JP6766818B2 - Non-aqueous electrolyte for lithium secondary batteries or lithium ion capacitors and lithium secondary batteries or lithium ion capacitors using it - Google Patents

Non-aqueous electrolyte for lithium secondary batteries or lithium ion capacitors and lithium secondary batteries or lithium ion capacitors using it Download PDF

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Description

本発明は、−40℃の極低温下であっても非水電解液が凝固することなく、耐電圧など電池性能に優れたにも優れたリチウム二次電池用非水電解液又はリチウムイオンキャパシタ用非水電解液、及びそれを用いたリチウム二次電池又はリチウムイオンキャパシタに関する。 According to the present invention, the non-aqueous electrolyte solution does not solidify even at an extremely low temperature of −40 ° C., and the non-aqueous electrolyte solution or lithium ion capacitor for a lithium secondary battery is excellent in battery performance such as withstand voltage. The present invention relates to a non-aqueous electrolyte solution for use, and a lithium secondary battery or a lithium ion capacitor using the same.

近年、リチウム二次電池又はリチウムイオンキャパシタは、携帯電話やノート型パソコン等の小型電子機器のみならず、電気自動車やアイドリングストップ用の車載用電源、電力貯蔵用の電源として広く用いられるようになってきた。これら電気自動車は航続距離を伸ばすために蓄電デバイスの更なる高電圧化や高エネルギー密度化の開発が行われている。そのため、電気自動車は移動距離が長くなり、熱帯のような非常に暑い地域から極寒の地域まで幅広い温度の地域で使用される可能性が出てきた。そのため、これらのリチウム二次電池やリチウムイオンキャパシタは、炎天下の車の中では、60℃以上になることもある。また、−40℃以下の極寒の極低温下では、非水電解液が凝固してしまう可能性がある。そのため、60℃の高温から−40℃以下の極低温という「温度幅が100℃にもおよぶ広い温度範囲」で使用する場合であっても、液体状態を維持したまま使用でき、優れた電池性能を示すことが求められている。 In recent years, lithium secondary batteries or lithium ion capacitors have come to be widely used not only as small electronic devices such as mobile phones and notebook computers, but also as in-vehicle power supplies for electric vehicles and idling stops, and power supplies for power storage. I came. In order to extend the cruising range of these electric vehicles, further high voltage and high energy density power storage devices are being developed. As a result, electric vehicles have a long travel distance and have the potential to be used in a wide range of temperatures, from extremely hot areas such as the tropics to extremely cold areas. Therefore, these lithium secondary batteries and lithium ion capacitors may reach 60 ° C. or higher in a car under the scorching sun. In addition, the non-aqueous electrolyte solution may solidify at a cryogenic temperature of −40 ° C. or lower. Therefore, even when used in a "wide temperature range with a temperature range of 100 ° C", which is a high temperature of 60 ° C to an extremely low temperature of -40 ° C or less, it can be used while maintaining the liquid state, and has excellent battery performance. Is required to show.

リチウム二次電池は、主にリチウムを吸蔵及び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)、ジメチルカーボネート(DMC)等のカーボネートが使用されている。
このような非水溶媒を含む非水電解液を4.2V以上の高電圧で使用する場合、溶媒の一部が分解されてしまうことがある。60℃以上の高温から−40℃以下の極低温の「温度幅が100℃にもおよぶ広い温度範囲」で使用する場合、引火点、凝固点、電気伝導率、あるいは粘度などの物性が電池特性に大きな影響を与えてしまうことが分かり、上記課題の改善が求められていた。
The lithium secondary battery is mainly composed of a positive electrode and a negative electrode containing a material capable of occluding and releasing lithium, a non-aqueous electrolytic solution composed of a lithium salt and a non-aqueous solvent, and examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC). A carbonate such as dimethyl carbonate (DMC) is used.
When a non-aqueous electrolytic solution containing such a non-aqueous solvent is used at a high voltage of 4.2 V or higher, a part of the solvent may be decomposed. When used in a "wide temperature range with a temperature range of 100 ° C" from a high temperature of 60 ° C or higher to an extremely low temperature of -40 ° C or lower, physical properties such as flash point, freezing point, electrical conductivity, or viscosity become battery characteristics. It was found that it would have a great impact, and improvement of the above problems was required.

特許文献1には、非水溶媒が、環状エステルの1種以上と鎖状エステルの1種以上を含む混合溶媒からなり、かつ混合溶媒が互いに相溶し、かつ鎖状エステルの少なくとも1種がハロゲン化鎖状カーボネートである非水電解液二次電池が開示されており、安全性が向上することが示されている。
特許文献2には、非水溶媒がフッ素化鎖状カルボン酸エステルと、金属リチウムとリチウムイオンとの平衡電位を基準として+1.0〜3.0Vの範囲で分解される被膜生成化合物と、を含む二次電池用非水電解液が開示されており、高温条件下において電池容量の低下を抑制することが示されている。
また特許文献3には、非水溶媒が50〜90%の2,2−ジフルオロエチルアセテートを含むリチウムイオン電池用電解液が開示されており、高温条件下、高電圧においてサイクル特性が向上することが示されている。
In Patent Document 1, the non-aqueous solvent is composed of a mixed solvent containing one or more cyclic esters and one or more chain esters, the mixed solvents are compatible with each other, and at least one chain ester is used. A non-aqueous electrolyte secondary battery, which is a halogenated chain carbonate, has been disclosed and has been shown to improve safety.
Patent Document 2 describes a film-forming compound in which a non-aqueous solvent is decomposed in the range of +1.0 to 3.0 V based on the equilibrium potential of fluorinated chain carboxylic acid ester and metallic lithium and lithium ion. A non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery containing the present invention is disclosed, and it has been shown that a decrease in battery capacity is suppressed under high temperature conditions.
Further, Patent Document 3 discloses an electrolytic solution for a lithium ion battery containing 2,2-difluoroethyl acetate having a non-aqueous solvent of 50 to 90%, and the cycle characteristics are improved at a high voltage under high temperature conditions. It is shown.

さらに、特許文献4には、エチレンカーボネートを20〜35体積%、エチルメチルカーボネートを35〜45体積%、ジメチルカーボネートを15〜35体積%、及びジエチルカーボネート又はプロピレンカーボネートを3〜15体積%含む混合溶媒からなる非水電解液を用いたリチウム二次電池において、室温及び−30℃のサイクル特性が向上することが開示されている。
また特許文献5には、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネートとプロピオン酸メチルを容積比で3:3:3:1で混合した溶媒に、LiPF を1Mになるように溶解し、ビニレンカーボネートを2質量%添加した非水電解液を用いたリチウム二次電池において、−30℃での出力特性が向上することが開示されている。
Further, Patent Document 4 describes a mixture containing 20 to 35% by volume of ethylene carbonate, 35 to 45% by volume of ethylmethyl carbonate, 15 to 35% by volume of dimethyl carbonate, and 3 to 15% by volume of diethyl carbonate or propylene carbonate. It is disclosed that in a lithium secondary battery using a non-aqueous electrolytic solution composed of a solvent, the cycle characteristics at room temperature and −30 ° C. are improved.
Further, Patent Document 5 describes LiPF in a solvent obtained by mixing ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and methyl propionate in a volume ratio of 3: 3: 3: 1. 6It is disclosed that the output characteristics at −30 ° C. are improved in a lithium secondary battery using a non-aqueous electrolytic solution in which 2M is dissolved and 2% by mass of vinylene carbonate is added.

