preferable examples include one or more selected from amides such as cyclic ethers, amides such as dimethylformamide, sulfones such as sulfolane, and lactones such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and α-angelicalactone.

上記の非水溶媒は通常、適切な物性を達成するために、混合して使用される。その組合せは、例えば、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの組合せ、環状カーボネートと鎖状カルボン酸エステルとの組合せ、環状カーボネートと鎖状カーボネートとラクトンとの組合せ、環状カーボネートと鎖状カーボネートとエーテルとの組合せ、又は環状カーボネートと鎖状カーボネートと鎖状カルボン酸エステルとの組み合わせ等が好適に挙げられる。   The above non-aqueous solvents are usually used as a mixture in order to achieve appropriate physical properties. The combination includes, for example, a combination of a cyclic carbonate and a chain carbonate, a combination of a cyclic carbonate and a chain carboxylic acid ester, a combination of a cyclic carbonate, a chain carbonate and a lactone, and a combination of a cyclic carbonate, a chain carbonate and an ether. A combination or a combination of a cyclic carbonate, a chain carbonate, and a chain carboxylic acid ester is preferable.

一段と高温下の被膜の安定性を向上させる目的で、非水電解液中にさらにその他の添加剤を加えることが好ましい。
その他の添加剤の具体例としては、以下の(A)〜(I)の化合物が挙げられる。
In order to further improve the stability of the coating film at a higher temperature, it is preferable to add other additives to the non-aqueous electrolyte.
Specific examples of other additives include the following compounds (A) to (I).

(A)アセトニトリル、プロピオニトリル、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、及びセバコニトリルから選ばれる一種又は二種以上のニトリル。 (A) One or more nitriles selected from acetonitrile, propionitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimeonitrile, suberonitrile, and sebacononitrile.

(B)シクロヘキシルベンゼン、フルオロシクロヘキシルベンゼン化合物(1−フルオロ−2−シクロヘキシルベンゼン、1−フルオロ−3−シクロヘキシルベンゼン、1−フルオロ−4−シクロヘキシルベンゼン)、tert−ブチルベンゼン、tert−アミルベンゼン、1−フルオロ−4−tert−ブチルベンゼン等の分枝アルキル基を有する芳香族化合物や、ビフェニル、ターフェニル(o−、m−、p−体)、ジフェニルエーテル、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン(o−、m−、p−体)、アニソール、2,4−ジフルオロアニソール、ターフェニルの部分水素化物(1,2−ジシクロヘキシルベンゼン、2−フェニルビシクロヘキシル、1,2−ジフェニルシクロヘキサン、o−シクロヘキシルビフェニル)等の芳香族化合物。 (B) cyclohexylbenzene, fluorocyclohexylbenzene compound (1-fluoro-2-cyclohexylbenzene, 1-fluoro-3-cyclohexylbenzene, 1-fluoro-4-cyclohexylbenzene), tert-butylbenzene, tert-amylbenzene, 1 Aromatic compounds having a branched alkyl group such as fluoro-4-tert-butylbenzene, biphenyl, terphenyl (o-, m-, p-isomer), diphenyl ether, fluorobenzene, difluorobenzene (o-, m -, P-form), anisole, 2,4-difluoroanisole, terphenyl partially hydride (1,2-dicyclohexylbenzene, 2-phenylbicyclohexyl, 1,2-diphenylcyclohexane, o-cyclohexylbiphenyl), etc. Aroma Compound.

(C)メチルイソシアネート、エチルイソシアネート、ブチルイソシアネート、フェニルイソシアネート、テトラ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、オクタメチレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2−イソシアナトエチル アクリレート、及び2−イソシアナトエチル メタクリレートから選ばれる一種又は二種以上のイソシアネート化合物。 (C) Selected from methyl isocyanate, ethyl isocyanate, butyl isocyanate, phenyl isocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2-isocyanatoethyl acrylate, and 2-isocyanatoethyl methacrylate One or more isocyanate compounds.

(D)2−プロピニル メチル カーボネート、酢酸 2−プロピニル、ギ酸 2−プロピニル、メタクリル酸 2−プロピニル、メタンスルホン酸 2−プロピニル、ビニルスルホン酸 2−プロピニル、2−(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸2−プロピニル、ジ(2−プロピニル)オギザレート、メチル 2−プロピニルオギザレート、エチル 2−プロピニルオギザレート、グルタル酸 ジ(2−プロピニル)、2−ブチン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、2−ブチン−1,4−ジイル ジホルメート、及び2,4−ヘキサジイン−1,6−ジイル ジメタンスルホネートから選ばれる一種又は二種以上の三重結合含有化合物。 (D) 2-propynyl methyl carbonate, 2-propynyl acetate, 2-propynyl formate, 2-propynyl methacrylate, 2-propynyl methanesulfonate, 2-propynyl vinylsulfonate, 2- (methanesulfonyloxy) propionate 2- Propynyl, di (2-propynyl) oxalate, methyl 2-propynyl oxalate, ethyl 2-propynyl oxalate, di (2-propynyl) glutarate, 2-butyne-1,4-diyl dimethanesulfonate, 2- One or more triple bond-containing compounds selected from butyne-1,4-diyl diformate and 2,4-hexadiyne-1,6-diyl dimethanesulfonate.

(E)1,3−プロパンスルトン、1,3−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−プロペンスルトン、2,2−ジオキシド−1,2−オキサチオラン−4−イル アセテート、又は5,5−ジメチル−1,2−オキサチオラン−4−オン 2,2−ジオキシド等のスルトン、エチレンサルファイト、ヘキサヒドロベンゾ[1,3,2]ジオキサチオラン−2−オキシド(1,2−シクロヘキサンジオールサイクリックサルファイトともいう)、又は5−ビニル−ヘキサヒドロ−1,3,2−ベンゾジオキサチオール−2−オキシド等の環状サルファイト、ブタン−2,3−ジイル ジメタンスルホネート、ブタン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、又はメチレンメタンジスルホネート等のスルホン酸エステル、ジビニルスルホン、1,2−ビス(ビニルスルホニル)エタン、又はビス(2−ビニルスルホニルエチル)エーテル等のビニルスルホン化合物から選ばれる一種又は二種以上のS=O基含有化合物。 (E) 1,3-propane sultone, 1,3-butane sultone, 2,4-butane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propene sultone, 2,2-dioxide-1,2-oxathiolan-4-yl Acetate, or sultone such as 5,5-dimethyl-1,2-oxathiolane-4-one 2,2-dioxide, ethylene sulfite, hexahydrobenzo [1,3,2] dioxathiolane-2-oxide (1,2 -Cyclohexanediol cyclic sulfite), or cyclic sulfites such as 5-vinyl-hexahydro-1,3,2-benzodioxathiol-2-oxide, butane-2,3-diyl dimethanesulfonate, butane -1,4-diyl dimethanesulfonate, or methylenemethane disulfonate Phosphate esters, divinyl sulfone, 1,2-bis (vinylsulfonyl) ethane, or bis (2-vinylsulfonylethyl) one or two or more of the S = O group containing compound selected from vinyl sulfone compounds such as ethers.

(F)1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,3,5−トリオキサン等の環状アセタール化合物。 (F) Cyclic acetal compounds such as 1,3-dioxolane, 1,3-dioxane and 1,3,5-trioxane.

(G)リン酸トリメチル、リン酸トリブチル、及びリン酸トリオクチル、
リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)メチル、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)エチル、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)2,2−ジフルオロエチル、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、リン酸ビス(2,2−ジフルオロエチル)2,2,2−トリフルオロエチル、リン酸ビス(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)2,2,2−トリフルオロエチル及びリン酸(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)メチル、リン酸トリス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル)、メチレンビスホスホン酸メチル、メチレンビスホスホン酸エチル、エチレンビスホスホン酸メチル、エチレンビスホスホン酸エチル、ブチレンビスホスホン酸メチル、ブチレンビスホスホン酸エチル、メチル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、及びピロリン酸メチル、ピロリン酸エチルから選ばれる一種又は二種以上のリン含有化合物。
(G) trimethyl phosphate, tributyl phosphate, and trioctyl phosphate,
Tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate, bis (2,2,2-trifluoroethyl) methyl phosphate, bis (2,2,2-trifluoroethyl) ethyl phosphate, bisphosphate (2,2,2-trifluoroethyl) 2,2-difluoroethyl, bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate 2,2,3,3-tetrafluoropropyl, bis (2, 2-difluoroethyl) 2,2,2-trifluoroethyl, bis (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate, 2,2,2-trifluoroethyl phosphate and phosphoric acid (2,2,2- Trifluoroethyl) (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) methyl, tris (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-yl) phosphate, methyl methylenebisphosphonate, methylene bi Ethyl phosphonate, methyl ethylene bisphosphonate, ethyl ethylene bisphosphonate, methyl butylene bisphosphonate, ethyl butylene bisphosphonate, methyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, methyl 2- (diethylphosphoryl) acetate Ethyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, methyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, ethyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, Methyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, 2 —Propinyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, and one or more phosphorus-containing compounds selected from methyl pyrophosphate and ethyl pyrophosphate.

