JP6435235B2 - Fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide, nonaqueous electrolyte containing the same, and nonaqueous secondary battery - Google Patents

Fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide, nonaqueous electrolyte containing the same, and nonaqueous secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドに関する。詳しくは、非水系二次電池、キャパシタ及び電解コンデンサ等の電気化学エネルギー変換デバイスに用いられる含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミド、及びそれを含有する非水系電解液、更にはそれを用いた非水系二次電池に関する。   The present invention relates to a fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide. Specifically, fluorine-containing phosphoric acid ester cyanoalkylamide used in electrochemical energy conversion devices such as non-aqueous secondary batteries, capacitors and electrolytic capacitors, and non-aqueous electrolytes containing the same, and non-aqueous systems using the same The present invention relates to a secondary battery.

非水系二次電池、キャパシタ、電解コンデンサ等の電気化学エネルギー変換デバイスは、ノートパソコン、携帯電話を初めとし、バックアップ電源、電源回路の平滑用など多様な用途で利用されている。特にリチウムイオン二次電池に代表される非水系二次電池は、高出力密度、高エネルギー密度の特徴を有しており、近年、電力貯蔵用電源、電気自動車用電源としての大型電池への実用化が本格化してきている。   Electrochemical energy conversion devices such as non-aqueous secondary batteries, capacitors, and electrolytic capacitors are used in various applications such as notebook PCs and mobile phones, backup power supplies, and smoothing of power supply circuits. In particular, non-aqueous secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries have the characteristics of high output density and high energy density. In recent years, they have been put to practical use in large batteries as power storage power supplies and electric vehicle power supplies. The realization is getting into full swing.

非水系二次電池の大型化に伴い、電池はより高エネルギー密度化、長寿命化が求められており、特に高温下での長寿命化も重要となってきている(非特許文献1)。   With the increase in size of non-aqueous secondary batteries, the batteries are required to have higher energy density and longer life, and in particular, it is important to extend the life at high temperatures (Non-Patent Document 1).

非水系二次電池の高エネルギー密度化には、高電位(例えばリチウムイオン二次電池の場合、金属リチウム基準で4.3V以上)で動作可能な正極材料を用いた非水系二次電池が提案されている(非特許文献1)。   To increase the energy density of non-aqueous secondary batteries, non-aqueous secondary batteries using positive electrode materials that can operate at a high potential (for example, 4.3 V or more based on metallic lithium in the case of lithium ion secondary batteries) are proposed. (Non-Patent Document 1).

このような非水系二次電池の電解液は、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等の高誘電率溶媒に、低粘度溶媒である炭酸ジメチル、炭酸ジエチル等を混合して成る有機溶媒に電解質塩を溶解したものが一般的に使用されている。しかし、これらの電解液は、高電位で動作可能な正極材料を用いた非水系二次電池の電解液としては、十分であるとは言えない。特に、高電圧条件で充放電を行った場合、電解液が正極上で酸化分解され、分解ガスの発生により電池の膨れを生じたり、分解生成物の堆積により電気抵抗を増大させて充放電サイクル特性の低下を招き易い課題を有している(非特許文献1、2)。   The electrolyte solution of such a non-aqueous secondary battery is obtained by dissolving an electrolyte salt in an organic solvent obtained by mixing a low dielectric solvent such as dimethyl carbonate or diethyl carbonate with a high dielectric constant solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate. Things are commonly used. However, these electrolyte solutions are not sufficient as electrolyte solutions for non-aqueous secondary batteries using a positive electrode material that can operate at a high potential. In particular, when charging / discharging is performed under high voltage conditions, the electrolytic solution is oxidized and decomposed on the positive electrode, causing the battery to swell due to the generation of decomposition gas, or increasing the electrical resistance due to the deposition of decomposition products, thereby increasing the charge / discharge cycle. There is a problem that tends to cause deterioration of characteristics (Non-Patent Documents 1 and 2).

一方、電解質塩としては、例えばリチウムイオン二次電池の場合、イオン導電性、耐酸化性に優れるLiPFが主として用いられている。このLiPFは、電解液中の熱や水分によって分解し易い性質があり、更にこれが引き金となって電解液の分解を促進して電池寿命を低下させることが知られている。このような課題に対して、ホスファゼンや亜リン酸エステル、ヘキサメチルホスホルアミドなどが提案されている(非特許文献3、4及び特許文献1)。 On the other hand, as the electrolyte salt, for example, in the case of a lithium ion secondary battery, LiPF 6 having excellent ionic conductivity and oxidation resistance is mainly used. This LiPF 6 has a property of being easily decomposed by heat and moisture in the electrolytic solution, and it is known that this triggers the decomposition of the electrolytic solution to reduce the battery life. For such problems, phosphazenes, phosphites, hexamethylphosphoramide, and the like have been proposed (Non-Patent Documents 3 and 4 and Patent Document 1).

米国特許第6939647号明細書US Pat. No. 6,939,647 特開2011−141974号公報JP 2011-141974 A 国際公開2013/187073号International Publication No. 2013/187073

「次世代自動車用リチウムイオン電池の材料開発」株式会社シーエムシー出版(2008)p.86〜89“Development of materials for next-generation automotive lithium-ion batteries”, CMC Publishing Co., Ltd. (2008) p. 86-89 「自動車用リチウムイオン電池」日刊工業新聞社(2010)p.20〜25、p.130〜131“Automotive Lithium Ion Battery”, Nikkan Kogyo Shimbun (2010) p. 20-25, p. 130-131 JornaI of PowerSorces,113巻,(2003),p.166JornaI of PowerSources, 113, (2003), p. 166 JornaI of The EIectrochemicaI Society,152巻,(2005),p.A1361JornaI of The Electrochemicala Society, vol. 152, (2005), p. A1361 JornaI of Fluorine chemistry,113巻,111−122(2002)JornaI of Fluorine chemistry, 113, 111-122 (2002)

リチウムイオン二次電池の長寿命化に対して提案されているホスファゼンや亜リン酸エステル、ヘキサチルホスホルアミドは、LiPFの熱や水分による分解によって生じるPFやHFを補足することで、分解を抑制している機構と考えられるが、電気化学的に不安定であることから、非水系二次電池の電解液に共存させた場合、充放電中に分解して効果が消失し易い課題があった。これに対して特許文献2には、リチウムイオン電池の常用電圧範囲(金属リチウム基準で4.2V以下)で分解しない含フッ素リン酸エステルアミドが提案されているが、これらの材料も高エネルギー密度を達成する為に提案されているLiNi1/3Co1/3Mn1/3やLiNi0.5Mn1.5のような高電位で動作可能な正極を有する電池での使用に対しては、電気化学的な安定性(耐酸化性)の面で十分ではなかった。 Phosphazene, phosphite, and hexatyl phosphoramide, which are proposed for extending the life of lithium ion secondary batteries, supplement PF 5 and HF generated by decomposition of LiPF 6 with heat and moisture, It is thought that the mechanism is suppressing the decomposition, but because it is electrochemically unstable, when it coexists with the electrolyte of a non-aqueous secondary battery, the effect tends to be lost due to decomposition during charge / discharge was there. On the other hand, Patent Document 2 proposes a fluorine-containing phosphoric ester amide that does not decompose in the normal voltage range of lithium-ion batteries (4.2 V or less based on metallic lithium), but these materials also have a high energy density. In a battery having a positive electrode capable of operating at a high potential, such as LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 and LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 Is not sufficient in terms of electrochemical stability (oxidation resistance).

本発明は上記課題に鑑みてなされたものである。即ち、本発明は、電解液の分解抑制効果に優れ、且つ高電圧条件下で使用可能な含フッ素リン酸エステルアミド、および該含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドを含む高温安定性に優れる非水電解液、更には4.3V以上の高電圧条件下での充放電サイクル特性の向上した非水系二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems. That is, the present invention provides a fluorine-containing phosphoric ester amide that is excellent in an electrolytic solution decomposition inhibiting effect and can be used under high voltage conditions, and a non-aqueous solution that is excellent in high-temperature stability including the fluorine-containing phosphoric ester cyanoalkylamide. It is an object of the present invention to provide a non-aqueous secondary battery having improved electrolytic solution and further charge / discharge cycle characteristics under a high voltage condition of 4.3 V or higher.

本発明者らは、先の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、電解液の分解抑制効果に優れ、且つ高電圧条件下で使用可能な特定構造を有する含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドを見出した。また、この含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドを含有させた高温安定性に優れる非水電解液、更には4.3V以上の高電圧条件下での充放電サイクル特性の向上した非水系二次電池を見出し、本発明を完成させたものである。即ち、本発明は下記の要旨に係わるものである。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have obtained a fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide having a specific structure that is excellent in the effect of suppressing the decomposition of the electrolytic solution and can be used under high voltage conditions. I found. In addition, a non-aqueous electrolyte containing the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide and excellent in high-temperature stability, and further a non-aqueous secondary battery having improved charge / discharge cycle characteristics under a high voltage condition of 4.3 V or higher And the present invention has been completed. That is, the present invention relates to the following gist.