特開平11−40195号公報JP-A-11-40195 国際公開第2008/102493号パンフレットInternational Publication No. 2008/102493 Pamphlet 国際公開第2013/033579号パンフレットInternational Publication No. 2013/033579 Pamphlet 特開2005−353579号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-353579 特開2006−172775号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-172775

本発明は、−40℃以下でも凝固することなく、「温度幅が100℃にもおよぶ広い温度範囲」で、液体状態を維持したまま使用でき、優れた電池性能を示すことが出来るリチウム二次電池用又はリチウムイオンキャパシタ用の非水電解液及びそれを用いたリチウム二次電池及びリチウムイオンキャパシタを提供することを目的とする。 The present invention is a lithium secondary that can be used while maintaining a liquid state in a "wide temperature range of up to 100 ° C" without solidifying even at -40 ° C or lower, and can exhibit excellent battery performance. It is an object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte solution for a battery or a lithium ion capacitor, a lithium secondary battery using the same, and a lithium ion capacitor.

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1〜5の非水電解液を用いたリチウム二次電池では、安全性の向上や、高温条件下あるいは−30℃の条件下や高電圧電池でのサイクル特性を良好なものとすることができるものの、−40℃以下でも凝固することなく液体状態を維持したまま使用でき、優れた電池性能を示すという課題に対しては十分な効果が得られていないばかりか、−40℃以下でも凝固することがない電解液組成も開示している訳ではないのが実情である。
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、非水溶媒にリチウム塩が0.8〜1.5M(mol/L)の量にて溶解されている非水電解液において、前記非水溶媒が、非水溶媒全体に対して、5〜25体積%のエチレンカーボネート、5〜25体積%のプロピレンカーボネート、20〜30体積%のジメチルカーボネート、10〜20体積%のフッ素化鎖状エステル、及び20〜40体積%のメチルエチルカーボネートを含有し、前記非水溶媒中における、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの合計含有量が20〜30体積%であり、ジメチルカーボネートとフッ素化鎖状エステルとの合計含有量が30〜40体積%であり、このことにより、前記非水電解液の引火点は20℃以上となり、かつ、電気伝導率が8mS/cm以上となることを見出した。しかも、各種カーボネートと、フッ素化鎖状エステルと、を特定の比率で含有する混合溶媒を用いることにより、−40℃以下であっても凝固することなく、「温度幅が100℃にもおよぶ広い温度範囲」で液体状態を維持したまま使用でき、優れた電池性能を示す耐電圧も向上することも見出し、本発明を完成した。なお、このような作用効果は、前記特許文献1〜5の技術では全くなしえなかったものであり、また、前記特許文献1〜5にはまったく示唆されていないものである。
As a result of detailed examination of the performance of the non-aqueous electrolyte solution of the prior art, the present inventors have improved the safety and the high temperature of the lithium secondary battery using the non-aqueous electrolyte solution of Patent Documents 1 to 5. Although it is possible to improve the cycle characteristics under conditions of -30 ° C or high-voltage batteries, it can be used while maintaining the liquid state without solidification even at -40 ° C or lower, and has excellent battery performance. Not only has it not been sufficiently effective for the problem of showing the above, but the fact is that it does not disclose the composition of the electrolytic solution that does not solidify even at -40 ° C or lower.
Therefore, as a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent in an amount of 0.8 to 1.5 M (mol / L). In the aqueous electrolytic solution, the non-aqueous solvent is 5 to 25% by volume of ethylene carbonate, 5 to 25% by volume of propylene carbonate, 20 to 30% by volume of dimethyl carbonate, and 10 to 20% by volume of the total non-aqueous solvent. Fluorinated chain ester and 20 to 40% by volume of methyl ethyl carbonate are contained, and the total content of ethylene carbonate and propylene carbonate in the non-aqueous solvent is 20 to 30% by volume, and dimethyl carbonate. The total content of the solvent and the fluorinated chain ester is 30 to 40% by volume, whereby the ignition point of the non-aqueous electrolyte solution is 20 ° C. or higher and the electrical conductivity is 8 mS / cm or higher. I found that. Moreover, by using a mixed solvent containing various carbonates and a fluorinated chain ester in a specific ratio, the temperature range is as wide as 100 ° C. without coagulation even at -40 ° C or lower. The present invention has been completed by finding that it can be used while maintaining the liquid state in the "temperature range" and that the withstand voltage showing excellent battery performance is also improved. It should be noted that such an action and effect cannot be achieved by the techniques of Patent Documents 1 to 5, and are not suggested at all by Patent Documents 1 to 5.

また、本発明者らは、上記課題を解決するためにさらなる鋭意研究を重ねた結果、非水溶媒にリチウム塩が0.9〜1.5M(mol/L)の量にて溶解されている非水電解液において、前記非水溶媒が、非水溶媒全体に対して、5〜25体積%のエチレンカーボネート、5〜25体積%のプロピレンカーボネート、20〜30体積%のジメチルカーボネート、20〜40体積%のメチルエチルカーボネート、および10〜20体積%のエチルプロピオネートを含有し、前記非水溶媒中における、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの合計含有量が20〜30体積%であり、ジメチルカーボネートとエチルプロピオネートとの合計含有量が30〜40体積%であり、このことにより、前記非水電解液の引火点は20℃以上となり、かつ、電気伝導率が8mS/cm以上となることを見出した。しかも、各種カーボネートと、エステル(−COO−)の両端に2つのエチル基を有するエチルプロピオネートと、を特定の比率で含有する混合溶媒を用いることにより、−40℃以下であっても凝固することなく、「温度幅が100℃にもおよぶ広い温度範囲」で液体状態を維持したまま使用でき、優れた電池性能を示す耐電圧も向上することも見出し、本発明を完成した。なお、このような作用効果は、前記特許文献1〜5の技術では全くなしえなかったものであり、また、前記特許文献1〜5にはまったく示唆されていないものである。 In addition, as a result of further diligent research to solve the above problems, the present inventors have dissolved a lithium salt in a non-aqueous solvent in an amount of 0.9 to 1.5 M (mol / L). In the non-aqueous electrolyte solution, the non-aqueous solvent is 5 to 25% by volume of ethylene carbonate, 5 to 25% by volume of propylene carbonate, 20 to 30% by volume of dimethyl carbonate, and 20 to 40% of the total amount of the non-aqueous solvent. It contains 10 to 20% by volume of methyl ethyl carbonate and 10 to 20% by volume of ethyl propionate, and the total content of ethylene carbonate and propylene carbonate in the non-aqueous solvent is 20 to 30% by volume, and dimethyl carbonate. The total content of the solvent and ethyl propionate is 30 to 40% by volume, so that the ignition point of the non-aqueous electrolyte solution is 20 ° C. or higher and the electrical conductivity is 8 mS / cm or higher. I found. Moreover, by using a mixed solvent containing various carbonates and ethyl propionate having two ethyl groups at both ends of the ester (-COO-) in a specific ratio, it coagulates even at -40 ° C or lower. The present invention has been completed by finding that it can be used while maintaining a liquid state in a "wide temperature range with a temperature range of up to 100 ° C." and that the withstand voltage showing excellent battery performance is also improved. It should be noted that such an action and effect cannot be achieved by the techniques of Patent Documents 1 to 5, and are not suggested at all by Patent Documents 1 to 5.