(H)無水酢酸、無水プロピオン酸等の鎖状のカルボン酸無水物、無水コハク酸、無水マレイン酸、3−アリル無水コハク酸、無水グルタル酸、無水イタコン酸、又は3−スルホ−プロピオン酸無水物等の環状酸無水物。 (H) Chain carboxylic anhydrides such as acetic anhydride and propionic anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, 3-allyl succinic anhydride, glutaric anhydride, itaconic anhydride, or 3-sulfo-propionic anhydride Cyclic acid anhydrides such as products.

(I)メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、フェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、又はエトキシヘプタフルオロシクロテトラホスファゼン等の環状ホスファゼン化合物。 (I) Cyclic phosphazene compounds such as methoxypentafluorocyclotriphosphazene, ethoxypentafluorocyclotriphosphazene, phenoxypentafluorocyclotriphosphazene, or ethoxyheptafluorocyclotetraphosphazene.

上記の中でも、(A)ニトリル、(B)芳香族化合物、及び(C)イソシアネート化合物から選ばれる少なくとも1種以上を含むと一段と広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましい。   Among these, it is preferable to include at least one selected from (A) nitrile, (B) aromatic compound, and (C) isocyanate compound, since the electrochemical characteristics in a wider temperature range are further improved.

(A)ニトリルの中では、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、及びピメロニトリルから選ばれる一種又は二種以上がより好ましい。   Among (A) nitriles, one or more selected from succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, and pimelonitrile are more preferable.

(B)芳香族化合物の中では、ビフェニル、ターフェニル(o−、m−、p−体)、フルオロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、及びtert−アミルベンゼンから選ばれる一種又は二種以上がより好ましく、ビフェニル、o−ターフェニル、フルオロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、及びtert−アミルベンゼンから選ばれる一種又は二種以上が特に好ましい。   (B) Among aromatic compounds, one or more selected from biphenyl, terphenyl (o-, m-, p-isomer), fluorobenzene, cyclohexylbenzene, tert-butylbenzene, and tert-amylbenzene Are more preferable, and one or more selected from biphenyl, o-terphenyl, fluorobenzene, cyclohexylbenzene, and tert-amylbenzene are particularly preferable.

(C)イソシアネート化合物の中では、ヘキサ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、2−イソシアナトエチル アクリレート、及び2−イソシアナトエチル メタクリレートから選ばれる一種又は二種以上がより好ましい。   Among (C) isocyanate compounds, one or more selected from hexamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, 2-isocyanatoethyl acrylate, and 2-isocyanatoethyl methacrylate are more preferable.

前記(A)〜(C)の化合物の含有量は、非水電解液中に0.01〜7質量%が好ましい。この範囲では、被膜が厚くなり過ぎずに十分に形成され、一段と高温下の被膜の安定性が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、その上限は、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。   The content of the compounds (A) to (C) is preferably 0.01 to 7% by mass in the non-aqueous electrolyte. In this range, the coating film is sufficiently formed without becoming too thick, and the stability of the coating film at a higher temperature is further increased. The content is more preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more in the non-aqueous electrolyte, and the upper limit thereof is more preferably 5% by mass or less, further preferably 3% by mass or less. .

また、(D)三重結合含有化合物、(E)スルトン、環状サルファイト、スルホン酸エステル、ビニルスルホンから選ばれる環状又は鎖状のS=O基含有化合物、(F)環状アセタール化合物、(G)リン含有化合物、(H)環状酸無水物、及び(I)環状ホスファゼン化合物を含むと一段と高温下の被膜の安定性が向上するので好ましい。   (D) Triple bond-containing compound, (E) Sultone, cyclic sulfite, sulfonic acid ester, cyclic S = O group-containing compound selected from vinyl sulfone, (F) cyclic acetal compound, (G) Including a phosphorus-containing compound, (H) a cyclic acid anhydride, and (I) a cyclic phosphazene compound is preferable because the stability of the coating film at a higher temperature is further improved.

(D)三重結合含有化合物としては、2−プロピニル メチル カーボネート、メタクリル酸 2−プロピニル、メタンスルホン酸 2−プロピニル、ビニルスルホン酸 2−プロピニル、2−(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸 2−プロピニル、ジ(2−プロピニル)オギザレート、メチル 2−プロピニル オギザレート、エチル 2−プロピニル オギザレート、及び2−ブチン−1,4−ジイル ジメタンスルホネートから選ばれる一種又は二種以上が好ましく、メタンスルホン酸 2−プロピニル、ビニルスルホン酸 2−プロピニル、2−(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸 2−プロピニル、ジ(2−プロピニル)オギザレート、及び2−ブチン−1,4−ジイル ジメタンスルホネートから選ばれる一種又は二種以上が更に好ましい。   (D) As a triple bond containing compound, 2-propynyl methyl carbonate, 2-propynyl methacrylate, 2-propynyl methanesulfonate, 2-propynyl vinylsulfonate, 2-propynyl 2- (methanesulfonyloxy) propionate, di One or more selected from (2-propynyl) oxalate, methyl 2-propynyl oxalate, ethyl 2-propynyl oxalate, and 2-butyne-1,4-diyl dimethanesulfonate, 2-propynyl methanesulfonate, One or more selected from 2-propynyl vinyl sulfonate, 2-propynyl 2- (methanesulfonyloxy) propionate, di (2-propynyl) oxalate, and 2-butyne-1,4-diyl dimethanesulfonate Preferred.

(E)スルトン、環状サルファイト、スルホン酸エステル、及びビニルスルホンから選ばれる環状又は鎖状のS=O基含有化合物(但し、三重結合含有化合物、及び前記一般式のいずれかで表される特定のリチウム塩は含まない)を用いることが好ましい。   (E) A cyclic or chain-containing S═O group-containing compound selected from sultone, cyclic sulfite, sulfonic acid ester, and vinyl sulfone (provided that the triple bond-containing compound and any of the above general formulas are specified) It is preferable to use a lithium salt.

前記環状のS=O基含有化合物としては、1,3−プロパンスルトン、1,3−ブタンスルトン、1,4−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、1,3−プロペンスルトン、2,2−ジオキシド−1,2−オキサチオラン−4−イル アセテート、5,5−ジメチル−1,2−オキサチオラン−4−オン 2,2−ジオキシド、メチレン メタンジスルホネート、エチレンサルファイト、及び4−(メチルスルホニルメチル)−1,3,2−ジオキサチオラン 2−オキシドから選ばれる一種又は二種以上が好適に挙げられる。   Examples of the cyclic S═O group-containing compound include 1,3-propane sultone, 1,3-butane sultone, 1,4-butane sultone, 2,4-butane sultone, 1,3-propene sultone, 2,2-dioxide- 1,2-oxathiolan-4-yl acetate, 5,5-dimethyl-1,2-oxathiolan-4-one 2,2-dioxide, methylene methane disulfonate, ethylene sulfite, and 4- (methylsulfonylmethyl)- One, two or more selected from 1,3,2-dioxathiolane 2-oxide are preferred.

また、鎖状のS=O基含有化合物としては、ブタン−2,3−ジイル ジメタンスルホネート、ブタン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、ジメチル メタンジスルホネート、ペンタフルオロフェニル メタンスルホネート、ジビニルスルホン、及びビス(2−ビニルスルホニルエチル)エーテルから選ばれる一種又は二種以上が好適に挙げられる。   Examples of the chain-like S═O group-containing compound include butane-2,3-diyl dimethanesulfonate, butane-1,4-diyl dimethanesulfonate, dimethylmethane disulfonate, pentafluorophenyl methanesulfonate, divinylsulfone, And one or more selected from bis (2-vinylsulfonylethyl) ether are preferred.