1. 下記一般式(1) 1. The following general formula (1)

(式中、R、Rは同一または非同一であり、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。ただし、R、Rはシアノ基(−CN)、フッ素原子からなる群から選ばれる置換基を有していてもよく、少なくともどちらか一方がシアノ基を有している。Rf、Rfは同一または非同一であり、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐の、アルキル基または含フッ素アルキル基を表し、少なくともどちらか一方が含フッ素アルキル基である。)で表される含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドである。 (Wherein R 1 and R 2 are the same or non-identical and represent a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, provided that R 1 and R 2 are a cyano group (—CN), a fluorine atom, And at least one of them may have a cyano group, Rf 1 and Rf 2 may be the same or non-identical, and a straight chain having 1 to 6 carbon atoms Or a branched alkyl group or a fluorine-containing alkyl group, at least one of which is a fluorine-containing alkyl group).

本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドは、分子内にアミド基を有し、特にアミド基に結合しているアルキル基が置換基としてシアノ基を有していることを特徴としている。このシアノアルキルアミド基が、電気化学的安定性やLiPF等の電解質塩及びこれを含む非水電解液の熱的安定化効果に寄与する。また、分子内にシアノアルキルアミド基を有することで、物性面においても高粘度、高誘電率等、従来の含フッ素リン酸エステルアミドとは異なる特徴を有する。 The fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide of the present invention is characterized in that it has an amide group in the molecule, and in particular, the alkyl group bonded to the amide group has a cyano group as a substituent. This cyanoalkylamide group contributes to the electrochemical stability and the thermal stabilization effect of an electrolyte salt such as LiPF 6 and a non-aqueous electrolyte containing the same. Further, by having a cyanoalkylamide group in the molecule, the physical properties are different from those of conventional fluorine-containing phosphoric ester amides such as high viscosity and high dielectric constant.

2. 下記一般式(2) 2. The following general formula (2)

(式中、R1’、R2’は同一または非同一であり、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。ただし、R1’、R2’はいずれもシアノ基(−CN)を有し、更にフッ素原子により置換されていてもよい。Rf、Rfは前記定義に同じである。)で表される1項に記載の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドである。即ち、アミド基に結合した二つのアルキル基が、それぞれ少なくとも1つ以上のシアノ基を有するシアノアルキル基となることにより、耐酸化性が向上する。 (In the formula, R 1 ′ and R 2 ′ are the same or non-identical, and represent a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. However, R 1 ′ and R 2 ′ are both cyano groups ( -CN), which may be further substituted by a fluorine atom, and Rf 1 and Rf 2 are the same as defined above). is there. That is, the two alkyl groups bonded to the amide group become cyanoalkyl groups each having at least one cyano group, thereby improving the oxidation resistance.

3. 一般式(3) 3. General formula (3)

(式中、R1’、R2’は前記定義に同じである。Rf1’、Rf2’は、それぞれ独立して、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、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、ヘキサフルオロイソプロピル基のいずれかを表す。)で表される2項に記載の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドである。 (In the formula, R 1 ′ and R 2 ′ are the same as defined above. Rf 1 ′ and Rf 2 ′ are each independently a trifluoromethyl group, a 2-fluoroethyl group, or a 2,2-difluoroethyl group. Group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, hexafluoroisopropyl group The fluorine-containing phosphoric acid ester cyanoalkylamide described in item 2).

4. 非水溶媒と電解質塩からなる非水電解液であって、1項〜3項のいずれか1項に記載の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドを含む非水電解液である。 4). A nonaqueous electrolytic solution comprising a nonaqueous solvent and an electrolyte salt, the nonaqueous electrolytic solution comprising the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide according to any one of Items 1 to 3.

5. 電解質塩がLiPFである4項に記載の非水電解液である。 5. Electrolyte salt is a non-aqueous electrolyte according to item 4 is LiPF 6.

6. 負極、正極、セパレータ及び非水電解液からなる非水系二次電池であって、非水電解液が3項または4項に記載の非水電解液である非水系二次電池である。 6). A non-aqueous secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte, wherein the non-aqueous electrolyte is the non-aqueous electrolyte according to item 3 or 4.

本発明によれば、電解液の分解抑制効果に優れ、且つ高電圧条件下で使用可能な含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミド、および該含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドを含む高温安定性に優れる非水電解液、更には4.3V以上の高電圧条件下での充放電サイクル特性の向上した非水系二次電池を提供することができる。   According to the present invention, it is excellent in the decomposition inhibiting effect of the electrolytic solution, and is excellent in high-temperature stability including the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide that can be used under high voltage conditions and the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide. A nonaqueous secondary battery with improved charge / discharge cycle characteristics under high voltage conditions of nonaqueous electrolyte and 4.3 V or higher can be provided.

実施例9〜10および比較例7〜9に用いたコインセルの電池の構造を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the structure of the battery of the coin cell used for Examples 9-10 and Comparative Examples 7-9.

以下、本発明を実施するための形態( 以下、単に「本実施形態」という。) について詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。   Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The following embodiments are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the present invention to the following contents. The present invention can be implemented with appropriate modifications within the scope of the gist thereof.

本発明の含フッ素リン酸エステルアミドは、前記一般式(1)で表される。即ち、アミド部位に結合したアルキル基にシアノ基を有する含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドであることを特徴とする。このシアノアルキルアミド部位が、LiPF等の電解質塩及びこれを含む非水電解液の熱的安定化効果に寄与し、特にシアノ基を有することで含フッ素リン酸エステルアミド分子の高電圧条件下での電気化学的安定性(耐酸化性)が向上しているものと考えられる。また、シアノアルキルアミド基を有することで、物性面においても高粘度、高誘電率等、従来の含フッ素リン酸エステルアミドとは異なる特徴を示す。 The fluorine-containing phosphoric ester amide of the present invention is represented by the general formula (1). That is, it is a fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide having a cyano group in the alkyl group bonded to the amide moiety. This cyanoalkylamide moiety contributes to the thermal stabilization effect of an electrolyte salt such as LiPF 6 and a non-aqueous electrolyte containing the same. In particular, the cyanoalkylamide moiety has a cyano group so that the fluorine-containing phosphate amide molecule has a high voltage condition. It is thought that the electrochemical stability (oxidation resistance) in the case is improved. In addition, by having a cyanoalkylamide group, the physical properties are different from conventional fluorine-containing phosphoric ester amides such as high viscosity and high dielectric constant.

一般式(1)において、R、Rは同一または非同一であり、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。ただし、R、Rはシアノ基(−CN)、フッ素原子からなる群から選ばれる置換基を有していてもよく、R、Rの少なくともどちらか一方がシアノ基を有する。 R、Rの例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−アミル基、t−アミル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、シアノメチル基、2-シアノエチル基、4−シアノブチル基及び6−シアノヘキシル基等を挙げることができる。この中でメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、シアノメチル基及び2−シアノエチル基が含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドの物性が良好であり、且つ工業的に原料を入手しやすく好ましい。また、前記一般式(2)に示されるように、R、Rの両方にシアノ基を有する場合は、良好な電解液の高温安定化機能を有し、且つ含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドの耐酸化性がより向上するため好ましい。 In the general formula (1), R 1 and R 2 are the same or non-identical and represent a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. However, R 1 and R 2 may have a substituent selected from the group consisting of a cyano group (—CN) and a fluorine atom, and at least one of R 1 and R 2 has a cyano group. Examples of R 1 and R 2 are methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, n-amyl group, t-amyl group. Group, n-hexyl group, cyclohexyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, cyanomethyl group, 2-cyanoethyl group, 4-cyanobutyl group and 6-cyanohexyl group. Among them, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, a cyanomethyl group and a 2-cyanoethyl group are preferable because the physical properties of the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide are good and the raw materials are easily available industrially. . Further, as shown in the general formula (2), when both of R 1 and R 2 have a cyano group, the electrolyte has a good electrolyte solution high-temperature stabilization function, and the fluorine-containing phosphate cyanoalkyl ester This is preferable because the oxidation resistance of the amide is further improved.