すなわち、本発明は、下記の(1)〜(4)を提供するものである。
(1)非水溶媒にリチウム塩が0.8〜1.5M(mol/L)の量にて溶解されている非水電解液において、
前記非水溶媒が、非水溶媒全体に対して、5〜25体積%のエチレンカーボネート、5〜25体積%のプロピレンカーボネート、20〜30体積%のジメチルカーボネート、10〜20体積%のフッ素化鎖状エステル、及び20〜40体積%のメチルエチルカーボネートを含有し、
前記非水溶媒中における、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの合計含有量が20〜30体積%であり、ジメチルカーボネートとフッ素化鎖状エステルとの合計含有量が30〜40体積%であり、
前記非水電解液の引火点が20℃以上であることを特徴とするリチウム二次電池用又はリチウムイオンキャパシタ用非水電解液。
That is, the present invention provides the following (1) to (4).
(1) In a non-aqueous electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent in an amount of 0.8 to 1.5 M (mol / L).
The non-aqueous solvent is 5 to 25% by volume of ethylene carbonate, 5 to 25% by volume of propylene carbonate, 20 to 30% by volume of dimethyl carbonate, and 10 to 20% by volume of fluorinated chains with respect to the whole non-aqueous solvent. Containing ester and 20-40% by volume methyl ethyl carbonate,
The total content of ethylene carbonate and propylene carbonate in the non-aqueous solvent is 20 to 30% by volume, and the total content of dimethyl carbonate and fluorinated chain ester is 30 to 40% by volume.
A non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery or a lithium ion capacitor, characterized in that the flash point of the non-aqueous electrolyte solution is 20 ° C. or higher.

(2)非水溶媒にリチウム塩が0.9〜1.5M(mol/L)の量にて溶解されている非水電解液において、
前記非水溶媒が、非水溶媒全体に対して、5〜25体積%のエチレンカーボネート、5〜25体積%のプロピレンカーボネート、20〜30体積%のジメチルカーボネート、20〜40体積%のメチルエチルカーボネート、および10〜20体積%のエチルプロピオネートを含有し、
前記非水溶媒中における、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの合計含有量が20〜30体積%であり、ジメチルカーボネートとエチルプロピオネートとの合計含有量が30〜40体積%であり、
前記非水電解液の引火点が20℃以上であることを特徴とするリチウム二次電池用又はリチウムイオンキャパシタ用非水電解液。
(2) In a non-aqueous electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent in an amount of 0.9 to 1.5 M (mol / L).
The non-aqueous solvent is 5 to 25% by volume of ethylene carbonate, 5 to 25% by volume of propylene carbonate, 20 to 30% by volume of dimethyl carbonate, and 20 to 40% by volume of methyl ethyl carbonate with respect to the whole non-aqueous solvent. , And containing 10 to 20% by volume of ethyl propionate,
The total content of ethylene carbonate and propylene carbonate in the non-aqueous solvent is 20 to 30% by volume, and the total content of dimethyl carbonate and ethyl propionate is 30 to 40% by volume.
A non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery or a lithium ion capacitor, characterized in that the flash point of the non-aqueous electrolyte solution is 20 ° C. or higher.

(3)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リチウム二次電池において、該非水電解液が前記(1)又は(2)に記載の非水電解液であることを特徴とするリチウム二次電池。 (3) In a lithium secondary battery provided with a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous solvent, the non-aqueous electrolyte solution is the non-aqueous solution according to (1) or (2) above. A lithium secondary battery characterized by being an electrolytic solution.

(4)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リチウムイオンキャパシタにおいて、該非水電解液が前記(1)又は(2)に記載の非水電解液であることを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。 (4) In a lithium ion capacitor provided with a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous solvent, the non-aqueous electrolyte solution is the non-aqueous electrolytic solution according to (1) or (2) above. A lithium ion capacitor characterized by being a liquid.

本発明の非水電解液は、リチウム塩濃度を特定の範囲とし、かつ、特定の溶媒を特定の比率で混合することにより、耐電圧に優れ、高い引火点(20℃以上)を有し、かつ、凝固点が低く−40℃で凝固することなく、高い電気伝導率を示すものであり、そのため、本発明の非水電解液によれば、高温から極低温まで幅広い温度範囲で優れた特性を示すリチウム二次電池又はリチウムイオンキャパシタを提供することができる。 The non-aqueous electrolytic solution of the present invention has an excellent withstand voltage and a high ignition point (20 ° C. or higher) by setting the lithium salt concentration in a specific range and mixing a specific solvent at a specific ratio. In addition, it has a low freezing point and exhibits high electrical conductivity without solidifying at -40 ° C. Therefore, according to the non-aqueous electrolytic solution of the present invention, excellent characteristics are exhibited in a wide temperature range from high temperature to extremely low temperature. The lithium secondary battery or lithium ion capacitor shown can be provided.

本発明は、リチウム二次電池用又はリチウムイオンキャパシタ用非水電解液及びそれを用いたリチウム二次電池又はリチウムイオンキャパシタに関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery or a lithium ion capacitor and a lithium secondary battery or a lithium ion capacitor using the same.

〔非水電解液〕
本発明の第1の観点に係る非水電解液は、非水溶媒にリチウム塩が0.8〜1.5M(mol/L)の量にて溶解されている非水電解液において、
前記非水溶媒が、非水溶媒全体に対して、5〜25体積%のエチレンカーボネート、5〜25体積%のプロピレンカーボネート、20〜30体積%のジメチルカーボネート、10〜20体積%のフッ素化鎖状エステル、及び20〜40体積%のメチルエチルカーボネートを含有し、
前記非水溶媒中における、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの合計含有量が20〜30体積%であり、ジメチルカーボネートとフッ素化鎖状エステルとの合計含有量が30〜40体積%であり、
前記非水電解液の引火点が20℃以上であることを特徴とするリチウム二次電池用又はリチウムイオンキャパシタ用非水電解液である。
[Non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolytic solution according to the first aspect of the present invention is a non-aqueous electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent in an amount of 0.8 to 1.5 M (mol / L).
The non-aqueous solvent is 5 to 25% by volume of ethylene carbonate, 5 to 25% by volume of propylene carbonate, 20 to 30% by volume of dimethyl carbonate, and 10 to 20% by volume of fluorinated chains with respect to the whole non-aqueous solvent. Containing ester and 20-40% by volume methyl ethyl carbonate,
The total content of ethylene carbonate and propylene carbonate in the non-aqueous solvent is 20 to 30% by volume, and the total content of dimethyl carbonate and fluorinated chain ester is 30 to 40% by volume.
A non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery or a lithium ion capacitor, characterized in that the flash point of the non-aqueous electrolyte solution is 20 ° C. or higher.