前記環状又は鎖状のS=O基含有化合物の中でも、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、2,2−ジオキシド−1,2−オキサチオラン−4−イル アセテート、及び5,5−ジメチル−1,2−オキサチオラン−4−オン 2,2−ジオキシド、ブタン−2,3−ジイル ジメタンスルホネート、ペンタフルオロフェニル メタンスルホネート、及びジビニルスルホンから選ばれる一種又は二種以上が更に好ましい。   Among the cyclic or chain-containing S═O group-containing compounds, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 2,4-butane sultone, 2,2-dioxide-1,2-oxathiolan-4-yl acetate , And 5,5-dimethyl-1,2-oxathiolane-4-one 2,2-dioxide, butane-2,3-diyl dimethanesulfonate, pentafluorophenyl methanesulfonate, and divinylsulfone The above is more preferable.

(F)環状アセタール化合物としては、1,3−ジオキソラン、又は1,3−ジオキサンが好ましく、1,3−ジオキサンが更に好ましい。   (F) As the cyclic acetal compound, 1,3-dioxolane or 1,3-dioxane is preferable, and 1,3-dioxane is more preferable.

(G)リン含有化合物としては、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸トリス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル)、メチル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、又は2−プロピニル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテートが好ましく、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸トリス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル)、エチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、又は2−プロピニル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテートが更に好ましい。   (G) Phosphorus-containing compounds include tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl), tris phosphate (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-yl), methyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, methyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2 -(Diethylphosphoryl) acetate, methyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, ethyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, methyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (Dimethoxyphospho Ryl) acetate or 2-propynyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate is preferred, and tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl), tris phosphate (1,1,1,3,3,3- Hexafluoropropan-2-yl), ethyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate or 2-propynyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate is more preferred.

(H)環状酸無水物としては、無水コハク酸、無水マレイン酸、又は3−アリル無水コハク酸が好ましく、無水コハク酸又は3−アリル無水コハク酸が更に好ましい。   (H) As the cyclic acid anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, or 3-allyl succinic anhydride is preferable, and succinic anhydride or 3-allyl succinic anhydride is more preferable.

(I)環状ホスファゼン化合物としては、メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、又はフェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン等の環状ホスファゼン化合物が好ましく、メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、又はエトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼンが更に好ましい。   (I) As the cyclic phosphazene compound, a cyclic phosphazene compound such as methoxypentafluorocyclotriphosphazene, ethoxypentafluorocyclotriphosphazene, or phenoxypentafluorocyclotriphosphazene is preferable, and methoxypentafluorocyclotriphosphazene or ethoxypentafluorocyclo More preferred is triphosphazene.

前記(D)〜(I)の化合物の含有量は、非水電解液中に0.001〜5質量%が好ましい。この範囲では、被膜が厚くなり過ぎずに十分に形成され、一段と高温下の被膜の安定性が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.01質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、その上限は、3質量%以下がより好ましく、2質量%以下が更に好ましい。   The content of the compounds (D) to (I) is preferably 0.001 to 5% by mass in the non-aqueous electrolyte. In this range, the coating film is sufficiently formed without becoming too thick, and the stability of the coating film at a higher temperature is further increased. The content is more preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more in the non-aqueous electrolyte, and the upper limit thereof is more preferably 3% by mass or less, and further preferably 2% by mass or less. .

また、一段と高温下の被膜の安定性を向上させる目的で、非水電解液中にさらに、シュウ酸骨格を有するリチウム塩、リン酸骨格を有するリチウム塩及びS=O基を有するリチウム塩の中から選ばれる一種以上のリチウム塩を含むことが好ましい。
リチウム塩の具体例としては、リチウム ビス(オキサラト)ボレート(LiBOB)、リチウム ジフルオロ(オキサラト)ボレート(LiDFOB)、リチウム テトラフルオロ(オキサラト)ホスフェート(LiTFOP)、及びリチウム ジフルオロビス(オキサラト)ホスフェート(LiDFOP)から選ばれる少なくとも一種のシュウ酸骨格を有するリチウム塩、LiPOやLiPOF等のリン酸骨格を有するリチウム塩、リチウム トリフルオロ((メタンスルホニル)オキシ)ボレート(LiTFMSB)、リチウム ペンタフルオロ((メタンスルホニル)オキシ)ホスフェート(LiPFMSP)、リチウム メチルサルフェート(LMS)、リチウムエチルサルフェート(LES)、リチウム 2,2,2−トリフルオロエチルサルフェート(LFES)、及びFSOLiから選ばれる一種以上のS=O基を有するリチウム塩が好適に挙げられ、LiBOB、LiDFOB、LiTFOP、LiDFOP、LiPO、LiTFMSB、LMS、LES、LFES、及びFSOLiから選ばれるリチウム塩を含むことがより好ましい。
Further, for the purpose of further improving the stability of the coating film at a high temperature, among non-aqueous electrolytes, among lithium salts having an oxalic acid skeleton, lithium salts having a phosphoric acid skeleton, and lithium salts having an S═O group It is preferable that 1 or more types of lithium salt chosen from these are included.
Specific examples of lithium salts include lithium bis (oxalato) borate (LiBOB), lithium difluoro (oxalato) borate (LiDFOB), lithium tetrafluoro (oxalato) phosphate (LiTFOP), and lithium difluorobis (oxalato) phosphate (LiDFOP). Lithium salt having at least one oxalic acid skeleton selected from Lithium salt having phosphoric acid skeleton such as LiPO 2 F 2 and Li 2 PO 3 F, lithium trifluoro ((methanesulfonyl) oxy) borate (LiTFMSB), lithium Pentafluoro ((methanesulfonyl) oxy) phosphate (LiPFMSP), lithium methyl sulfate (LMS), lithium ethyl sulfate (LES), lithium 2,2,2-tri Le Oro ethylsulfate (LFES), and lithium salt preferably include having one or more S = O group selected from FSO 3 Li, LiBOB, LiDFOB, LiTFOP, LiDFOP, LiPO 2 F 2, LiTFMSB, LMS, LES More preferably, it contains a lithium salt selected from LFES, LFES, and FSO 3 Li.

前記のシュウ酸骨格を有するリチウム塩、リン酸骨格を有するリチウム塩及びS=O基を有するリチウム塩の中から選ばれる一種以上のリチウム塩の総含有量は、非水電解液中に0.001〜10質量%が好ましい。該含有量が10質量%以下であれば、電極上に過度に被膜が形成され保存特性が低下するおそれが少なく、また0.001質量%以上であれば被膜の形成が十分であり、高温、高電圧で使用した場合の特性の改善効果が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.05質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、0.3質量%以上が更に好ましく、その上限は、5質量%以下が好ましく、3質量%以下がより好ましく、2質量%以下が更に好ましい。   The total content of one or more lithium salts selected from the lithium salt having an oxalic acid skeleton, the lithium salt having a phosphoric acid skeleton, and the lithium salt having an S═O group is 0.001 in the non-aqueous electrolyte. 001-10 mass% is preferable. If the content is 10% by mass or less, a film is excessively formed on the electrode and is less likely to deteriorate the storage characteristics. If the content is 0.001% by mass or more, formation of the film is sufficient, The effect of improving the characteristics when used at a high voltage is increased. The content is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 0.3% by mass or more, and the upper limit is preferably 5% by mass or less in the non-aqueous electrolyte. 3 mass% or less is more preferable, and 2 mass% or less is still more preferable.