一般式(1)において、Rf、Rfは同一または非同一であり、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐の、アルキル基または含フッ素アルキル基を表し、少なくともどちらか一方が含フッ素アルキル基である。炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−アミル基、t−アミル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられ、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐の含フッ素アルキル基の例としては、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−ジフルオロエチル基、2−フルオロエチル基、パーフルオロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、2,2,2,2’,2’,2’−ヘキサフルオロイソプロピル基、1,1,2,2,3,3,4,4−オクタフルオロブチル基、パーフルオロブチル基、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル基及びパーフルオロペンチル基、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル基等を挙げることができる。上記含フッ素アルキル基のうち、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、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、ヘキサフルオロイソプロピル基が含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドの物性及び耐酸化性の点で特に好ましく、特に前記一般式(3)に示されるように、Rf、Rfがこれら含フッ素アルキル基であり、且つ、R、Rの両方にシアノ基を有する場合が耐酸化性の点で好ましい。 In the general formula (1), Rf 1 and Rf 2 are the same or non-identical and represent a linear or branched alkyl group or a fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, at least one of which is a fluorinated alkyl. It is a group. Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, Examples thereof include an n-amyl group, a t-amyl group, an n-hexyl group, and a cyclohexyl group. Examples of the linear or branched fluorine-containing alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include a trifluoromethyl group, 2,2 , 2-trifluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 2-fluoroethyl group, perfluoroethyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, 2,2,3,3,3- Pentafluoropropyl group, 2,2,2,2 ′, 2 ′, 2′-hexafluoroisopropyl group, 1,1,2,2,3,3,4,4-octafluorobutyl group, perfluorobutyl group , 2, 2, 3 3,4,4,5,5- octafluoro pentyl group and a perfluorobutyl group and a 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexyl group. Among the above fluorine-containing alkyl groups, trifluoromethyl group, 2-fluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group and hexafluoroisopropyl group are particularly preferred from the viewpoint of physical properties and oxidation resistance of the fluorinated phosphoric acid ester cyanoalkylamide, and particularly shown in the general formula (3). As described above, the case where Rf 1 and Rf 2 are these fluorine-containing alkyl groups and both R 1 and R 2 have a cyano group is preferable from the viewpoint of oxidation resistance.

一般式(1)の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドの例として、具体的には、下記化合物(A−1〜A7、B−1〜B−10、C−1〜C−9)を例示することができるが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide of the general formula (1) include the following compounds (A-1 to A7, B-1 to B-10, C-1 to C-9). However, the present invention is not limited to these.

本発明の一般式(1)、(2)または(3)で表される含フッ素リン酸エステルジシアノアルキルアミドは非特許文献5等に示される方法に従い合成することができる。即ち、スキーム(4)に示すように、三塩化リンと含フッ素アルコールから誘導される含フッ素クロロホスファート(5)とシアノアルキル基含有2級アミン(6)を反応させることにより合成することができる。   The fluorine-containing phosphoric acid ester dicyanoalkylamide represented by the general formula (1), (2) or (3) of the present invention can be synthesized according to the method shown in Non-Patent Document 5 or the like. That is, as shown in Scheme (4), synthesis can be performed by reacting a fluorine-containing chlorophosphate (5) derived from phosphorus trichloride and a fluorine-containing alcohol and a cyanoalkyl group-containing secondary amine (6). it can.

得られた含フッ素リン酸エステルアミドは、粗精製物をそのまま非水二次電池用電解液の添加剤等に使用することもできるが、公知の抽出法、蒸留法あるいは再結晶法等により精製することができ、不純物として存在する水分、リン酸、リン酸縮合物、塩化物、原料アミン、原料アルコール及び中間体含フッ素クロロホスファート等の含量を低減化、あるいは実質的に不含とすることができる。
次に本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドの利用法 について説明する。
The obtained fluorine-containing phosphoric ester amide can be used as a crude purified product as an additive for electrolytes for non-aqueous secondary batteries as it is, but purified by a known extraction method, distillation method, recrystallization method, etc. The content of moisture, phosphoric acid, phosphoric acid condensate, chloride, raw material amine, raw material alcohol, and intermediate fluorine-containing chlorophosphate present as impurities can be reduced or substantially free of impurities. be able to.
Next, a method for using the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide of the present invention will be described.

本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドは、他の含フッ素リン酸エステルアミドと比較して、高い耐酸化性を有する。従って、本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドは、現行のリチウムイオン二次電池等の非水系二次電池のみならず、高エネルギー密度を達成する為に提案されているLiNi1/3Co1/3Mn1/3やLiNi0.5Mn1.5のような高電位で動作可能な正極を有する非水系二次電池に対しても利用が可能であり、非水電解液の高温安定化及び非水系二次電池の寿命延長(充放電サイクル特性等)に寄与させることができる。 The fluorine-containing phosphoric ester cyanoalkylamide of the present invention has higher oxidation resistance than other fluorine-containing phosphoric ester amides. Therefore, the fluorine-containing phosphoric acid ester cyanoalkylamide of the present invention is not only used for non-aqueous secondary batteries such as the current lithium ion secondary battery, but also for LiNi 1/3 Co which has been proposed to achieve high energy density. It can also be used for non-aqueous secondary batteries having a positive electrode capable of operating at a high potential such as 1/3 Mn 1/3 O 2 and LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4. It is possible to contribute to the stabilization of the high temperature of the liquid and the extension of the life of the non-aqueous secondary battery (such as charge / discharge cycle characteristics).

また、本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドは、引火点を有さず不燃性である。リチウムイオン二次電池、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウムイオン二次電池等の非水系二次電池、あるいはリチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ等の電気化学エネルギー変換デバイスは、非水電解液の溶媒として環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、エーテル類等の可燃性溶媒が通常用いられている。このため、本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドを難燃剤として電解液中に存在させることにより非水電解液の安全性向上に寄与させることができる。   Moreover, the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide of the present invention has no flash point and is nonflammable. Non-aqueous secondary batteries such as lithium ion secondary batteries, sodium ion secondary batteries and magnesium ion secondary batteries, or electrochemical energy conversion devices such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors can be used as solvents for non-aqueous electrolytes. Inflammable solvents such as cyclic carbonates, chain carbonates and ethers are usually used. For this reason, the presence of the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide of the present invention in the electrolytic solution as a flame retardant can contribute to the improvement of the safety of the nonaqueous electrolytic solution.

更に、本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドは、沸点、比誘電率等の物性面において、高沸点且つ比較的高比誘電率などの特徴を有している。電気化学エネルギー変換デバイスの一つである電解コンデンサもまた、ジオール類やラクトン類等の可燃性溶媒が用いられており、特に電解コンデンサ用の電解液材料としては、低揮発性(高沸点)、高比誘電率及び高耐電圧が求められる。このため、本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドは電解コンデンサの電解液溶媒または難燃剤等としても好適に利用することができる。   Further, the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide of the present invention has characteristics such as a high boiling point and a relatively high relative dielectric constant in terms of physical properties such as boiling point and relative dielectric constant. Electrolytic capacitors that are one of the electrochemical energy conversion devices also use flammable solvents such as diols and lactones. Especially as electrolyte materials for electrolytic capacitors, low volatility (high boiling point), A high dielectric constant and a high withstand voltage are required. For this reason, the fluorine-containing phosphoric acid ester cyanoalkylamide of the present invention can be suitably used as an electrolyte solution solvent or a flame retardant for an electrolytic capacitor.

<非水電解液>
本発明の非水電解液は、上記式( 1 ) で表される含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドと、非水溶媒と、電解質塩を含有する。本実施形態の非水電解液は、電気化学エネルギー変換デバイス用の非水電解液として好適に用いられる。ここで、電気化学エネルギー変換デバイスとしては、特に限定されないが、例えば、リチウム二次電池、リチウムイオン二次電池、ナトリウム二次電池、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウム二次電池、マグネシウムイオン二次電池、アルミニウム二次電池、アルミニウムイオン二次電池等の非水系二次電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ及び電解コンデンサなどが挙げられる。上記の中でも、LiPFが電解質塩として主として用いられているリチウム二次電池、リチウムイオン二次電池は、含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドを含有させることにより、高温安定性が改善される特徴が発揮され易いためより好ましく用いることができる。
<Non-aqueous electrolyte>
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention contains a fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide represented by the above formula (1), a nonaqueous solvent, and an electrolyte salt. The nonaqueous electrolytic solution of the present embodiment is suitably used as a nonaqueous electrolytic solution for an electrochemical energy conversion device. Here, although it does not specifically limit as an electrochemical energy conversion device, For example, a lithium secondary battery, a lithium ion secondary battery, a sodium secondary battery, a sodium ion secondary battery, a magnesium secondary battery, a magnesium ion secondary battery And non-aqueous secondary batteries such as aluminum secondary batteries and aluminum ion secondary batteries, lithium ion capacitors, electric double layer capacitors, and electrolytic capacitors. Among the above, lithium secondary batteries and lithium ion secondary batteries in which LiPF 6 is mainly used as an electrolyte salt are characterized in that high-temperature stability is improved by containing a fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide. Since it is easily exhibited, it can be used more preferably.