あるいは、本発明の第2の観点に係る非水電解液は、非水溶媒にリチウム塩が0.9〜1.5M(mol/L)の量にて溶解されている非水電解液において、
前記非水溶媒が、非水溶媒全体に対して、5〜25体積%のエチレンカーボネート、5〜25体積%のプロピレンカーボネート、20〜30体積%のジメチルカーボネート、20〜40体積%のメチルエチルカーボネート、および10〜20体積%のエチルプロピオネートを含有し、
前記非水溶媒中における、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの合計含有量が20〜30体積%であり、ジメチルカーボネートとエチルプロピオネートとの合計含有量が30〜40体積%であり、
前記非水電解液の引火点が20℃以上であることを特徴とするリチウム二次電池用又はリチウムイオンキャパシタ用非水電解液である。
Alternatively, the non-aqueous electrolytic solution according to the second aspect of the present invention is a non-aqueous electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent in an amount of 0.9 to 1.5 M (mol / L).
The non-aqueous solvent is 5 to 25% by volume of ethylene carbonate, 5 to 25% by volume of propylene carbonate, 20 to 30% by volume of dimethyl carbonate, and 20 to 40% by volume of methyl ethyl carbonate with respect to the whole non-aqueous solvent. , And containing 10 to 20% by volume of ethyl propionate,
The total content of ethylene carbonate and propylene carbonate in the non-aqueous solvent is 20 to 30% by volume, and the total content of dimethyl carbonate and ethyl propionate is 30 to 40% by volume.
A non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery or a lithium ion capacitor, characterized in that the flash point of the non-aqueous electrolyte solution is 20 ° C. or higher.

〔リチウム塩〕
本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液に使用されるリチウム塩としては、下記のものが好適に挙げられる。
リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF等の無機リチウム塩、LiN(SOF)〔LiFSI〕、LiN(SOCF、LiN(SO等の鎖状のフッ化アルキル基を含有するリチウム塩、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〕、又はFSOLiなどのS=O基を有するリチウム塩、及びリチウム 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〕、又はリチウム ジフルオロビス(オキサラト)ホスフェート〔LiDFOP〕などのシュウ酸骨格を有するリチウム塩が好適に挙げられ、これらの中から選ばれる少なくとも1種又は2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、LiPO、LiN(SOF)、リチウム メチルサルフェート、リチウムエチルサルフェート、又はリチウム ジフルオロビス(オキサラト)ホスフェートを用いることがより好ましく、最も好ましくは、LiPF、LiPO、LiN(SOF)、リチウム メチルサルフェート、又はリチウムエチルサルフェートである。リチウム塩の濃度は、第1の観点に係る非水電解液においては、前記の非水溶媒に対して、0.8M(mol/L)以上であり、1.0M以上が好ましく、1.1M以上がより好ましい。またその上限は、1.5M以下であり、1.45M以下が好ましく、1.4M以下がより好ましい。また、第2の観点に係る非水電解液における、リチウム塩の濃度は、前記の非水溶媒に対して、0.9M(mol/L)以上であり、1.0M以上が好ましく、1.1M以上がより好ましく、1.15M以上がさらに好ましく、1.2M以上が特に好ましい。またその上限は、1.5M以下であり、1.45M以下が好ましく、1.4M以下がより好ましい。
また、これらの電解質塩としては、LiPFを少なくとも含むものが好ましく、LiPFとLiN(SOF)とを少なくとも含むものがより好ましく、LiPFとLiN(SOF)とに加えて、これら以外のリチウム塩を含むものがさらに好ましい。「温度幅が100℃にもおよぶ広い温度範囲」で、LiPF及び/又はLiN(SOF)以外のリチウム塩、例えばLiPOが非水溶媒中に占める割合は、0.001M以上であると、広い温度範囲での電池特性が向上し、0.3M以下であると広い温度範囲での電池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0.3M以下、さらに好ましくは0.25M以下、特に好ましくは0.2M以下である。
[Lithium salt]
Preferred examples of the lithium salt used in the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect are as follows.
Lithium salts include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , and LiBF 4 , LiN (SO 2 F) 2 [LiFSI], LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ). Lithium salt containing a chain alkyl fluoride group of 2nd grade, lithium methyl sulfate [LMS], lithium ethyl sulfate [LES], or lithium salt having an S = O group such as FSO 3 Li, and lithium bis (oxalato). ) Lithium salts having a oxalate skeleton such as bolate [LiBOB], lithium difluoro (oxalat) borate [LiDFOB], lithium tetrafluoro (oxalat) phosphate [LiTFOP], or lithium difluorobis (oxalat) phosphate [LiDFOP] are preferred. At least one or a mixture of two or more selected from these can be used.
Among these, LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiN (SO 2 F) 2 , lithium methyl sulfate, lithium ethyl sulfate, or lithium difluorobis (oxalat) phosphate is more preferably used, and most preferably LiPF 6 , LiPF 6 . LiPO 2 F 2 , LiN (SO 2 F) 2 , lithium methyl sulfate, or lithium ethyl sulfate. In the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect, the concentration of the lithium salt is 0.8 M (mol / L) or more, preferably 1.0 M or more, preferably 1.1 M, with respect to the above-mentioned non-aqueous solvent. The above is more preferable. The upper limit thereof is 1.5 M or less, preferably 1.45 M or less, and more preferably 1.4 M or less. Further, the concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolytic solution according to the second aspect is 0.9 M (mol / L) or more, preferably 1.0 M or more, with respect to the above-mentioned non-aqueous solvent. 1M or more is more preferable, 1.15M or more is further preferable, and 1.2M or more is particularly preferable. The upper limit thereof is 1.5 M or less, preferably 1.45 M or less, and more preferably 1.4 M or less.
Further, as these electrolyte salts, those containing at least LiPF 6 are preferable, those containing at least LiPF 6 and LiN (SO 2 F) 2 are more preferable, and in addition to LiPF 6 and LiN (SO 2 F) 2. Therefore, those containing lithium salts other than these are more preferable. In the "wide temperature range of up to 100 ° C.", the ratio of lithium salts other than LiPF 6 and / or LiN (SO 2 F) 2 , for example, LiPO 2 F 2 in the non-aqueous solvent is 0.001 M. The above is preferable because the battery characteristics in a wide temperature range are improved, and when the temperature is 0.3 M or less, there is little concern that the effect of improving the battery characteristics in a wide temperature range is reduced. It is preferably 0.01 M or more, particularly preferably 0.03 M or more, and most preferably 0.04 M or more. The upper limit is preferably 0.3 M or less, more preferably 0.25 M or less, and particularly preferably 0.2 M or less.

シュウ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が非水溶媒中に占める割合は、0.001M以上0.5M以下である場合が好ましい。この範囲にあると広い温度範囲での電気化学特性の向上効果が一段と発揮される。好ましくは0.01M以上、更に好ましくは0.03M以上、特に好ましくは0.04M以上である。その上限は、更に好ましくは0.4M以下、特に好ましくは0.2M以下である。 The ratio of the lithium salt having an oxalic acid skeleton and the lithium salt having an S = O group in the non-aqueous solvent is preferably 0.001 M or more and 0.5 M or less. Within this range, the effect of improving the electrochemical characteristics in a wide temperature range is further exhibited. It is preferably 0.01 M or more, more preferably 0.03 M or more, and particularly preferably 0.04 M or more. The upper limit is more preferably 0.4 M or less, and particularly preferably 0.2 M or less.