(リチウム塩)
本発明に使用される電解質塩としては、下記のリチウム塩が好適に挙げられる。
リチウム塩としては、LiPF、LiBF、LiClO等の無機リチウム塩、LiN(SOF)、LiN(SOCF、LiN(SO、LiCFSO、LiC(SOCF、LiPF(CF、LiPF(C、LiPF(CF、LiPF(iso−C7、LiPF(iso−C7)等の鎖状のフッ化アルキル基を含有するリチウム塩や、(CF(SONLi、(CF(SONLi等の環状のフッ化アルキレン鎖を有するリチウム塩等が好適に挙げられ、これらの中から選ばれる少なくとも1種のリチウム塩が好適に挙げられ、これらの一種又は二種以上を混合して使用することができる。
これらの中でも、LiPF、LiBF、LiN(SOCF、LiN(SO、及びLiN(SOF)から選ばれる一種又は二種以上が好ましく、LiPFを用いることがもっとも好ましい。リチウム塩の濃度は、前記の非水溶媒に対して、通常0.3M以上が好ましく、0.7M以上がより好ましく、1.1M以上が更に好ましい。またその上限は、2.5M以下が好ましく、2.0M以下がより好ましく、1.6M以下が更に好ましい。
また、これらのリチウム塩の好適な組み合わせとしては、LiPFを含み、更にLiBF、LiN(SOCF、及びLiN(SOF)から選ばれる少なくとも1種のリチウム塩が非水電解液中に含まれている場合が好ましく、LiPF以外のリチウム塩が非水溶媒中に占める割合は、0.001M以上であると、電池を高温で使用した場合の電気化学特性の向上効果が発揮されやすく、0.005M以下であると電池を高温で使用した場合の電気化学特性の向上効果が低下する懸念が少ないので好ましい。好ましくは0.01M以上、特に好ましくは0.03M以上、最も好ましくは0.04M以上である。その上限は、好ましくは0.4M以下、特に好ましくは0.2M以下である。
(Lithium salt)
Preferred examples of the electrolyte salt used in the present invention include the following lithium salts.
Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , and LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (iso-C 3 F 7 ) 3 , LiPF 5 (iso-C 3 F 7 ) and other lithium salts containing a chain-like fluorinated alkyl group, (CF 2 ) 2 (SO 2 ) 2 NLi, (CF 2 ) 3 (SO 2 ) 2 NLi, etc. Preferred examples include lithium salts having a cyclic fluorinated alkylene chain, and preferred examples include at least one lithium salt selected from these, and one or more of these may be used in combination. Can be used.
Among these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , and one or more selected from LiN (SO 2 F) 2 are preferable, and LiPF Most preferably, 6 is used. The concentration of the lithium salt is usually preferably 0.3 M or more, more preferably 0.7 M or more, and further preferably 1.1 M or more with respect to the non-aqueous solvent. Moreover, the upper limit is preferably 2.5M or less, more preferably 2.0M or less, and still more preferably 1.6M or less.
Further, suitable combinations of these lithium salts include LiPF 6, further LiBF 4, LiN (SO 2 CF 3) 2, and LiN (SO 2 F) at least one lithium salt non selected from 2 The case where it is contained in the water electrolyte is preferable, and the proportion of the lithium salt other than LiPF 6 in the non-aqueous solvent is 0.001M or more, which improves the electrochemical characteristics when the battery is used at a high temperature. The effect is easily exhibited, and it is preferably 0.005 M or less because there is little concern that the effect of improving electrochemical characteristics when the battery is used at high temperature is reduced. Preferably it is 0.01M or more, Especially preferably, it is 0.03M or more, Most preferably, it is 0.04M or more. The upper limit is preferably 0.4M or less, particularly preferably 0.2M or less.

〔非水電解液の製造〕
本発明の非水電解液は、例えば、前記の非水溶媒を混合し、これに前記の電解質塩及び該非水電解液に対して前記一般式(I)で表されるリチウム塩を添加することにより得ることができる。
この際、用いる非水溶媒及び非水電解液に加える化合物は、生産性を著しく低下させない範囲内で、予め精製して、不純物が極力少ないものを用いることが好ましい。
[Production of non-aqueous electrolyte]
In the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, for example, the nonaqueous solvent is mixed, and the lithium salt represented by the general formula (I) is added to the electrolyte salt and the nonaqueous electrolytic solution. Can be obtained.
At this time, it is preferable that the compound added to the non-aqueous solvent and the non-aqueous electrolyte to be used is one that is purified in advance and has as few impurities as possible within a range that does not significantly reduce the productivity.

本発明の非水電解液は、下記の第1〜第4の蓄電デバイスに使用することができ、非水電解質として、液体状のものだけでなくゲル化されているものも使用し得る。更に本発明の非水電解液は固体高分子電解質用としても使用できる。中でも電解質塩にリチウム塩を使用する第1の蓄電デバイス用(即ち、リチウム電池用)又は第4の蓄電デバイス用(即ち、リチウムイオンキャパシタ用)として用いることが好ましく、リチウム電池用として用いることがより好ましく、リチウム二次電池用として用いることが更に好ましい。   The nonaqueous electrolytic solution of the present invention can be used in the following first to fourth power storage devices, and not only a liquid but also a gelled one can be used as the nonaqueous electrolyte. Furthermore, the non-aqueous electrolyte of the present invention can be used for a solid polymer electrolyte. In particular, it is preferably used for the first electricity storage device (that is, for a lithium battery) or the fourth electricity storage device (that is, for a lithium ion capacitor) that uses a lithium salt as an electrolyte salt, and is used for a lithium battery. More preferably, it is more preferably used for a lithium secondary battery.

〔第1の蓄電デバイス(リチウム電池)〕
本明細書においてリチウム電池とは、リチウム一次電池及びリチウム二次電池の総称である。また、本明細書において、リチウム二次電池という用語は、いわゆるリチウムイオン二次電池も含む概念として用いる。本発明のリチウム電池は、正極、負極及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている前記非水電解液からなる。非水電解液以外の正極、負極等の構成部材は特に制限なく使用できる。
[First power storage device (lithium battery)]
In this specification, the lithium battery is a general term for a lithium primary battery and a lithium secondary battery. In this specification, the term lithium secondary battery is used as a concept including a so-called lithium ion secondary battery. The lithium battery of the present invention comprises the nonaqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous solvent. Components other than the non-aqueous electrolyte, such as a positive electrode and a negative electrode, can be used without particular limitation.

例えば、リチウム二次電池用正極活物質としては、コバルト、マンガン、及びニッケルから選ばれる1種又は2種以上を含有するリチウムとの複合金属酸化物が使用される。これらの正極活物質は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。   For example, as the positive electrode active material for a lithium secondary battery, a composite metal oxide with lithium containing one or more selected from cobalt, manganese, and nickel is used. These positive electrode active materials can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

このようなリチウム複合金属酸化物としては、例えば、LiCoO、LiMn、LiNiO、LiCo1−xNi(0.01<x<1)、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiNi1/2Mn3/2、及びLiCo0.98Mg0.02から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。また、LiCoOとLiMn、LiCoOとLiNiO、LiMnとLiNiOのように併用してもよい。 Examples of such a lithium composite metal oxide include LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiCo 1-x Ni x O 2 (0.01 <x <1), LiCo 1/3 Ni 1/3. One type or two or more types selected from Mn 1/3 O 2 , LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 , and LiCo 0.98 Mg 0.02 O 2 may be mentioned. Moreover, LiCoO 2 and LiMn 2 O 4, LiCoO 2 and LiNiO 2, may be used in combination as LiMn 2 O 4 and LiNiO 2.

また、過充電時の安全性やサイクル特性を向上したり、4.3V以上の充電電位での使用を可能にするために、リチウム複合金属酸化物の一部は他元素で置換してもよい。例えば、コバルト、マンガン、ニッケルの一部をSn、Mg、Fe、Ti、Al、Zr、Cr、V、Ga、Zn、Cu、Bi、Mo、又はLaの少なくとも1種以上の元素で置換したり、Oの一部をSやFで置換したり、又はこれらの他元素を含有する化合物を被覆することもできる。   In addition, in order to improve safety and cycle characteristics during overcharge, or to enable use at a charging potential of 4.3 V or higher, a part of the lithium composite metal oxide may be substituted with another element. . For example, a part of cobalt, manganese, nickel is replaced with at least one element of Sn, Mg, Fe, Ti, Al, Zr, Cr, V, Ga, Zn, Cu, Bi, Mo, or La. , A part of O may be substituted with S or F, or a compound containing these other elements may be coated.