これら一般式(1)の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドの非水電解液への添加量は、非水溶媒全体に対し、重量比で0.01〜50%、好ましくは0.1〜10%とすることが望ましく、さらに好ましくは、0.5〜5%である。添加量が0.01%未満の場合は、非水電解液の高温安定化や難燃化等の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドの添加効果が十分に得られず、また添加量が50%を超える場合は、非水系二次電池の性能が低下する場合がある。   The addition amount of the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide of general formula (1) to the non-aqueous electrolyte is 0.01 to 50%, preferably 0.1 to 10% by weight with respect to the whole non-aqueous solvent. % Is desirable, and more preferably 0.5 to 5%. When the addition amount is less than 0.01%, the effect of adding the fluorine-containing phosphoric acid ester cyanoalkylamide, such as high-temperature stabilization and flame retardancy of the non-aqueous electrolyte, cannot be obtained sufficiently, and the addition amount is 50%. In the case of exceeding, the performance of the non-aqueous secondary battery may deteriorate.

非水電解液の溶媒としては、様々なものを用いることができるが、非プロトン性極性溶媒が好ましい。非プロトン性溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、フルオロエチ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、ジフェニルカーボネート、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、プロピオラクトン等の環状エステル、酢酸メチル、酪酸メチル、トリフルオロ酢酸エチル等の鎖状エステル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、メトキシエトキシエタン等のエーテル類及びアセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステル類、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)等の含フッ素リン酸エステル類等の単独又はそれら2種以上の混合物を挙げることができる。これらのうち、特に環状カーボネートと鎖状カーボネートのいずれか一方、あるいは環状カーボネートと鎖状カーボネートの混合物を含有する溶媒を使用することがイオン伝導性等の電解液物性の点で特に好ましい。また、特に電解液を4.3V以上の高電圧条件で使用する場合は、電解液のすべてまたは一部に含フッ素リン酸エステルを用いることが溶媒の耐久性の面で望ましい。   Various solvents can be used as the solvent for the nonaqueous electrolytic solution, but an aprotic polar solvent is preferred. Examples of the aprotic solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate, and fluoroethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diphenyl carbonate, and bis (2,2,2). -Trifluoroethyl) carbonate and other chain carbonates, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, cyclic esters such as propiolactone, methyl acetate, methyl butyrate, chain esters such as ethyl trifluoroacetate, diisopropyl ether, tetrahydrofuran, Ethers such as dioxolane, dimethoxyethane, diethoxyethane, methoxyethoxyethane, and nitriles such as acetonitrile and benzonitrile, phosphorus Examples thereof include phosphoric acid esters such as trimethyl acid and triethyl phosphate, and fluorine-containing phosphoric acid esters such as tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate, or a mixture of two or more thereof. . Among these, it is particularly preferable from the viewpoint of electrolytic solution physical properties such as ion conductivity to use a solvent containing either one of cyclic carbonate and chain carbonate or a mixture of cyclic carbonate and chain carbonate. In particular, when the electrolytic solution is used under a high voltage condition of 4.3 V or higher, it is desirable from the viewpoint of the durability of the solvent to use a fluorine-containing phosphate ester for all or a part of the electrolytic solution.

本発明の非水電解液には、必要に応じて、本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミド以外の添加剤を含有させることができる。電池のサイクル特性を向上させる観点からは、ビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、及びエチレンスルファイト等の化合物などを添加剤として含有させることが好ましい。本発明のリン酸エステルシアノアルキルアミド以外の添加剤の濃度は特に限定されないが、電解質の溶解性の観点から、電解液に対して非水溶媒全体に対し、重量比で0.1〜10%とすることが望ましく、より好ましくは、0.5〜5%である。   The nonaqueous electrolytic solution of the present invention can contain additives other than the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide of the present invention, if necessary. From the viewpoint of improving the cycle characteristics of the battery, it is preferable to contain compounds such as vinylene carbonate, fluoroethylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, and ethylene sulfite as additives. The concentration of the additive other than the phosphate ester cyanoalkylamide of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of the solubility of the electrolyte, it is 0.1 to 10% by weight with respect to the total amount of the nonaqueous solvent with respect to the electrolyte solution. Desirably, it is preferably 0.5 to 5%.

本発明の非水電解液を構成する電解質塩としては、電気化学エネルギー変換デバイスの種類に応じて、広電位領域において安定であるリチウム塩、ナトリウム塩、マグネシウム塩、アルミニウム塩等が使用できる。このような電解質塩として、例えば、LiBF、LiPF、LiClO、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiC(CFSO、NaPF、NaBF、NaClOおよびNaAsF、NaCFSO、NaN(CFSO、NaN(CSO、NaC(CFSO、Mg(ClO、Mg(CFSO、Mg(N(CFSO、Mg(ClO、MgBr、Mg(SOCF、Mg(BF、Mg(CFSO、Mg(PF、EtMgBr、Mg(AlClBuEt)、Al(CF3 SO3 3等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上混合して用いてもよい。これら電解質塩のうち、特にリチウム二次電池またはリチウムイオン二次電池用電解液の電解質塩としては、LiPFを用いると、高いイオン伝導度が得られ易く、含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドにより高温安定性の課題も解消されるため好ましい。なお、電池特性を良好なものとするため、非水電解液における電解質塩の濃度は0.1〜2.5mol/Lの範囲とすることが望ましい。 As the electrolyte salt constituting the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, lithium salt, sodium salt, magnesium salt, aluminum salt and the like that are stable in a wide potential region can be used depending on the type of electrochemical energy conversion device. Examples of the electrolyte salt include LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ). 3 , NaPF 6 , NaBF 4 , NaClO 4 and NaAsF 6 , NaCF 3 SO 3 , NaN (CF 3 SO 2 ) 2 , NaN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , NaC (CF 3 SO 2 ) 3 , Mg ( ClO 4 ) 2 , Mg (CF 3 SO 3 ) 2 , Mg (N (CF 3 SO 2 ) 2 ) 2 , Mg (ClO 4 ) 2 , MgBr 2 , Mg (SO 2 CF 3 ) 2 , Mg (BF 4 ) 2, Mg (CF 3 SO 3) 2, Mg (PF 6) 2, EtMgBr, Mg (AlCl 2 BuEt) 2, Al (CF 3 SO 3) 3 , and the like . These may be used alone or in combination of two or more. Among these electrolyte salts, as the electrolyte salt of the electrolyte solution for lithium secondary batteries or lithium ion secondary batteries in particular, when LiPF 6 is used, high ion conductivity is easily obtained, and the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide is used. This is preferable because the problem of high temperature stability is also eliminated. In order to improve battery characteristics, it is desirable that the concentration of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolytic solution be in the range of 0.1 to 2.5 mol / L.

< 非水系二次電池>
本発明の非水系二次電池とは、二次電池中の電解液に水溶液を用いない二次電池の総称であり、特に限定されないが、例えば、リチウム二次電池、リチウムイオン二次電池、ナトリウム二次電池、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウム二次電池、マグネシウムイオン二次電池、アルミニウム二次電池、アルミニウムイオン二次電池などが挙げられる。
<Non-aqueous secondary battery>
The non-aqueous secondary battery of the present invention is a generic name for secondary batteries that do not use an aqueous solution as the electrolyte in the secondary battery, and is not particularly limited. For example, a lithium secondary battery, a lithium ion secondary battery, sodium Secondary batteries, sodium ion secondary batteries, magnesium secondary batteries, magnesium ion secondary batteries, aluminum secondary batteries, aluminum ion secondary batteries, and the like can be given.

本発明の非水系二次電池は、上述した非水電解液と、正極、負極及びセパレータから成る。   The non-aqueous secondary battery of the present invention includes the non-aqueous electrolyte described above, a positive electrode, a negative electrode, and a separator.