〔非水溶媒〕
本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液に使用される非水溶媒としては、広い温度範囲で電気化学特性が相乗的に向上するという観点より、環状カーボネート、鎖状カーボネート、及び鎖状エステルを含有する混合溶媒を用いる。
[Non-aqueous solvent]
The non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect is from the viewpoint of synergistically improving the electrochemical properties in a wide temperature range. , Cyclic carbonate, chain carbonate, and a mixed solvent containing a chain ester.

環状カーボネートとしては、少なくとも、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートを用いる。
エチレンカーボネートの含有量は、電気伝導率向上の観点より、非水溶媒全体に対して、5体積%以上、好ましくは7体積%以上、より好ましくは9体積%以上である。また、エチレンカーボネートの含有量の上限としては、凝固点を低くするという観点より、非水溶媒全体に対して、25体積%以下、好ましくは22体積%以下、より好ましくは20体積%以下、さらに好ましくは17体積%以下、特に好ましくは15体積%以下である。
プロピレンカーボネートの含有量は、高温環境下での電気化学特性向上の観点より、非水溶媒全体に対して、5体積%以上、好ましくは7体積%以上、より好ましくは9体積%以上である。また、プロピレンカーボネートの含有量の上限としては、電気伝導率向上の観点より、非水溶媒全体に対して、25体積%以下、好ましくは20体積%以下、より好ましくは17体積%以下、更に好ましくは15体積%以下である。
更に、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの合計含有量は、電気伝導率向上の観点より、非水溶媒全体に対して、20体積%以上、好ましくは22体積%以上である。また、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの合計含有量の上限としては、高温環境下での電気化学特性向上の観点より、非水溶媒全体に対して、30体積%以下、好ましくは27体積%以下である。
As the cyclic carbonate, at least ethylene carbonate and propylene carbonate are used.
The content of ethylene carbonate is 5% by volume or more, preferably 7% by volume or more, more preferably 9% by volume or more, based on the whole non-aqueous solvent, from the viewpoint of improving the electric conductivity. The upper limit of the ethylene carbonate content is 25% by volume or less, preferably 22% by volume or less, more preferably 20% by volume or less, still more preferable, with respect to the entire non-aqueous solvent, from the viewpoint of lowering the freezing point. Is 17% by volume or less, particularly preferably 15% by volume or less.
The content of propylene carbonate is 5% by volume or more, preferably 7% by volume or more, and more preferably 9% by volume or more, based on the total amount of the non-aqueous solvent, from the viewpoint of improving the electrochemical properties in a high temperature environment. The upper limit of the content of propylene carbonate is 25% by volume or less, preferably 20% by volume or less, more preferably 17% by volume or less, more preferably 17% by volume or less, based on the whole non-aqueous solvent, from the viewpoint of improving the electric conductivity. Is 15% by volume or less.
Further, the total content of ethylene carbonate and propylene carbonate is 20% by volume or more, preferably 22% by volume or more, based on the whole non-aqueous solvent, from the viewpoint of improving the electric conductivity. The upper limit of the total content of ethylene carbonate and propylene carbonate is 30% by volume or less, preferably 27% by volume or less, based on the total non-aqueous solvent, from the viewpoint of improving the electrochemical characteristics in a high temperature environment. ..

また、本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液に使用される非水溶媒中には、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネート以外のその他の環状カーボネートが含まれていてもよい。「その他の環状カーボネート」としては、1,2−ブチレンカーボネート、又は2,3−ブチレンカーボネートなどのアルキル基を有する総炭素数5以上の環状カーボネート、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)又は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)などのフッ素原子を有する環状カーボネート、ビニレンカーボネート(VC)又はビニルエチレンカーボネート(VEC)などの炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネート、並びに2−プロピニル 2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−カルボキシレート(PDC)又は4−エチニル−1,3−ジオキソラン−2−オン(EEC)などの炭素−炭素三重結合を有する環状カーボネートからなる群より選ばれる1種又は2種以上が好適に挙げられる。
前記「その他の環状カーボネート」としては、特に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、2−プロピニル 2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−カルボキシレート、及び4−エチニル−1,3−ジオキソラン−2−オンから選ばれる1種又は2種以上がより好適である。
Further, the non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect contains ethylene carbonate and other cyclic carbonates other than propylene carbonate. It may be. Examples of the "other cyclic carbonate" include a cyclic carbonate having an alkyl group such as 1,2-butylene carbonate or 2,3-butylene carbonate and having a total carbon number of 5 or more, 4-fluoro-1,3-dioxolane-2-. Cyclic carbonate, vinylene carbonate (VC) having a fluorine atom such as on (FEC) or trans or cis-4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one (hereinafter, both are collectively referred to as "DFEC"). ) Or cyclic carbonates with carbon-carbon double bonds such as vinylethylene carbonate (VEC), and 2-propynyl 2-oxo-1,3-dioxolan-4-carboxylate (PDC) or 4-ethynyl-1,3. One or more selected from the group consisting of cyclic carbonates having a carbon-carbon triple bond such as −dioxolan-2-one (EEC) is preferably used.
Examples of the "other cyclic carbonates" include 4-fluoro-1,3-dioxolane-2-one, vinylene carbonate, 2-propynyl 2-oxo-1,3-dioxolane-4-carboxylate, and 4-ethynyl. One or more selected from -1,3-dioxolane-2-one is more preferable.

また、前記「その他の環状カーボネート」としては、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1種を使用すると、高温環境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。 Further, as the "other cyclic carbonate", when at least one of an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond or a cyclic carbonate having a fluorine atom is used, it is possible to use it in a high temperature environment. It is preferable because the electrochemical properties are further improved, and it is more preferable to contain 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.

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、非水溶媒全体に対して、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広い温度範囲での電気化学特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 0.2% by volume, based on the total amount of the non-aqueous solvent. % Or more, more preferably 0.7% by volume or more, and the upper limit thereof is preferably 7% by volume or less, more preferably 4% by volume or less, still more preferably 2.5% by volume or less. It is preferable because the electrochemical properties in a wider temperature range can be 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、非水溶媒全体に対して好ましくは0.07体積%以上、より好ましくは0.3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10体積%以下、より好ましくは7体積%以下、更に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広い温度範囲での電気化学特性を向上させる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 0.3% by volume or more, still more preferably 0.7% by volume or more, and more preferably 0.7% by volume or more, based on the whole non-aqueous solvent. When the upper limit is preferably 10% by volume or less, more preferably 7% by volume or less, and further 5% by volume or less, the electrochemical characteristics in a wider temperature range are improved without impairing the Li ion permeability. It is preferable because it can be used.