これらの中では、LiCoO、LiMn、LiNiOのような満充電状態における正極の充電電位がLi基準で4.3V以上で使用可能なリチウム複合金属酸化物が好ましく、LiCo1−x(但し、MはSn、Mg、Fe、Ti、Al、Zr、Cr、V、Ga、Zn、及びCuから選ばれる1種又は2種以上の元素、0.001≦x≦0.05)、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiNi1/2Mn3/2、LiMnOとLiMO(Mは、Co、Ni、Mn、Fe等の遷移金属)との固溶体のような4.4V以上で使用可能なリチウム複合金属酸化物がより好ましい。高充電電圧で動作するリチウム複合金属酸化物を使用すると、充電時における電解液との反応により特に広い温度範囲で使用した場合における電気化学特性が低下しやすいが、本発明に係るリチウム二次電池ではこれらの電気化学特性の低下を抑制することができる。特にMnを含む正極の場合に正極からのMnイオンの溶出に伴い電池の抵抗が増加しやすい傾向にあるため、広い温度範囲で使用した場合における電気化学特性が低下しやすい傾向にあるが、本発明に係るリチウム二次電池ではこれらの電気化学特性の低下を抑制することができるので好ましい。 Among these, lithium composite metal oxides such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , and LiNiO 2 that can be used at a charged potential of the positive electrode in a fully charged state of 4.3 V or more on the basis of Li are preferable, and LiCo 1-x M x O 2 (where M is one or more elements selected from Sn, Mg, Fe, Ti, Al, Zr, Cr, V, Ga, Zn, and Cu, 0.001 ≦ x ≦ 0) .05), LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 , Li 2 MnO 3 and LiMO 2 (M is Co, Ni, Mn, Fe, etc.) More preferable is a lithium composite metal oxide that can be used at 4.4 V or higher, such as a solid solution with a transition metal. When a lithium composite metal oxide that operates at a high charging voltage is used, the electrochemical characteristics when used in a wide temperature range are liable to deteriorate due to a reaction with the electrolyte during charging, but the lithium secondary battery according to the present invention Then, the deterioration of these electrochemical characteristics can be suppressed. In particular, in the case of a positive electrode containing Mn, the resistance of the battery tends to increase with the elution of Mn ions from the positive electrode, so that the electrochemical characteristics when used in a wide temperature range tend to be lowered. The lithium secondary battery according to the invention is preferable because it can suppress a decrease in these electrochemical characteristics.

更に、正極活物質として、リチウム含有オリビン型リン酸塩を用いることもできる。特に鉄、コバルト、ニッケル、及びマンガンから選ばれる1種又は2種以上を含むリチウム含有オリビン型リン酸塩が好ましい。その具体例としては、LiFePO、LiCoPO、LiNiPO、及びLiMnPOから選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。これらのリチウム含有オリビン型リン酸塩の一部は他元素で置換してもよく、鉄、コバルト、ニッケル、マンガンの一部をCo、Mn、Ni、Mg、Al、B、Ti、V、Nb、Cu、Zn、Mo、Ca、Sr、W、及びZr等から選ばれる1種又は2種以上の元素で置換したり、又はこれらの他元素を含有する化合物や炭素材料で被覆することもできる。これらの中では、LiFePO又はLiMnPOが好ましい。また、リチウム含有オリビン型リン酸塩は、例えば前記の正極活物質と混合して用いることもできる。 Furthermore, lithium-containing olivine-type phosphate can also be used as the positive electrode active material. In particular, a lithium-containing olivine-type phosphate containing one or more selected from iron, cobalt, nickel, and manganese is preferable. Specific examples thereof include one or more selected from LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , and LiMnPO 4 . Some of these lithium-containing olivine-type phosphates may be substituted with other elements, and some of iron, cobalt, nickel, and manganese are replaced with Co, Mn, Ni, Mg, Al, B, Ti, V, and Nb. , Cu, Zn, Mo, Ca, Sr, W, and Zr can be substituted with one or more elements selected from, or coated with a compound or carbon material containing these other elements . Among these, LiFePO 4 or LiMnPO 4 is preferable. Moreover, lithium containing olivine type | mold phosphate can also be mixed with the said positive electrode active material, for example, and can be used.

リチウム一次電池用正極としては、CuO、CuO、AgO、AgCrO、CuS、CuSO、TiO、TiS、SiO、SnO、V、V12、VO、Nb、Bi、BiPb,Sb、CrO、Cr、MoO、WO、SeO、MnO、Mn、Fe、FeO、Fe、Ni、NiO、CoO、又はCoO等の、1種又は2種以上の金属元素の酸化物又はカルコゲン化合物、SO、SOCl等の硫黄化合物、一般式(CFnで表されるフッ化炭素(フッ化黒鉛)等が挙げられる。これらの中でも、MnO、V、フッ化黒鉛等が好ましい。 As positive electrodes for lithium primary batteries, CuO, Cu 2 O, Ag 2 O, Ag 2 CrO 4 , CuS, CuSO 4 , TiO 2 , TiS 2 , SiO 2 , SnO, V 2 O 5 , V 6 O 12 , VO x, Nb 2 O 5, Bi 2 O 3, Bi 2 Pb 2 O 5, Sb 2 O 3, CrO 3, Cr 2 O 3, MoO 3, WO 3, SeO 2, MnO 2, Mn 2 O 3, Fe 2 O 3 , FeO, Fe 3 O 4 , Ni 2 O 3 , NiO, CoO 3 , or an oxide of one or more metal elements such as CoO or a chalcogen compound, sulfur such as SO 2 and SOCl 2 Examples thereof include a compound and fluorocarbon (fluorinated graphite) represented by the general formula (CF x ) n . Among these, MnO 2, V 2 O 5 , fluorinated graphite and the like are preferable.

上記の正極活物質10gを蒸留水100mlに分散させた時の上澄み液のpHとしては10.0〜12.5である場合、一段と広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が得られやすいので好ましく、更に10.5〜12.0である場合が好ましい。
また、正極中に元素としてNiが含まれる場合、正極活物質中のLiOH等の不純物が増える傾向があるため、一段と広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が得られやすいので好ましく、正極活物質中のNiの原子濃度が5〜25atomic%である場合が更に好ましく、8〜21atomic%である場合が特に好ましい。
When the pH of the supernatant liquid when 10.0 g of the positive electrode active material is dispersed in 100 ml of distilled water is 10.0 to 12.5, the effect of improving the electrochemical characteristics in a wider temperature range can be easily obtained. The case of 10.5 to 12.0 is more preferable.
Further, when Ni is contained as an element in the positive electrode, since impurities such as LiOH in the positive electrode active material tend to increase, an effect of improving electrochemical characteristics in a wider temperature range is easily obtained, which is preferable. The case where the atomic concentration of Ni in the substance is 5 to 25 atomic% is more preferable, and the case where it is 8 to 21 atomic% is particularly preferable.

正極の導電剤は、化学変化を起こさない電子伝導材料であれば特に制限はない。例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛等)、人造黒鉛等のグラファイト、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、及びサーマルブラックから選ばれる1種又は2種以上のカーボンブラック等が挙げられる。また、グラファイトとカーボンブラックを適宜混合して用いてもよい。導電剤の正極合剤への添加量は、1〜10質量%が好ましく、特に2〜5質量%が好ましい。   The conductive agent for the positive electrode is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change. For example, graphite such as natural graphite (flaky graphite, etc.), graphite such as artificial graphite, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and one or more carbon blacks selected from thermal black, etc. Can be mentioned. Further, graphite and carbon black may be appropriately mixed and used. 1-10 mass% is preferable and, as for the addition amount to the positive mix of a electrically conductive agent, 2-5 mass% is especially preferable.

正極は、前記の正極活物質をアセチレンブラック、カーボンブラック等の導電剤、及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンとブタジエンの共重合体(SBR)、アクリロニトリルとブタジエンの共重合体(NBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、又はエチレンプロピレンジエンターポリマー等の結着剤と混合し、これに1−メチル−2−ピロリドン等の高沸点溶剤を加えて混練して正極合剤とした後、この正極合剤を集電体のアルミニウム箔やステンレス製のラス板等に塗布して、乾燥、加圧成型した後、50℃〜250℃程度の温度で2時間程度真空下で加熱処理することにより作製することができる。   The positive electrode is composed of a conductive agent such as acetylene black and carbon black, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), a copolymer of styrene and butadiene (SBR), acrylonitrile and butadiene. This is mixed with a binder such as copolymer (NBR), carboxymethyl cellulose (CMC), or ethylene propylene diene terpolymer, and a high boiling point solvent such as 1-methyl-2-pyrrolidone is added thereto and kneaded. After forming this agent, this positive electrode mixture is applied to an aluminum foil as a current collector or a stainless steel lath plate, etc., dried and pressure-molded, and then vacuumed at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours. It can produce by heat-processing with.