正極材料としては、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム等の金属を吸蔵・放出する正極活物質を有するものであれば特に限定されないが、例えば、LiCoO2、LiMnO2、LiMn24、LiNiO2、LiFeO、LiFePO等のリチウムと遷移金属からなる複合酸化物、NaFeO、NaNiO、NaCoO、NaMnO、NaVO、Na(NiMn(1−X))O(0<X<1)、Na(FeMn(1−X))O(0<X<1)、NaVPOF、NaFePOF、Na(PO、フッ化黒鉛((CF)n)、二酸化マンガン(MnO)等のマンガン酸化物、五酸化ニバナジウム(V)等のバナジウム酸化物、硫黄および硫黄化合物、マグネシウム銅酸化物(Mg、Cu,Oz)、マグネシウム鉄酸化物(Mg、Fe,Oz)、活性炭等の炭素材料等が挙げられる。 The positive electrode material is not particularly limited as long as it has a positive electrode active material that absorbs and releases metals such as lithium, sodium, magnesium, and aluminum. For example, LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiFeO 2, LiFePO lithium composite oxide consisting of transition metals, such as 4, NaFeO 2, NaNiO 2, NaCoO 2, NaMnO 2, NaVO 2, Na (Ni X Mn (1-X)) O 2 (0 <X < 1), Na (Fe X Mn (1-X)) O 2 (0 <X <1), NaVPO 4 F, Na 2 FePO 4 F, Na 3 V 2 (PO 4) 3, fluorinated graphite ((CF ) n), manganese oxide such as manganese dioxide (MnO 2), vanadium pentoxide (V 2 0 5) vanadium oxides such as sulfur and vulcanization Compounds, magnesium copper oxide (Mg, Cu, Oz), magnesium iron oxide (Mg, Fe, Oz), and carbon materials such as activated carbon or the like.

負極材料としては、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム等の金属を吸蔵・放出する負極活物質を有するものであれば特に限定されないが、例えば、金属リチウムやリチウムを挿入・脱離可能な炭素材料、またはLiTi12等のリチウムと遷移金属の複合酸化物、ナトリウム金属あるいは、ナトリウムを含有した合金、金属マグネシウムあるいはマグネシウムを含有した合金、金属アルミニウム、アルミニウムを含有した合金、ハードカーボン等の炭素材料が挙げられる。 The negative electrode material is not particularly limited as long as it has a negative electrode active material that occludes / releases metal such as lithium, sodium, magnesium, and aluminum. For example, metallic lithium and a carbon material capable of inserting / extracting lithium, Or lithium and transition metal composite oxides such as Li 4 Ti 5 O 12 , sodium metal or alloys containing sodium, metal magnesium or alloys containing magnesium, metal aluminum, alloys containing aluminum, hard carbon, etc. Examples thereof include carbon materials.

セパレータとしては、微多孔性膜等が用いられ、材料として、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、或いはポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂等が用いられる。
非水電解液二次電池の形状、形態としては、通常、円筒型、角型、コイン型、カード型およびラミネート型等が選択される。
As the separator, a microporous membrane or the like is used, and as a material, a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, or a fluorine resin such as polyvinylidene fluoride is used.
As the shape and form of the nonaqueous electrolyte secondary battery, a cylindrical type, a square type, a coin type, a card type, a laminate type, and the like are usually selected.

以下、本発明を実施例にて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
《含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドの合成》
〔実施例1〕
○リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジアセトニトリルアミドの合成
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these.
<Synthesis of fluorinated phosphate ester cyanoalkylamide>
[Example 1]
-Synthesis of bis (2,2,2-trifluoroethyl) diacetonitrile amide phosphate

攪拌機を取り付けた四つ口フラスコに、ジクロロメタン1933g、イミノジアセトニトリル137g、トリエチルアミン218.8gを入れ、室温で攪拌下、滴下漏斗からジクロロメタン1150g、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)クロロホスファート(純度97%)500gを3時間で滴下した。滴下終了後、反応温度45℃〜50℃に制御しながら50時間加熱及び攪拌を継続した。反応終了後、5%炭酸水素ナトリウム水溶液2000gを加え攪拌したあと、有機層を分取した。有機層からジクロロメタンを留去後、蒸留精製により、沸点134℃/0.01kPaの留分を分取し、無色の液体362gを得た。   A four-necked flask equipped with a stirrer was charged with 1933 g of dichloromethane, 137 g of iminodiacetonitrile, and 218.8 g of triethylamine. 500 g of fert (purity 97%) was added dropwise over 3 hours. After completion of the dropping, heating and stirring were continued for 50 hours while controlling the reaction temperature at 45 ° C to 50 ° C. After completion of the reaction, 2000 g of 5% aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added and stirred, and then the organic layer was separated. After distilling off dichloromethane from the organic layer, a fraction having a boiling point of 134 ° C./0.01 kPa was collected by distillation purification to obtain 362 g of a colorless liquid.

NMR、GC−MSの分析から得られた液体が、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジアセトニトリルアミドであることを確認した。
H−NMR(CDCl、TMS)
δ 4.37〜4.46(m、4H)、4.14〜4.16(d、4H)
19F−NMR(CDCl、CFCl
δ −75.60(t、J=9Hz)
GC−MS(EI)
312、293(−F)、245、225、163、94、83
〔実施例2〕
○リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジプロピオニトリルアミドの合成
It was confirmed that the liquid obtained from NMR and GC-MS analysis was bis (2,2,2-trifluoroethyl) diacetonitrileamide phosphate.
1 H-NMR (CDCl 3 , TMS)
δ 4.37-4.46 (m, 4H), 4.14-4.16 (d, 4H)
19 F-NMR (CDCl 3 , CFCl 3 )
δ −75.60 (t, J = 9 Hz)
GC-MS (EI)
312, 293 (-F), 245, 225, 163, 94, 83
[Example 2]
-Synthesis of bis (2,2,2-trifluoroethyl) dipropionitrile amide phosphate

攪拌機を取り付けた四つ口フラスコに、クロロホルム2130g、イミノジプロピオニトリル266g、トリエチルアミン238gを入れ、室温で攪拌下、滴下漏斗からクロロホルム1278g、ビス(2,−2,−2,−トリフルオロエチル)クロロホスファート(純度97%)516gを3時間で滴下した。滴下終了後、20時間攪拌を継続した。反応終了後、5%炭酸水素ナトリウム水溶液3000gを加え攪拌したあと、有機層を分取した。有機層からクロロホルムを留去後、蒸留精製により、沸点160.8℃/0.01kPaの留分を分取し、無色の液体181gを得た。   A four-necked flask equipped with a stirrer was charged with 2130 g of chloroform, 266 g of iminodipropionitrile, and 238 g of triethylamine, and 1278 g of chloroform and bis (2, -2, -2, -trifluoroethyl) from a dropping funnel while stirring at room temperature. Chlorophosphate (purity 97%) 516 g was added dropwise over 3 hours. After completion of the dropwise addition, stirring was continued for 20 hours. After completion of the reaction, 3000 g of 5% aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added and stirred, and then the organic layer was separated. After distilling off chloroform from the organic layer, a fraction having a boiling point of 160.8 ° C./0.01 kPa was fractionated by distillation purification to obtain 181 g of a colorless liquid.

NMR、GC−MSの分析から得られた液体が、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジプロピオニトリルアミドであることを確認した。
H−NMR(CDCl、TMS)
δ 4.35〜4.48(m、4H) 、3.44〜3.51(m、4H)、2.64〜2.68(t、4H)
19F−NMR(CDCl、CFCl
δ −75.67(t、J=9Hz)
GC−MS(EI)
367、348(−F)、327、274、246、163、83、69、54
It was confirmed that the liquid obtained from NMR and GC-MS analysis was bis (2,2,2-trifluoroethyl) dipropionitrileamide phosphate.
1 H-NMR (CDCl 3 , TMS)
δ 4.35 to 4.48 (m, 4H), 3.44 to 3.51 (m, 4H), 2.64 to 2.68 (t, 4H)
19 F-NMR (CDCl 3 , CFCl 3 )
δ −75.67 (t, J = 9 Hz)
GC-MS (EI)
367, 348 (-F), 327, 274, 246, 163, 83, 69, 54

《含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドの物性値》
〔実施例3〕
○リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジアセトニトリルアミドの物性値
実施例1で得られたリン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジアセトニトリルアミドの引火点をセタ式引火点測定装置(吉田科学器械(株)製、RT−1型)により測定した。
また、コーンプレート式粘度計(BrookField製 DV−1PRIME型)を用いて20℃での粘度を測定した。
<Physical properties of fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide>
Example 3
○ Physical properties of bis (2,2,2-trifluoroethyl) diacetonitrileamide phosphate The flash point of bis (2,2,2-trifluoroethyl) diacetonitrileamide obtained in Example 1 is Measured with a flash point measuring device (RT-1 type, manufactured by Yoshida Scientific Instruments Co., Ltd.).
Moreover, the viscosity at 20 ° C. was measured using a cone plate viscometer (DV-1 PRIME type manufactured by BrookField).

またインピーダンスアナライザ(東陽テクニカ製VersaSTAT4、及び液体用電極セルSR−C1)を用いて、比誘電率を下記測定条件にて測定を行った。   Moreover, the relative dielectric constant was measured under the following measurement conditions using an impedance analyzer (VersaSTAT4 manufactured by Toyo Technica, and electrode cell SR-C1 for liquid).