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を併用する場合の総含有量は、非水溶媒全体に対して0.3体積%以上が好ましく、0.7体積%以上がより好ましい。また、その上限としては、7体積%以下が好ましく、5体積%以下がより好ましい。上記含有量の範囲であると、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併用による相乗効果があり、より好ましい。 The total content of 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 is 0.3% by volume based on the total non-aqueous solvent. The above is preferable, and 0.7% by volume or more is more preferable. The upper limit thereof is preferably 7% by volume or less, more preferably 5% by volume or less. When the content is within the above range, there is a synergistic effect due to the combined use of the cyclic carbonate having an unsaturated bond and the cyclic carbonate having a fluorine atom, which is more preferable.

これらの環状カーボネートは3種類以上を組み合わせて使用した場合に、高温環境下での電気化学特性の改善効果が更に向上するので好ましく、4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とVC、ECとPCとFEC、ECとPCとVEC、ECとPCとEEC、ECとPCとVCとFEC、ECとPCとVCとVEC、ECとPCとVCとEEC、ECとPCとFECとVEC、ECとPCとFECとEEC、又はECとPCとVECとEEC等が好ましい。前記の組合せのうち、ECとPCとVC、ECとPCとFEC、ECとPCとEEC、ECとPCとVCとFEC、又はECとPCとVCとEEC等の組合せがより好ましい。 When three or more kinds of these cyclic carbonates are used in combination, the effect of improving the electrochemical properties in a high temperature environment is further improved, and it is preferable to use them in combination of four or more kinds. Suitable combinations of these cyclic carbonates include EC and PC and VC, EC and PC and FEC, EC and PC and VEC, EC and PC and EEC, EC and PC and VC and FEC, EC and PC and VC and VEC. , EC and PC and VC and EEC, EC and PC and FEC and VEC, EC and PC and FEC and EEC, or EC and PC and VEC and EEC are preferable. Among the above combinations, a combination of EC and PC and VC, EC and PC and FEC, EC and PC and EEC, EC and PC and VC and FEC, or EC and PC and VC and EEC is more preferable.

本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液において、鎖状カーボネートとしては、少なくとも、メチルエチルカーボネート及びジメチルカーボネートを用いる。
メチルエチルカーボネートの含有量は、高温環境下での電気化学特性向上の観点より、非水溶媒全体に対して、20体積%以上、好ましくは23体積%以上、より好ましくは30体積%以上、特に好ましくは33体積%以上である。また、メチルエチルカーボネートの含有量の上限としては、電気伝導率向上の観点より、非水溶媒全体に対して、40体積%以下、好ましくは37体積%以下である。
ジメチルカーボネートの含有量は、電気伝導率向上の観点より、非水溶媒全体に対して、20体積%以上、好ましくは23体積%以上である。また、ジメチルカーボネートの含有量の上限としては、高温環境下での電気化学特性向上の観点より、非水溶媒全体に対して、30体積%以下、好ましくは27体積%以下である。
In the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect, at least methyl ethyl carbonate and dimethyl carbonate are used as the chain carbonate.
The content of methyl ethyl carbonate is 20% by volume or more, preferably 23% by volume or more, more preferably 30% by volume or more, particularly, with respect to the entire non-aqueous solvent, from the viewpoint of improving the electrochemical properties in a high temperature environment. It is preferably 33% by volume or more. The upper limit of the content of methyl ethyl carbonate is 40% by volume or less, preferably 37% by volume or less, based on the whole non-aqueous solvent, from the viewpoint of improving the electric conductivity.
The content of dimethyl carbonate is 20% by volume or more, preferably 23% by volume or more, based on the whole non-aqueous solvent, from the viewpoint of improving the electric conductivity. The upper limit of the content of dimethyl carbonate is 30% by volume or less, preferably 27% by volume or less, based on the total amount of the non-aqueous solvent, from the viewpoint of improving the electrochemical characteristics in a high temperature environment.

また、本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液に使用される非水溶媒中には、メチルエチルカーボネート及びジメチルカーボネート以外のその他の鎖状カーボネートが含まれていてもよい。その他の鎖状カーボネートとしては、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が好適に挙げられる。 Further, in the non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect, methyl ethyl carbonate and other chain carbonates other than dimethyl carbonate are contained. May be included. Other chain carbonates include one or more asymmetric chain carbonates selected from methylpropyl carbonate (MPC), methylisopropyl carbonate (MIPC), methylbutyl carbonate, and ethylpropyl carbonate, diethyl carbonate (DEC). , Dipropyl carbonate, and one or more symmetrical chain carbonates selected from dibutyl carbonate are preferred.

本発明の第1の観点に係る非水電解液は、鎖状エステルとして、フッ素化鎖状エステルを含有する。本発明で用いるフッ素化鎖状エステルには、鎖状エステルの任意の炭素原子がフッ素原子に置換したものが挙げられる。特に、鎖状エステルのアルキルオキシ基部分の炭素原子がフッ原子で置換した化合物が好適に挙げられる。 The non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention contains a fluorinated chain ester as a chain ester. Examples of the fluorinated chain ester used in the present invention include those in which any carbon atom of the chain ester is replaced with a fluorine atom. In particular, a compound in which the carbon atom of the alkyloxy group portion of the chain ester is replaced with a fluorine atom is preferable.

フッ素化鎖状エステルとしては、特に下記一般式(I)で表される化合物が好適に挙げられる。 As the fluorinated chain ester, a compound represented by the following general formula (I) is particularly preferable.

Figure 0006766818
(式中、Rは、CF3−m、又はOCF3−mであり、Rは、CH3、5、又はCH2CFn3−nであり、mは、0から3の整数であり、nは、2又は3を示す。ただし、R及びRのいずれかが少なくとも一つのフッ素原子で置換されている。)
Figure 0006766818
(In the formula, R 1 is CF m H 3-m or OCF m H 3-m , and R 2 is CH 3, C 2 H 5, or CH 2 CF n H 3-n , m. Is an integer from 0 to 3, where n represents 2 or 3, where either R 1 or R 2 is replaced by at least one fluorine atom.)

また前記一般式(I)で表されるフッ素化鎖状エステルとしては、具体的には、2,2−ジフルオロエチルアセテート(DFEA)、2,2,2−トリフルオロエチルアセテート(TFEA)、2,2−ジフルオロエチルメチルカーボネート(DFEMC)、2,2,2−トリルオロエチルメチルカーボネート(TFEMC)、メチルトリフルオロアセテート、エチルトリフルオロアセテート、2,2−ジフルオロエチルトリフルオロアセテート、及び2,2,2−トリフルオロエチルトリフルオロアセテートからなる群より選ばれる1種以上が好適に挙げられる。
中でも高温環境下での電気化学特性向上の観点より、2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート、2,2−ジフルオロエチルメチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルアセテート、又は2,2−ジフルオロエチルアセテートがより好ましい。
Specific examples of the fluorinated chain ester represented by the general formula (I) include 2,2-difluoroethyl acetate (DFEA), 2,2,2-trifluoroethyl acetate (TFEA), and 2 , 2-Difluoroethyl methyl carbonate (DFEMC), 2,2,2-triluoloethyl methyl carbonate (TFEMC), methyltrifluoroacetate, ethyltrifluoroacetate, 2,2-difluoroethyltrifluoroacetate, and 2,2 , 2-Trifluoroethyl Trifluoroacetate is preferably selected from the group consisting of one or more.
Above all, from the viewpoint of improving the electrochemical properties in a high temperature environment, 2,2,2-trifluoroethyl methyl carbonate, 2,2-difluoroethyl methyl carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl acetate, or 2,2 -Difluoroethyl acetate is more preferred.