正極の集電体を除く部分の密度は、通常は1.5g/cm以上であり、電池の容量をさらに高めるため、好ましくは2g/cm以上であり、より好ましくは、3g/cm以上であり、更に好ましくは、3.6g/cm以上である。なお、その上限としては、4g/cm以下が好ましい。 The density of the part except the collector of the positive electrode is usually at 1.5 g / cm 3 or more, for further increasing the capacity of the battery, it is preferably 2 g / cm 3 or more, more preferably, 3 g / cm 3 It is above, More preferably, it is 3.6 g / cm 3 or more. The upper limit is preferably 4 g / cm 3 or less.

リチウム二次電池用負極活物質としては、リチウム金属やリチウム合金、及びリチウムを吸蔵及び放出することが可能な炭素材料〔易黒鉛化炭素や、(002)面の面間隔が0.37nm以上の難黒鉛化炭素や、(002)面の面間隔が0.34nm以下の黒鉛等〕、スズ(単体)、スズ化合物、ケイ素(単体)、ケイ素化合物、又はLiTi12等のチタン酸リチウム化合物を1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the negative electrode active material for a lithium secondary battery include lithium metal, lithium alloy, and a carbon material capable of occluding and releasing lithium (easily graphitized carbon and a (002) plane spacing of 0.37 nm or more). Non-graphitizable carbon, graphite with (002) plane spacing of 0.34 nm or less, etc.], tin (simple substance), tin compound, silicon (simple substance), silicon compound, or titanic acid such as Li 4 Ti 5 O 12 A lithium compound can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

前記負極活物質の中では、リチウムイオンの吸蔵及び放出能力において、人造黒鉛や天然黒鉛等の高結晶性の炭素材料を使用することがより好ましく、格子面(002)の面間隔(d002)が0.340nm(ナノメータ)以下、特に0.335〜0.337nmである黒鉛型結晶構造を有する炭素材料を使用することが更に好ましい。特に複数の扁平状の黒鉛質微粒子が互いに非平行に集合又は結合した塊状構造を有する人造黒鉛粒子や、圧縮力、摩擦力、剪断力等の機械的作用を繰り返し与え、鱗片状天然黒鉛を球形化処理した粒子、を用いることが好ましい。 Among the negative electrode active materials, it is more preferable to use a highly crystalline carbon material such as artificial graphite or natural graphite in terms of the ability to occlude and release lithium ions, and the spacing (d 002 ) between lattice planes ( 002 ). It is more preferable to use a carbon material having a graphite-type crystal structure having a thickness of 0.340 nm (nanometer) or less, particularly 0.335 to 0.337 nm. In particular, artificial graphite particles having a massive structure in which a plurality of flat graphite fine particles are assembled or bonded non-parallel to each other, and mechanical actions such as compressive force, frictional force, shearing force, etc. are repeatedly applied, and scaly natural graphite is spherical. It is preferable to use particles that have been treated.

負極の集電体を除く部分の密度を1.5g/cm以上の密度に加圧成形したときの負極シートのX線回折測定から得られる黒鉛結晶の(110)面のピーク強度I(110)と(004)面のピーク強度I(004)の比I(110)/I(004)が0.01以上となると一段と広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましく、0.05以上となることがより好ましく、0.1以上となることが更に好ましい。また、過度に処理し過ぎて結晶性が低下し電池の放電容量が低下する場合があるので、ピーク強度の比I(110)/I(004)の上限は0.5以下が好ましく、0.3以下がより好ましい。 The peak intensity I (110) of the (110) plane of the graphite crystal obtained from the X-ray diffraction measurement of the negative electrode sheet when the density of the portion excluding the current collector of the negative electrode is pressed to a density of 1.5 g / cm 3 or more. ) And the (004) plane peak intensity I (004) ratio I (110) / I (004) is preferably 0.01 or more because the electrochemical characteristics in a wider temperature range are further improved. More preferably, it is more preferably 0.1 or more. In addition, since the crystallinity may be lowered due to excessive treatment and the discharge capacity of the battery may be lowered, the upper limit of the peak intensity ratio I (110) / I (004) is preferably 0.5 or less. 3 or less is more preferable.

また、高結晶性の炭素材料(コア材)はコア材よりも低結晶性の炭素材料によって被膜されていると、広い温度範囲での電気化学特性が一段と良好となるので好ましい。被覆の炭素材料の結晶性は、TEMにより確認することができる。
高結晶性の炭素材料を使用すると、充電時において非水電解液と反応し、界面抵抗の増加によって低温もしくは高温における電気化学特性を低下させる傾向があるが、本発明に係るリチウム二次電池では広い温度範囲での電気化学特性が良好となる。
In addition, it is preferable that the highly crystalline carbon material (core material) is coated with a carbon material having lower crystallinity than the core material because electrochemical characteristics in a wide temperature range are further improved. The crystallinity of the carbon material of the coating can be confirmed by TEM.
When a highly crystalline carbon material is used, it reacts with the non-aqueous electrolyte during charging and tends to lower the electrochemical characteristics at low or high temperatures due to an increase in interface resistance. However, in the lithium secondary battery according to the present invention, Excellent electrochemical characteristics over a wide temperature range.

負極活物質としてのリチウムを吸蔵及び放出可能な金属化合物としては、Si、Ge、Sn、Pb、P、Sb、Bi、Al、Ga、In、Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Mg、Sr、又はBa等の金属元素を少なくとも1種含有する化合物が好適に挙げられる。これらの金属化合物は単体、合金、酸化物、窒化物、硫化物、硼化物、又はリチウムとの合金等、何れの形態で用いてもよいが、単体、合金、酸化物、リチウムとの合金の何れかが高容量化できるので好ましい。中でも、Si、Ge、及びSnから選ばれる少なくとも1種の元素を含有するものが好ましく、Si及びSnから選ばれる少なくとも1種の元素を含むものが電池を高容量化できるのでより好ましい。   Examples of metal compounds capable of inserting and extracting lithium as the negative electrode active material include Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, and Zn. Preferred examples include compounds containing at least one metal element such as Ag, Mg, Sr, or Ba. These metal compounds may be used in any form such as simple substance, alloy, oxide, nitride, sulfide, boride, or alloy with lithium. Any one is preferable because the capacity can be increased. Among these, those containing at least one element selected from Si, Ge, and Sn are preferable, and those containing at least one element selected from Si and Sn are more preferable because the capacity of the battery can be increased.

負極は、上記の正極の作製と同様な導電剤、結着剤、高沸点溶剤を用いて混練して負極合剤とした後、この負極合剤を集電体の銅箔等に塗布して、乾燥、加圧成型した後、50℃〜250℃程度の温度で、2時間程度真空下で加熱処理することにより作製することができる。   The negative electrode is kneaded using the same conductive agent, binder, and high-boiling solvent as in the production of the positive electrode, and then the negative electrode mixture is applied to the copper foil of the current collector. After being dried and pressure-molded, it can be produced by heat treatment under vacuum at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours.

負極の集電体を除く部分の密度は、通常は1.1g/cm以上であり、電池の容量をさらに高めるため、好ましくは1.5g/cm以上であり、より好ましくは1.7g/cm以上である。なお、その上限としては、2g/cm以下が好ましい。 The density of the portion excluding the current collector of the negative electrode is usually 1.1 g / cm 3 or more, and is preferably 1.5 g / cm 3 or more, more preferably 1.7 g in order to further increase the battery capacity. / Cm 3 or more. The upper limit is preferably 2 g / cm 3 or less.

リチウム一次電池用の負極活物質としては、リチウム金属又はリチウム合金が挙げられる。   Examples of the negative electrode active material for the lithium primary battery include lithium metal and lithium alloy.

リチウム電池の構造には特に限定はなく、単層又は複層のセパレータを有するコイン型電池、円筒型電池、角型電池、又はラミネート電池等を適用できる。   There is no particular limitation on the structure of the lithium battery, and a coin-type battery, a cylindrical battery, a square battery, a laminated battery, or the like having a single-layer or multi-layer separator can be applied.

電池用セパレータとしては、特に制限はないが、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンの単層もしくは積層の微多孔性フィルム、織布、又は不織布等を使用できる。   The battery separator is not particularly limited, and a single layer or laminated microporous film, woven fabric, nonwoven fabric or the like of polyolefin such as polypropylene or polyethylene can be used.