測定条件: 測定周波数 100kHz 、 温度 25℃±1℃
はじめに空セル(空気)容量(C−zero)の測定を行い、その後実施例1で得られた試料(リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジアセトニトリルアミド)を電極セルに充填し、比誘電率測定を行った。
Measurement conditions: Measurement frequency 100kHz, temperature 25 ℃ ± 1 ℃
First, an empty cell (air) capacity (C-zero) was measured, and then the sample obtained in Example 1 (bis (2,2,2-trifluoroethyl) diacetonitrile amide phosphate) was filled in the electrode cell. Then, the relative dielectric constant was measured.

〔実施例4、比較例1〜2〕
実施例4及び比較例1〜2の含フッ素リン酸エステルアミド(表1に示す化合物)についても、実施例3と同様の方法にて引火点、粘度、比誘電率を測定した。
結果を表1に示す。
[Example 4, Comparative Examples 1-2]
For the fluorine-containing phosphoric ester amides of Example 4 and Comparative Examples 1 and 2 (compounds shown in Table 1), the flash point, viscosity, and relative dielectric constant were measured in the same manner as in Example 3.
The results are shown in Table 1.

表1から、本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドは、いずれも引火点を有さず不燃性を有していることがわかる。   From Table 1, it can be seen that all of the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamides of the present invention have no flash point and are nonflammable.

また、本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドは比較例1〜2の従来の含フッ素リン酸エステルアミドと比較して、高粘度、高比誘電率の特徴を有していることがわかる。   Further, it can be seen that the fluorine-containing phosphoric acid ester cyanoalkylamide of the present invention has characteristics of high viscosity and high relative dielectric constant as compared with the conventional fluorine-containing phosphoric acid ester amides of Comparative Examples 1 and 2. .

《電解液の酸化分解電位測定》
〔実施例5〕
化合物の電気化学的安定性はリニアスィープボルタンメトリー(LSV)測定によって評価した。
<Measurement of oxidative decomposition potential of electrolyte>
Example 5
The electrochemical stability of the compounds was evaluated by linear sweep voltammetry (LSV) measurement.

LSVの測定は、マルチチャンネルポテンショスタット/ガルバノスタット(Biologic社製、VMP−3)を用いて行った。アルゴン雰囲気下、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジアセトニトリルアミド5mlに、エチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート混合溶液(体積比:3/7)を5ml混合し、混合溶媒を調製した。この混合溶媒に六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を0.2mol/Lになるように溶解し、電解液を得た。 The LSV was measured using a multichannel potentiostat / galvanostat (Biologic, VMP-3). Under an argon atmosphere, 5 ml of ethylene carbonate / ethyl methyl carbonate mixed solution (volume ratio: 3/7) was mixed with 5 ml of bis (2,2,2-trifluoroethyl) diacetonitrile amide phosphate to prepare a mixed solvent. . In this mixed solvent, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved so as to be 0.2 mol / L to obtain an electrolytic solution.

この電解液に、作用電極として白金、対極としてリチウム箔、参照極としてリチウム箔を挿入し、5mV/secの走査速度にて貴側に走査し、酸化分解電位の測定を行った。その結果、電流密度が0.1mA/cmを超える際の電位を、酸化分解電位とした。なお、LSVの測定は全てアルゴン雰囲気で充満したグローブボックス中で実施した。
〔実施例6、比較例3〜5〕
実施例6、比較例3〜5についても、実施例5と同様の操作にて電解液の調整及び酸化分解電位測定を実施した。
Into this electrolytic solution, platinum as a working electrode, lithium foil as a counter electrode, and lithium foil as a reference electrode were inserted, and the noble side was scanned at a scanning speed of 5 mV / sec to measure the oxidative decomposition potential. As a result, the potential when the current density exceeded 0.1 mA / cm 2 was defined as the oxidative decomposition potential. All LSV measurements were performed in a glove box filled with an argon atmosphere.
[Example 6, Comparative Examples 3 to 5]
For Example 6 and Comparative Examples 3 to 5, the electrolytic solution was adjusted and the oxidative decomposition potential was measured in the same manner as in Example 5.

表2に実施例5〜6、比較例3〜5で使用した含フッ素リン酸エステルアミド等の添加剤の種類、添加量、及び酸化分解電位を記す。   Table 2 shows the types and amounts of additives such as fluorine-containing phosphoric ester amides used in Examples 5 to 6 and Comparative Examples 3 to 5, and the oxidative decomposition potential.

比較例3から、EC/EMCは6.42Vの電位で酸化分解することが判る。また、比較例4及び比較例5に記載した、従来の含フッ素リン酸エステルアミドである、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジメチルアミドの酸化分解電位が4.87V、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジエチルアミドの酸化分解電位が4.81Vであるのに対して、本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドである実施例5のリン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジアセトニトリルアミドの酸化分解電位は5.98V、実施例6のリン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジプロピオニトリルアミドの酸化分解電位は5.45Vである。本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドは従来の含フッ素リン酸エステルアミドと比べて耐酸化性に優れる事がわかる。   From Comparative Example 3, it can be seen that EC / EMC undergoes oxidative decomposition at a potential of 6.42V. Further, the oxidative decomposition potential of bis (2,2,2-trifluoroethyl) dimethylamide phosphate, which is a conventional fluorine-containing phosphoric ester amide described in Comparative Example 4 and Comparative Example 5, is 4.87 V, phosphorus Whereas the oxidative decomposition potential of bis (2,2,2-trifluoroethyl) diethylamide is 4.81 V, the bisphosphate (Example 5) which is the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide of the present invention is used. The oxidative decomposition potential of 2,2,2-trifluoroethyl) diacetonitrileamide is 5.98 V, and the oxidative decomposition potential of bis (2,2,2-trifluoroethyl) dipropionitrileamide phosphate of Example 6 is 5. .45V. It can be seen that the fluorine-containing phosphoric ester cyanoalkylamide of the present invention is superior in oxidation resistance as compared with the conventional fluorine-containing phosphoric ester amide.

《LiPF高温安定性試験》
〔実施例7〕
アルゴン置換されたグローブボックス 中で、25mlメスフラスコにLiPF3.8g(25mmol)、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジアセトニトリルアミド1.55g(4.6mmol)を入れ、エチレンカーボネート(以下、ECと略す)とエチルメチルカーボネート(以下、EMCと略す)を体積比3/7の割合で混合した溶媒により溶解させながら25mlとし、1mol/LのLiPF溶液を調整した。得られた溶液は無色透明であった。
<< LiPF 6 high temperature stability test >>
Example 7
In a glove box substituted with argon, put 3.8 g (25 mmol) of LiPF 6 and 1.55 g (4.6 mmol) of bis (2,2,2-trifluoroethyl) diacetonitrile amide in a 25 ml volumetric flask, While dissolving with a solvent in which ethylene carbonate (hereinafter abbreviated as EC) and ethyl methyl carbonate (hereinafter abbreviated as EMC) were mixed at a volume ratio of 3/7, the volume was adjusted to 25 ml to prepare a 1 mol / L LiPF 6 solution. The resulting solution was clear and colorless.

この溶液を硝子製密閉容器に入れ、85℃で500時間加熱した。加熱後は、液は淡黄色となり、19F−NMRにて測定したLiPF分解物のピークはLiPFと分解物の合計に対し積分比で0.36%であった。その結果を表3に示す。
〔実施例8〕
アルゴン置換されたグローブボックス 中で、25mlメスフラスコにLiPF3.8g(25mmol)、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジプロピオニトリルアミド1.68g(4.6mmol)を入れ、ECとEMCを体積比3/7の割合で混合した溶媒により溶解させながら25mlとし、1mol/LのLiPF溶液を調整した。得られた溶液は無色透明であった。
This solution was placed in a glass sealed container and heated at 85 ° C. for 500 hours. After heating, the liquid turned pale yellow, and the peak of the LiPF 6 decomposition product as measured by 19 F-NMR was 0.36% in terms of integral ratio with respect to the total of LiPF 6 and decomposition product. The results are shown in Table 3.
Example 8
In a glove box substituted with argon, put 3.8 g (25 mmol) of LiPF 6 and 1.68 g (4.6 mmol) of bis (2,2,2-trifluoroethyl) dipropionitrile amide in a 25 ml volumetric flask. The solution was adjusted to 25 ml while dissolving with a solvent in which EC and EMC were mixed at a volume ratio of 3/7 to prepare a 1 mol / L LiPF 6 solution. The resulting solution was clear and colorless.