本発明の第1の観点において、フッ素化鎖状エステルの含有量は、耐電圧の向上及び高温環境下での電気化学特性向上の観点より、非水溶媒全体に対して、10体積%以上、好ましくは12体積%以上である。また、フッ素化鎖状エステルの含有量の上限としては、電気伝導率向上の観点より、20体積%以下、好ましくは18体積%以下である。 In the first aspect of the present invention, the content of the fluorinated chain ester is 10% by volume or more based on the total amount of the non-aqueous solvent from the viewpoint of improving the withstand voltage and improving the electrochemical characteristics in a high temperature environment. It is preferably 12% by volume or more. The upper limit of the content of the fluorinated chain ester is 20% by volume or less, preferably 18% by volume or less from the viewpoint of improving the electric conductivity.

また、本発明の第1の観点に係る非水電解液に使用される非水溶媒中には、フッ素化鎖状エステル以外のその他の鎖状エステルが含まれていてもよい。その他の鎖状エステルとしては、メチルピバレート(MPv)、エチルピバレート、プロピルピバレート、メチルプロピオネート(MP)、プロピルプロピオネート、メチルアセテート、及びエチルアセテートから選ばれる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。中でも、エステルのα位の炭素の水素原子の全てがメチル基で置換された鎖状エステルであるメチルピバレート(MPv)、エチルピバレート、プロピルピバレートから選ばれる1種以上を含むと高温保存後の低温特性が更に良好となる。 Further, the non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention may contain other chain esters other than the fluorinated chain ester. Other chain esters include one or more selected from methyl pivalate (MPv), ethyl pivalate, propyl pivalate, methyl propionate (MP), propyl propionate, methyl acetate, and ethyl acetate. A chain carboxylic acid ester is preferably used. Among them, if one or more selected from methyl pivalate (MPv), ethyl pivalate, and propyl pivalate, which are chain esters in which all the hydrogen atoms of the carbon at the α-position of the ester are substituted with methyl groups, are contained, after high temperature storage. The low temperature characteristics are further improved.

また、本発明の第1の観点に係る非水電解液において、ジメチルカーボネートとフッ素化鎖状エステルの合計含有量は、電気伝導率向上の観点より、非水溶媒全体に対して、30体積%以上、好ましくは32体積%以上である。また、ジメチルカーボネートとフッ素化鎖状エステルの合計含有量の上限としては、高温環境下での電気化学特性向上の観点より、非水溶媒全体に対して、40体積%以下、好ましくは37体積%以下である。 Further, in the non-aqueous electrolytic solution according to the first aspect of the present invention, the total content of the dimethyl carbonate and the fluorinated chain ester is 30% by volume with respect to the entire non-aqueous solvent from the viewpoint of improving the electric conductivity. As mentioned above, it is preferably 32% by volume or more. The upper limit of the total content of the dimethyl carbonate and the fluorinated chain ester is 40% by volume or less, preferably 37% by volume, based on the total amount of the non-aqueous solvent from the viewpoint of improving the electrochemical characteristics in a high temperature environment. It is as follows.

本発明の第1の観点に係る非水電解液において、鎖状カーボネートとフッ素化鎖状エステルの合計含有量は、特に制限されないが、非水溶媒全体に対して、70〜80体積%の範囲で用いるのが好ましい。該含有量が70体積%以上であれば非水電解液の粘度が高くなりすぎず、80体積%以下であれば非水電解液の電気伝導率が低下して広い温度範囲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 total content of the chain carbonate and the fluorinated chain ester in the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention is not particularly limited, but is in the range of 70 to 80% by volume with respect to the entire non-aqueous solvent. It is preferable to use in. If the content is 70% by volume or more, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution does not become too high, and if it is 80% by volume or less, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte solution decreases and the electrochemical characteristics over a wide temperature range. Is less likely to decrease, so the above range is preferable.

あるいは、本発明の第2の観点に係る非水電解液は、鎖状エステルとして、エチルプロピオネートを含有する。
本発明の第2の観点に係る非水電解液において、エチルプロピオネートの含有量は、電気伝導率向上の観点より、非水溶媒全体に対して、10体積%以上、好ましくは12体積%以上である。また、エチルプロピオネートの含有量の上限としては、高温環境下での電気化学特性向上の観点より、20体積%以下、好ましくは18体積%以下である。
Alternatively, the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect of the present invention contains ethyl propionate as a chain ester.
In the non-aqueous electrolytic solution according to the second aspect of the present invention, the content of ethyl propionate is 10% by volume or more, preferably 12% by volume, based on the whole non-aqueous solvent from the viewpoint of improving the electric conductivity. That is all. The upper limit of the content of ethyl propionate is 20% by volume or less, preferably 18% by volume or less from the viewpoint of improving the electrochemical characteristics in a high temperature environment.

また、本発明の第2の観点に係る非水電解液に使用される非水溶媒中には、エチルプロピオネート以外のその他の鎖状エステルが含まれていてもよい。その他の鎖状エステルとしては、メチルピバレート(MPv)、エチルピバレート、プロピルピバレート、メチルプロピオネート(MP)、プロピルプロピオネート、メチルアセテート、及びエチルアセテートから選ばれる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。中でも、エステルのα位の炭素の水素原子の全てがメチル基で置換された鎖状エステルであるメチルピバレート(MPv)、エチルピバレート、プロピルピバレートから選ばれる1種以上を含むと高温保存後の低温特性が更に良好となる。 In addition, the non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect of the present invention may contain a chain ester other than ethyl propionate. Other chain esters include one or more selected from methyl pivalate (MPv), ethyl pivalate, propyl pivalate, methyl propionate (MP), propyl propionate, methyl acetate, and ethyl acetate. A chain carboxylic acid ester is preferably used. Among them, if one or more selected from methyl pivalate (MPv), ethyl pivalate, and propyl pivalate, which are chain esters in which all the hydrogen atoms of the carbon at the α-position of the ester are substituted with methyl groups, are contained, after high temperature storage. The low temperature characteristics are further improved.

また、本発明の第2の観点に係る非水電解液において、ジメチルカーボネートとエチルプロピオネートの合計含有量は、電気伝導率向上の観点より、非水溶媒全体に対して、30体積%以上、好ましくは32体積%以上である。また、ジメチルカーボネートとエチルプロピオネートの合計含有量の上限としては、高温環境下での電気化学特性向上の観点より、非水溶媒全体に対して、40体積%以下、好ましくは37体積%以下である。 Further, in the non-aqueous electrolytic solution according to the second aspect of the present invention, the total content of dimethyl carbonate and ethyl propionate is 30% by volume or more with respect to the total non-aqueous solvent from the viewpoint of improving the electric conductivity. , Preferably 32% by volume or more. The upper limit of the total content of dimethyl carbonate and ethyl propionate is 40% by volume or less, preferably 37% by volume or less, based on the total non-aqueous solvent, from the viewpoint of improving the electrochemical characteristics in a high temperature environment. Is.