本発明におけるリチウム二次電池は、充電終止電圧が4.2V以上、特に4.3V以上の場合にも広い温度範囲での電気化学特性に優れ、更に、4.4V以上においても特性は良好である。放電終止電圧は、通常2.8V以上、更には2.5V以上とすることが出来るが、本願発明におけるリチウム二次電池は、2.0V以上とすることが出来る。電流値については特に限定されないが、通常0.1〜30Cの範囲で使用される。また、本発明におけるリチウム電池は、−40〜100℃、好ましくは−10〜80℃で充放電することができる。   The lithium secondary battery according to the present invention has excellent electrochemical characteristics in a wide temperature range even when the end-of-charge voltage is 4.2 V or more, particularly 4.3 V or more, and the characteristics are also good at 4.4 V or more. is there. The end-of-discharge voltage is usually 2.8 V or more, and further 2.5 V or more, but the lithium secondary battery in the present invention can be 2.0 V or more. Although it does not specifically limit about an electric current value, Usually, it uses in the range of 0.1-30C. Moreover, the lithium battery in this invention can be charged / discharged at -40-100 degreeC, Preferably it is -10-80 degreeC.

本発明においては、リチウム電池の内圧上昇の対策として、電池蓋に安全弁を設けたり、電池缶やガスケット等の部材に切り込みを入れる方法も採用することができる。また、過充電防止の安全対策として、電池の内圧を感知して電流を遮断する電流遮断機構を電池蓋に設けることができる。   In the present invention, as a countermeasure against an increase in the internal pressure of the lithium battery, a method of providing a safety valve on the battery lid or cutting a member such as a battery can or a gasket can be employed. Further, as a safety measure for preventing overcharge, the battery lid can be provided with a current interruption mechanism that senses the internal pressure of the battery and interrupts the current.

〔第2の蓄電デバイス(電気二重層キャパシタ)〕
本発明の第2の蓄電デバイスは、本願発明の非水電解液を含み、電解液と電極界面の電気二重層容量を利用してエネルギーを貯蔵する蓄電デバイスである。本発明の一例は、電気二重層キャパシタである。この蓄電デバイスに用いられる最も典型的な電極活物質は、活性炭である。二重層容量は概ね表面積に比例して増加する。
[Second power storage device (electric double layer capacitor)]
The 2nd electrical storage device of this invention is an electrical storage device which stores the energy using the electric double layer capacity | capacitance of electrolyte solution and an electrode interface including the non-aqueous electrolyte of this invention. An example of the present invention is an electric double layer capacitor. The most typical electrode active material used for this electricity storage device is activated carbon. Double layer capacity increases roughly in proportion to surface area.

〔第3の蓄電デバイス〕
本発明の第3の蓄電デバイスは、本願発明の非水電解液を含み、電極のドープ/脱ドープ反応を利用してエネルギーを貯蔵する蓄電デバイスである。この蓄電デバイスに用いられる電極活物質として、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化銅等の金属酸化物や、ポリアセン、ポリチオフェン誘導体等のπ共役高分子が挙げられる。これらの電極活物質を用いたキャパシタは、電極のドープ/脱ドープ反応に伴うエネルギー貯蔵が可能である。
[Third power storage device]
The 3rd electrical storage device of this invention is an electrical storage device which stores the energy using the dope / dedope reaction of an electrode including the non-aqueous electrolyte of this invention. Examples of the electrode active material used in this power storage device include metal oxides such as ruthenium oxide, iridium oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, and copper oxide, and π-conjugated polymers such as polyacene and polythiophene derivatives. Capacitors using these electrode active materials can store energy associated with electrode doping / dedoping reactions.

〔第4の蓄電デバイス(リチウムイオンキャパシタ)〕
本発明の第4の蓄電デバイスは、本願発明の非水電解液を含み、負極であるグラファイト等の炭素材料へのリチウムイオンのインターカレーションを利用してエネルギーを貯蔵する蓄電デバイスである。リチウムイオンキャパシタ(LIC)と呼ばれる。正極は、例えば活性炭電極と電解液との間の電気二重層を利用したものや、π共役高分子電極のドープ/脱ドープ反応を利用したもの等が挙げられる。電解液には少なくともLiPF等のリチウム塩が含まれる。
[Fourth storage device (lithium ion capacitor)]
The 4th electrical storage device of this invention is an electrical storage device which stores the energy using the intercalation of the lithium ion to carbon materials, such as a graphite which is a negative electrode, containing the nonaqueous electrolyte solution of this invention. It is called a lithium ion capacitor (LIC). Examples of the positive electrode include those using an electric double layer between an activated carbon electrode and an electrolytic solution, and those using a π-conjugated polymer electrode doping / dedoping reaction. The electrolytic solution contains at least a lithium salt such as LiPF 6 .

以下、本発明の電解液の実施例を示すが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。   Examples of the electrolytic solution of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1〜16、18、20〜23、比較例1〜3、A、B
〔リチウムイオン二次電池の作製〕
LiCoO;94質量%、アセチレンブラック(導電剤);3質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤);3質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに裁断し、帯状の正極シートを作製した。正極の集電体を除く部分の密度は3.6g/cmであった。また、ケイ素(単体);10質量%、人造黒鉛(d002=0.335nm、負極活物質);80質量%、アセチレンブラック(導電剤);5質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤);5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、負極合剤ペーストを調製した。この負極合剤ペーストを銅箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに裁断し、負極シートを作製した。負極の集電体を除く部分の密度は1.5g/cmであった。また、この電極シートを用いてX線回折測定した結果、黒鉛結晶の(110)面のピーク強度I(110)と(004)面のピーク強度I(004)の比〔I(110)/I(004)〕は0.1であった。そして、正極シート、微多孔性ポリエチレンフィルム製セパレータ、負極シートの順に積層し、表1及び表2に記載の組成の非水電解液を加えて、ラミネート型電池を作製した。
Examples 1-16, 18 , 20-23 , Comparative Examples 1-3 , A, B
[Production of lithium ion secondary battery]
LiCoO 2 ; 94% by mass, acetylene black (conducting agent); 3% by mass were mixed, and a solution in which polyvinylidene fluoride (binder); 3% by mass was previously dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone was mixed. In addition, the mixture was mixed to prepare a positive electrode mixture paste. This positive electrode mixture paste was applied to one side of an aluminum foil (current collector), dried and pressurized, and cut into a predetermined size to produce a belt-like positive electrode sheet. The density of the portion excluding the current collector of the positive electrode was 3.6 g / cm 3 . Further, silicon (simple substance): 10% by mass, artificial graphite (d 002 = 0.335 nm, negative electrode active material); 80% by mass, acetylene black (conductive agent); Adhesive); 5% by mass was added to and mixed with the solution in which 1-methyl-2-pyrrolidone was dissolved to prepare a negative electrode mixture paste. This negative electrode mixture paste was applied to one side of a copper foil (current collector), dried and pressurized, and cut into a predetermined size to produce a negative electrode sheet. The density of the portion excluding the current collector of the negative electrode was 1.5 g / cm 3 . As a result of X-ray diffraction measurement using this electrode sheet, the ratio of the peak intensity I (110) of the (110) plane of the graphite crystal to the peak intensity I (004) of the (004) plane [I (110) / I (004)] was 0.1. Then, a positive electrode sheet, a separator made of a microporous polyethylene film, and a negative electrode sheet were laminated in this order, and a non-aqueous electrolyte solution having the composition described in Tables 1 and 2 was added to prepare a laminate type battery.