この溶液を硝子製密閉容器に入れ、85℃で500時間加熱した。加熱後は、液は淡黄色となり、19F−NMRにて測定したLiPF分解物のピークはLiPFと分解物の合計に対し積分比で0.37%であった。その結果を表3に示す。 This solution was placed in a glass sealed container and heated at 85 ° C. for 500 hours. After heating, the liquid turned pale yellow, and the peak of the LiPF 6 decomposition product as measured by 19 F-NMR was 0.37% in terms of integral ratio with respect to the total of LiPF 6 and decomposition product. The results are shown in Table 3.

〔比較例6〕
リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジアセトニトリルアミドを用いなかったこと以外は実施例7と同様の操作により1mol/LのLiPF溶液を調整した。得られた溶液は無色透明であった。
[Comparative Example 6]
A 1 mol / L LiPF 6 solution was prepared in the same manner as in Example 7 except that bis (2,2,2-trifluoroethyl) diacetonitrileamide phosphate was not used. The resulting solution was clear and colorless.

実施例7と同様にしてこの溶液を硝子製密閉容器に入れ、85℃で500時間加熱したところ、濃褐色の液体となった。19F−NMRにて測定したLiPF分解物のピークはLiPF6と分解物の合計に対し積分比で12.8%であった。その結果を表3に示す。
(実施例7〜8と比較例6)
実施例7〜8の本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドを添加した溶液は、リン酸エステルシアノアルキルアミドを加えていない比較例6の溶液に比べて、いずれも加熱後のLiPF6の分解率が低いことがわかる。本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドのLiPF6の高温安定化効果が高いことが示された。
When this solution was put into a glass-made airtight container and heated at 85 ° C. for 500 hours in the same manner as in Example 7, a dark brown liquid was obtained. The peak of the LiPF 6 decomposition product measured by 19F-NMR was 12.8% in terms of integral ratio with respect to the total of LiPF 6 and the decomposition product. The results are shown in Table 3.
(Examples 7 to 8 and Comparative Example 6)
The solutions to which the fluorine-containing phosphoric ester cyanoalkylamides of the present invention of Examples 7 to 8 were added were all decomposed after heating compared to the solution of Comparative Example 6 in which the phosphoric ester cyanoalkylamide was not added. It can be seen that the rate is low. It was shown that the high temperature stabilization effect of LiPF6 of the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide of the present invention is high.

《電池充放電試験》
作成例1.コインセル型リチウム二次電池の作成
正極活物質としてコバルト酸リチウム(LiNi1/3Mn1/3Co1/3)を用い、これに導電助剤としてアセチレンブラック、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)LiNi1/3Mn1/3Co1/3:アセチレンブラック:PVDF=86:7:7となるように配合し、1−メチル−2−ピロリドンを用いてスラリー化したものをアルミ製集電体上に一定の膜厚で塗布し、乾燥させて正極を得た。負極活物質としては天然球状グラファイトを用い、バインダーとしてPVDFをグラファイト:PVDF=9:1となるように配合し、1−メチル−2−ピロリドンを用いてスラリー化したものを銅製集電体上に一定の膜厚で塗布し、乾燥させて負極を得た。 セパレータは無機フィラー含有ポリオレフィン多孔質膜を用いた。以上の構成要素を用いて、図1に示した構造のコイン型セルを用いたリチウム二次電池を作成した。リチウム二次電池はセパレータ8を挟んで正極1、負極5を対向配置し、負極ステンレス製キャップ4にステンレス製板バネ7を設置し、負極5、セパレータ8および正極1からなる積層体をコイン型セル内に収納した。この積層体に非水電解液を注入した後、ガスケット9を配置後、正極ステンレス製キャップ3をかぶせ、コイン型セルケースを加締めることで作成した。
試験例1.コインセル型リチウム二次電池の充放電試験
リチウムニッケルマンガン複合酸化物(LiNi1/3Mn1/3Co1/3)正極と炭素負極によって作成したコインセル型リチウム二次電池を25℃の恒温条件下、0.1Cの充電電流で上限電圧を4.4Vとして充電し、続いて0.1Cの放電電流で3.0Vとなるまで放電した。この操作を3回行った後に60℃の恒温条件下、0.2Cの充電電流で4.4Vの定電流‐定電圧充電を行い、0.2Cの放電電流で終止電圧3.0Vまで定電流放電を行った。このときの放電容量を初期放電容量とし、この操作を20回繰り返した際の放電容量を測定し、20サイクル後の放電容量/初期放電容量比を容量維持率として比較を行った。
試験例2.コインセル型リチウム二次電池の充放電試験
リチウムニッケルマンガン複合酸化物(LiNi1/3Mn1/3Co1/3)正極と炭素負極によって作成したコインセル型リチウム二次電池を25℃の恒温条件下、0.1Cの充電電流で上限電圧を4.4Vとして充電し、続いて0.1Cの放電電流で3.0Vとなるまで放電した。この操作を3回行った後に25℃の恒温条件下、0.2Cの充電電流で4.4Vの定電流‐定電圧充電を行い、0.2Cの放電電流で終止電圧3.0Vまで定電流放電を行った。このときの放電容量を初期放電容量とし、この操作を20回繰り返した際の放電容量を測定し、20サイクル後の放電容量/初期放電容量比を容量維持率として比較を行った。
《Battery charge / discharge test》
Example 1 Preparation of Coin Cell Type Lithium Secondary Battery Lithium cobaltate (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ) is used as a positive electrode active material, acetylene black is used as a conductive aid, and polyvinylidene fluoride (PVDF is used as a binder). ) LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 : Acetylene black: PVDF = 86: 7: 7 Blended so as to be slurried with 1-methyl-2-pyrrolidone made of aluminum The positive electrode was obtained by applying a constant film thickness on the current collector and drying it. Natural negative graphite is used as a negative electrode active material, PVDF is blended as a binder so that graphite: PVDF = 9: 1, and slurried using 1-methyl-2-pyrrolidone is placed on a copper current collector. It apply | coated with the fixed film thickness, it was made to dry and the negative electrode was obtained. As the separator, an inorganic filler-containing polyolefin porous membrane was used. Using the above components, a lithium secondary battery using a coin-type cell having the structure shown in FIG. 1 was produced. In the lithium secondary battery, a positive electrode 1 and a negative electrode 5 are disposed opposite to each other with a separator 8 interposed therebetween, a stainless steel plate spring 7 is installed on a negative electrode stainless steel cap 4, and a laminate including the negative electrode 5, the separator 8, and the positive electrode 1 is coin-shaped. Stored in the cell. After injecting a non-aqueous electrolyte into this laminate, the gasket 9 was placed, then the cap 3 made of positive stainless steel was put on, and the coin-type cell case was crimped.
Test Example 1 Charge / Discharge Test of Coin Cell Type Lithium Secondary Battery A coin cell type lithium secondary battery prepared with a lithium nickel manganese composite oxide (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ) positive electrode and a carbon negative electrode is kept at 25 ° C. Under the conditions, the battery was charged with an upper limit voltage of 4.4 V with a charging current of 0.1 C, and then discharged to 3.0 V with a discharging current of 0.1 C. After performing this operation three times, a constant current-constant voltage charge of 4.4V is performed with a charging current of 0.2C under a constant temperature condition of 60 ° C., and a constant current up to a final voltage of 3.0V with a discharging current of 0.2C. Discharge was performed. The discharge capacity at this time was used as the initial discharge capacity, the discharge capacity when this operation was repeated 20 times was measured, and the comparison was made using the discharge capacity / initial discharge capacity ratio after 20 cycles as the capacity retention rate.
Test Example 2 Charge / Discharge Test of Coin Cell Type Lithium Secondary Battery A coin cell type lithium secondary battery prepared with a lithium nickel manganese composite oxide (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ) positive electrode and a carbon negative electrode is kept at 25 ° C. Under the conditions, the battery was charged with an upper limit voltage of 4.4 V with a charging current of 0.1 C, and then discharged to 3.0 V with a discharging current of 0.1 C. After performing this operation three times, under a constant temperature condition of 25 ° C., a constant current-constant voltage charge of 4.4 V is performed with a charge current of 0.2 C, and a constant current is reached to a final voltage of 3.0 V with a discharge current of 0.2 C. Discharge was performed. The discharge capacity at this time was used as the initial discharge capacity, the discharge capacity when this operation was repeated 20 times was measured, and the comparison was made using the discharge capacity / initial discharge capacity ratio after 20 cycles as the capacity retention rate.