〔高温充電保存後の放電容量維持率〕
<初期の放電容量>
上記の方法で作製したラミネート電池を用いて、25℃の恒温槽中、1Cの定電流及び定電圧で、終止電圧4.4Vまで3時間充電し、1Cの定電流下終止電圧2.75Vまで放電して、初期の放電容量を求めた。
<高温充電保存試験>
次に、このラミネート電池を45℃の恒温槽中、1Cの定電流及び定電圧で終止電圧4.4Vまで3時間充電し、4.4Vに保持した状態で5日間保存を行った。その後、25℃の恒温槽に入れ、一旦1Cの定電流下終止電圧2.75Vまで放電した。
<高温充電保存後の放電容量>
更にその後、初期の放電容量の測定と同様にして、高温充電保存後の放電容量を求めた。
<高温充電保存後の容量維持率>
高温充電保存後の容量維持率を下記の式により求めた。
高温充電保存後の放電容量維持率(%)=(高温充電保存後の放電容量/初期の放電容量)×100
〔高温充電保存後のガス発生量の評価〕
高温充電保存後のガス発生量はアルキメデス法により測定した。ガス発生量は、比較例1のガス発生量を100%としたときを基準とし、相対的なガス発生量を調べた。
また、電池の作製条件及び電池特性を表1〜表3に示す。
[Discharge capacity maintenance ratio after storage at high temperature]
<Initial discharge capacity>
Using the laminated battery produced by the above method, in a constant temperature bath at 25 ° C., it is charged with a constant current and a constant voltage of 1 C for 3 hours to a final voltage of 4.4 V, and reaches a final voltage of 2.75 V under a constant current of 1 C. After discharging, the initial discharge capacity was determined.
<High-temperature charge storage test>
Next, this laminate battery was charged in a constant temperature bath at 45 ° C. with a constant current and a constant voltage of 1 C for 3 hours to a final voltage of 4.4 V, and stored for 5 days while being held at 4.4 V. Then, it put into the thermostat of 25 degreeC, and discharged once to the final voltage 2.75V under the constant current of 1C.
<Discharge capacity after storage at high temperature>
Thereafter, the discharge capacity after storage at high temperature charge was determined in the same manner as the measurement of the initial discharge capacity.
<Capacity maintenance rate after storage at high temperature>
The capacity retention rate after storage at high temperature was determined by the following formula.
Discharge capacity retention rate after storage at high temperature (%) = (discharge capacity after storage at high temperature / initial discharge capacity) × 100
[Evaluation of gas generation after storage at high temperature]
The amount of gas generated after storage at high temperature was measured by the Archimedes method. The relative amount of gas generated was examined on the basis of the amount of gas generated in Comparative Example 1 as 100%.
In addition, Tables 1 to 3 show battery manufacturing conditions and battery characteristics.

実施例24、25及び比較例4
実施例1及び比較例1で用いた正極活物質に変えて、LiNi1/2Mn3/2(正極活物質)を用いて、正極シートを作製した。LiNi1/2Mn3/2;94質量%、アセチレンブラック(導電剤);3質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤);3質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに裁断し、正極シートを作製したこと、電池評価の際の充電終止電圧を4.9V、放電終止電圧を2.7Vとしたことの他は、実施例1及び比較例1と同様にラミネート型電池を作製し、電池評価を行った。結果を表4に示す。
Examples 24 and 25 and Comparative Example 4
A positive electrode sheet was produced using LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 (positive electrode active material) instead of the positive electrode active material used in Example 1 and Comparative Example 1. LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 ; 94% by mass, acetylene black (conductive agent); 3% by mass are mixed in advance, and polyvinylidene fluoride (binder); 3% by mass is added to 1-methyl-2-pyrrolidone. The positive electrode mixture paste was prepared by adding to and mixing with the solution previously dissolved in the mixture. This positive electrode mixture paste was applied to one side of an aluminum foil (current collector), dried, pressurized and cut into a predetermined size to produce a positive electrode sheet, and the end-of-charge voltage during battery evaluation A laminate type battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1 except that 4.9 V was set to 4.9 V and the final discharge voltage was set to 2.7 V. The results are shown in Table 4.

実施例26、27及び比較例5
実施例1及び比較例1で用いた負極活物質に代えて、チタン酸リチウムLiTi12(負極活物質)を用いて、負極シートを作製した。チタン酸リチウムLiTi12;80質量%、アセチレンブラック(導電剤);15質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤);5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、負極合剤ペーストを調製した。この負極合剤ペーストを銅箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに裁断し、負極シートを作製したこと、電池評価の際の充電終止電圧を2.8V、放電終止電圧を1.2Vとしたこと、非水電解液の組成を所定のものに変えたことの他は、実施例1及び比較例1と同様にラミネート型電池を作製し、電池評価を行った。結果を表5に示す。
Examples 26 and 27 and Comparative Example 5
Instead of the negative electrode active material used in Example 1 and Comparative Example 1, a negative electrode sheet was prepared using lithium titanate Li 4 Ti 5 O 12 (negative electrode active material). Lithium titanate Li 4 Ti 5 O 12 ; 80% by mass, acetylene black (conductive agent); 15% by mass are mixed in advance, and polyvinylidene fluoride (binder); 5% by mass in 1-methyl-2-pyrrolidone A negative electrode mixture paste was prepared by adding to the dissolved solution and mixing. This negative electrode mixture paste was applied to one side of a copper foil (current collector), dried, pressurized and cut into a predetermined size to produce a negative electrode sheet, and a charge termination voltage during battery evaluation. A laminated battery was prepared in the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1 except that the discharge end voltage was 1.2 V and the composition of the non-aqueous electrolyte was changed to a predetermined one. The battery was evaluated. The results are shown in Table 5.

上記実施例1〜23のリチウム二次電池は何れも、本願発明の非水電解液において、化合物(I)で示されるリチウム塩を添加しない場合の比較例1、特許文献1や特許文献2記載の化合物を添加した場合の比較例2、3のリチウム二次電池に比べ、高温、高電圧保存特性を向上させるとともにガス発生量を抑制している。以上より、本願発明の蓄電デバイスを高電圧で使用した場合の効果は、非水電解液中に、リチウム塩(I)を含有する場合に特有の効果であることが判明した。
また、実施例24および25と比較例4の対比から、正極にニッケルマンガン酸リチウム塩(LiNi1/2Mn3/2)を用いた場合や実施例26および27と比較例5の対比から、負極にチタン酸リチウム(LiTi12)を用いた場合にも同様な効果がみられる。従って、本発明の効果は、特定の正極や負極に依存した効果でないことは明らかである。
Any of the lithium secondary batteries of Examples 1 to 23 described in Comparative Example 1, Patent Document 1 and Patent Document 2 in the case where the lithium salt represented by Compound (I) is not added to the nonaqueous electrolytic solution of the present invention. Compared with the lithium secondary batteries of Comparative Examples 2 and 3 when the above compound is added, the high temperature and high voltage storage characteristics are improved and the amount of gas generated is suppressed. From the above, it has been found that the effect when the power storage device of the present invention is used at a high voltage is a characteristic effect when the lithium salt (I) is contained in the non-aqueous electrolyte.
Also, from the comparison between Examples 24 and 25 and Comparative Example 4, the case where lithium nickel manganate (LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 ) was used for the positive electrode or the comparison between Examples 26 and 27 and Comparative Example 5 were used. Therefore, the same effect can be seen when lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) is used for the negative electrode. Therefore, it is clear that the effect of the present invention is not an effect dependent on a specific positive electrode or negative electrode.

更に、本発明の非水電解液は、リチウム一次電池を高電圧で使用した場合の放電特性を改善する効果も有する。   Furthermore, the nonaqueous electrolytic solution of the present invention also has an effect of improving discharge characteristics when a lithium primary battery is used at a high voltage.

本発明の非水電解液を用いた蓄電デバイスは、電池を高電圧で使用した場合の電気化学特性に優れたリチウム二次電池等の蓄電デバイスとして有用である。   The electricity storage device using the non-aqueous electrolyte of the present invention is useful as an electricity storage device such as a lithium secondary battery having excellent electrochemical characteristics when the battery is used at a high voltage.

Claims (2)

非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、下記一般式(I)で表されるリチウム塩一種以上を含有することを特徴とする非水電解液。
(式中、Mはホウ素原子、又はリン原子を示し、Xはハロゲン原子を示し、Rfは炭素数1〜4のフルオロアルキル基を示し、nはを示し、p及びqは0〜4の整数を示す。Mがホウ素原子の場合、mは1、又は2を示し、2m+p+q=4である。Mがリン原子の場合、mは1〜3の整数を示し、2m+p+q=6である。)
A nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent, containing one or more lithium salts represented by the following general formula (I):
(In the formula, M represents a boron atom or a phosphorus atom, X represents a halogen atom, Rf represents a fluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, n represents 2 , p and q represent 0 to 4) An integer is shown. When M is a boron atom, m is 1 or 2, and 2m + p + q = 4. When M is a phosphorus atom, m is an integer of 1 to 3, and 2m + p + q = 6.)
正極、負極及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液を備えた蓄電デバイスであって、前記非水電解液が、前記一般式(I)で表されるリチウム塩一種以上を含有することを特徴とする蓄電デバイス。   An electricity storage device comprising a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous solvent, wherein the non-aqueous electrolyte comprises at least one lithium salt represented by the general formula (I) An electricity storage device comprising:
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