〔実施例9〕
溶媒としてエチレンカーボネート(以下ECと略す)、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)(以下TFEPと略す)を重量比1:1の割合で混合し、この混合溶媒に対し、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジアセトニトリルアミドを重量比で2%添加した。次いで、電解質塩として六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を1.0mol/Lの濃度で溶解させ非水電解液を調製した。
Example 9
Ethylene carbonate (hereinafter abbreviated as EC) and tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl) (hereinafter abbreviated as TFEP) as a solvent were mixed at a weight ratio of 1: 1. The acid bis (2,2,2-trifluoroethyl) diacetonitrile amide was added at 2% by weight. Next, a nonaqueous electrolytic solution was prepared by dissolving lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as an electrolyte salt at a concentration of 1.0 mol / L.

この非水電解液を用いて前記作成例1に従いコインセル型リチウム二次電池を作成し、前記試験例1に従って20サイクルの充放電試験を実施した。結果を表4に示す。
〔実施例10〕
実施例9と同様の操作で非水電解液を調整し、実施例9と同様の方法でコインセル型リチウム二次電池を作成し、前記試験例2に従って20サイクルの充放電試験を実施した。結果を表4に示す。
〔比較例7〕
含フッ素リン酸エステルアミド化合物として、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジメチルアミドを添加したこと以外は実施例9と同様の操作で非水電解液を調製し、実施例9と同様の方法でコインセル型リチウム二次電池を作成し、充放電試験を実施した。結果を表4に示す。
〔比較例8〕
リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジアセトニトリルアミドを添加しなかったこと以外は実施例9と同様の操作で非水電解液を調製し、実施例9と同様の方法でコインセル型リチウム二次電池を作成し、充放電試験を実施した。結果を表4に示す。
〔比較例9〕
リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)ジアセトニトリルアミドを添加しなかったこと以外は実施例10と同様の操作で非水電解液を調製し、実施例10と同様の方法でコインセル型リチウム二次電池を作成し、充放電試験を実施した。結果を表4に示す。
Using this non-aqueous electrolyte, a coin cell type lithium secondary battery was prepared according to Preparation Example 1, and a 20-cycle charge / discharge test was performed according to Test Example 1. The results are shown in Table 4.
Example 10
A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 9, a coin cell type lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 9, and a 20-cycle charge / discharge test was performed according to Test Example 2. The results are shown in Table 4.
[Comparative Example 7]
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 9 except that bis (2,2,2-trifluoroethyl) dimethylamide phosphate was added as a fluorine-containing phosphoric ester amide compound. A coin cell type lithium secondary battery was prepared in the same manner as described above, and a charge / discharge test was performed. The results are shown in Table 4.
[Comparative Example 8]
A non-aqueous electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 9, except that bis (2,2,2-trifluoroethyl) diacetonitrileamide phosphate was not added. Type lithium secondary battery was prepared and a charge / discharge test was conducted. The results are shown in Table 4.
[Comparative Example 9]
A non-aqueous electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 10 except that bis (2,2,2-trifluoroethyl) diacetonitrileamide phosphate was not added. Type lithium secondary battery was prepared and a charge / discharge test was conducted. The results are shown in Table 4.

表4から、非水溶媒としてEC−TFEP混合溶媒を用い、試験温度60℃、4.4Vでの充放電条件での結果のうち、本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドを含有する非水電解液を用いた実施例9は、含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドの代わりに含フッ素リン酸エステルジメチルアミドを添加した比較例7及び含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドを含まない比較例8に比べ高い容量維持率を示した。これは、本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドがこの電圧で酸化分解することなく、LiPFの熱分解及びこれに伴う電解液溶媒の分解抑制に寄与したことが影響していると推定される。 From Table 4, the EC-TFEP mixed solvent was used as the non-aqueous solvent, and among the results under the charge / discharge conditions at a test temperature of 60 ° C. and 4.4 V, the non-containing solvent containing the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide of the present invention. In Example 9 using an aqueous electrolyte, Comparative Example 7 in which a fluorinated phosphoric acid ester dimethylamide was added instead of the fluorinated phosphoric acid ester cyanoalkylamide, and Comparative Example 8 which did not contain a fluorinated phosphoric acid ester cyanoalkylamide The capacity maintenance rate was higher than This is presumed to be due to the fact that the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide of the present invention contributed to the thermal decomposition of LiPF 6 and the accompanying suppression of the decomposition of the electrolyte solvent without oxidative decomposition at this voltage. Is done.

一方、実施例10と比較例9は常温での試験であるが、ここでも本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドを含有する実施例10は含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドを含まない比較例9に比べより高い容量維持率を示した。この要因は不詳であるが、含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドの分子内のシアノ基が正極活物質に作用して、正極表面上に電解液の分解を防止する一種の皮膜を形成し、正極表面での電解液の分解が抑制されたことにより、サイクル特性が向上したものと推察される。   On the other hand, Example 10 and Comparative Example 9 are tests at room temperature, but here, Example 10 containing the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide of the present invention is also a comparison not containing the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide. Compared to Example 9, the capacity retention rate was higher. Although this factor is unknown, a cyano group in the molecule of the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide acts on the positive electrode active material to form a kind of film that prevents decomposition of the electrolyte solution on the positive electrode surface. It is inferred that the cycle characteristics were improved by suppressing the decomposition of the electrolytic solution on the surface.

本発明の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドは、電解液の分解抑制効果を有し、且つ、高電圧条件下で使用可能であり、該含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドを含んだ高温安定性に優れる非水電解液を提供することができ、更には、4.3V以上の高電圧条件にて充放電サイクル特性の向上した非水系二次電池を提供することができるため極めて有用である。   The fluorine-containing phosphoric acid ester cyanoalkylamide of the present invention has an electrolyte decomposition inhibiting effect and can be used under high voltage conditions, and is stable at high temperature containing the fluorine-containing phosphoric acid ester cyanoalkylamide. This is extremely useful because it can provide a non-aqueous electrolyte excellent in the charge and discharge cycle characteristics under a high voltage condition of 4.3 V or higher.

1 正極活物質
2 正極集電体
3 正極ステンレス製キャップ
4 負極ステンレス製キャップ
5 負極物質
6 負極集電体
7 ステンレス製板バネ
8 無機フィラー含有ポリオレフィン多孔質セパレータ
9 ガスケット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode active material 2 Positive electrode collector 3 Positive electrode stainless steel cap 4 Negative electrode stainless steel cap 5 Negative electrode material 6 Negative electrode current collector 7 Stainless steel leaf spring 8 Inorganic filler containing polyolefin porous separator 9 Gasket

Claims (5)

下記一般式(2)

(式中、R1’、R2’は同一または非同一であり、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。ただし、R1’、R2’はいずれもシアノ基(−CN)を有し、更にフッ素原子により置換されていてもよい。Rf、Rf は同一または非同一であり、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐の、アルキル基または含フッ素アルキル基を表し、少なくともどちらか一方が含フッ素アルキル基である。)で表される含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミド。
The following general formula (2)

(In the formula, R 1 ′ and R 2 ′ are the same or non-identical, and represent a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. However, R 1 ′ and R 2 ′ are both cyano groups ( -CN) and may be further substituted by a fluorine atom, Rf 1 and Rf 2 are the same or non-identical, and a linear or branched alkyl group or fluorine-containing alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. the stands, at least one is a fluorine-containing alkyl group. fluorinated phosphate ester cyanoalkyl amides you express in).
下記一般式(3)

(式中、R1’、R2’は前記定義に同じである。Rf1’、Rf2’は、それぞれ独立して、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、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、ヘキサフルオロイソプロピル基のいずれかを表す。)で表される請求項に記載の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミド。
The following general formula (3)

(In the formula, R 1 ′ and R 2 ′ are the same as defined above. Rf 1 ′ and Rf 2 ′ are each independently a trifluoromethyl group, a 2-fluoroethyl group, or a 2,2-difluoroethyl group. Group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, hexafluoroisopropyl group The fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide according to claim 1 , which is represented by:
非水溶媒と電解質塩からなる非水電解液であって、請求項1または2に記載の含フッ素リン酸エステルシアノアルキルアミドを含む非水電解液。 A nonaqueous electrolytic solution comprising a nonaqueous solvent and an electrolyte salt, wherein the nonaqueous electrolytic solution comprises the fluorine-containing phosphate ester cyanoalkylamide according to claim 1 or 2 . 電解質塩がLiPFである請求項に記載の非水電解液。 The nonaqueous electrolytic solution according to claim 3 , wherein the electrolyte salt is LiPF 6 . 負極、正極、セパレータ及び非水電解液からなる非水系二次電池であって、非水電解液が請求項または請求項に記載の非水電解液である非水系二次電池。 A non-aqueous secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte, wherein the non-aqueous electrolyte is the non-aqueous electrolyte according to claim 3 or 4 .
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