本発明の第2の観点に係る非水電解液において、鎖状カーボネートとエチルプロピオネートの合計含有量は、特に制限されないが、非水溶媒全体に対して、70〜80体積%の範囲で用いるのが好ましい。該含有量が70体積%以上であれば非水電解液の粘度が高くなりすぎず、80体積%以下であれば非水電解液の電気伝導率が低下して広い温度範囲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。 In the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect of the present invention, the total content of the chain carbonate and ethyl propionate is not particularly limited, but is in the range of 70 to 80% by volume with respect to the entire non-aqueous solvent. It is preferable to use it. If the content is 70% by volume or more, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution does not become too high, and if it is 80% by volume or less, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte solution decreases and the electrochemical characteristics over a wide temperature range. Is less likely to decrease, so the above range is preferable.

本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液において、鎖状カーボネート中に非対称鎖状カーボネートが占める体積の割合は、50体積%以上が好ましく、52体積%以上がより好ましい。その上限としては、80体積%以下がより好ましく、78体積%以下であると更に好ましい。上記の場合に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。 In the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect, the volume ratio of the asymmetric chain carbonate to the chain carbonate is preferably 50% by volume or more, and is 52. More preferably by volume or more. The upper limit is more preferably 80% by volume or less, and further preferably 78% by volume or less. In the above case, the electrochemical characteristics in a wider temperature range are improved, which is preferable.

本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液において、環状カーボネートと鎖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:鎖状カーボネート:鎖状エステル(体積比)が(20〜30):(50〜60):(10〜20)が好ましい。上記の場合に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。 In the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect, the ratio of the cyclic carbonate, the chain carbonate and the chain ester is the viewpoint of improving the electrochemical properties at high temperature. Therefore, the cyclic carbonate: chain carbonate: chain ester (volume ratio) is preferably (20 to 30) :( 50 to 60) :( 10 to 20). In the above case, the electrochemical characteristics in a wider temperature range are improved, which is preferable.

また、本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液に使用される非水溶媒中には、環状カーボネート、鎖状カーボネート、及び鎖状エステル以外のその他の非水溶媒が含まれていてもよい。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(GBL)、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。 Further, in the non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect, other than cyclic carbonate, chain carbonate, and chain ester Other non-aqueous solvents may be included. Other non-aqueous 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. One or more selected from amides such as ether, dimethylformamide, sulfolanes, and lactones such as γ-butyrolactone (GBL), γ-valerolactone, and α-angelica lactone are preferably mentioned.

その他の非水溶媒の含有量は、非水溶媒全体に対して、通常1体積%以上、好ましくは2体積%以上であり、また通常20体積%以下、好ましくは10体積%以下、更に好ましくは5体積%以下である。 The content of the other non-aqueous solvent is usually 1% by volume or more, preferably 2% by volume or more, and usually 20% by volume or less, preferably 10% by volume or less, more preferably 10% by volume or less, based on the whole non-aqueous solvent. It is 5% by volume or less.

一段と広い温度範囲での電気化学特性を向上させる目的で、本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る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)S=O基含有化合物又は(B)リチウム塩化合物が好適に挙げられる。
For the purpose of improving the electrochemical properties in a wider temperature range, other additives may be added to the non-aqueous electrolytic solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolytic solution according to the second aspect of the present invention. preferable.
Specific examples of other additives include the following (A) S = O group-containing compound or (B) lithium salt compound.

(A)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、エチレンサルフェート、テトラヒドロ−4H−シクロペンタ[d][1,3,2]ジオキサチオール−2,2−ジオキシド、[4,4’−ビ(1,3,2−ジオキサチオラン)]2,2’,2’−テトラオキシド、(2,2−ジオキシド−1,3,2−ジオキサチオラン−4−イル)メチル メタンスルホネート、又は4−((メチルスルホニル)メチル)−1,3,2−ジオキサチオラン 2,2−ジオキシド等の環状サルフェート、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基含有化合物が挙げられる。 (A) 1,3-Propane sultone, 1,3-butane sultone, 2,4-butane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propensultone, 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 sulphite, hexahydrobenzo [1,3,2] dioxathiolane-2-oxide (1,2) -Cyclohexanediol cyclic sulphite), or cyclic sulphite such as 5-vinyl-hexahydro-1,3,2-benzodioxathiol-2-oxide, ethylene sultone, tetrahydro-4H-cyclopenta [d] [ 1,3,2] Dioxathiol-2,2-dioxide, [4,4'-bi (1,3,2-dioxathiolane)] 2,2', 2'-tetraoxide, (2,2-dioxide) Cyclic sulfates such as -1,3,2-dioxathiolan-4-yl) methyl methanesulfonate, or 4-((methylsulfonyl) methyl) -1,3,2-dioxathiolane 2,2-dioxide, butane-2,3 Sulfonic acid esters such as −diyl dimethanesulfonate, butane-1,4-diyldimethanesulfonate, or methylenemethane disulfonate, divinylsulfone, 1,2-bis (vinylsulfonyl) ethane, or bis (2-vinylsulfonylethyl). ) One or more S = O group-containing compounds selected from vinyl sulfonyl compounds such as ether.

これら、スルトン、環状サルファイト、環状サルフェート、スルホン酸エステル、及びビニルスルホンからなる群より選ばれる環状又は鎖状のS=O基含有化合物の中では、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、エチレンサルフェート、テトラヒドロ−4H−シクロペンタ[d][1,3,2]ジオキサチオール−2,2−ジオキシド、[4,4’−ビ(1,3,2−ジオキサチオラン)]2,2’,2’−テトラオキシド、(2,2−ジオキシド−1,3,2−ジオキサチオラン−4−イル)メチル メタンスルホネート、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なる群より選ばれる一種又は二種以上が好ましい。更には、1,3−プロパンスルトン、2,2−ジオキシド−1,2−オキサチオラン−4−イル アセテート、エチレンサルフェート、テトラヒドロ−4H−シクロペンタ[d][1,3,2]ジオキサチオール−2,2−ジオキシド、[4,4’−ビ(1,3,2−ジオキサチオラン)]2,2’,2’−テトラオキシド、(2,2−ジオキシド−1,3,2−ジオキサチオラン−4−イル)メチル メタンスルホネート、及びペンタフルオロフェニル メタンスルホネートから選ばれる一種又は二種以上がより好ましく、エチレンサルフェート、テトラヒドロ−4H−シクロペンタ[d][1,3,2]ジオキサチオール−2,2−ジオキシド、及び[4,4’−ビ(1,3,2−ジオキサチオラン)]2,2’,2’−テトラオキシドから選ばれる一種又は二種以上の環状サルフェートがさらに好ましい。 Among these cyclic or chain S = O group-containing compounds selected from the group consisting of sulton, cyclic sulfite, cyclic sulfate, sulfonic acid ester, and vinyl sulfone, 1,3-propane sulton, 1,4- Butan Sulfone, 2,4-Butan Sulfone, 2,2-Dioxide-1,2-oxathiolane-4-yl acetate, and 5,5-dimethyl-1,2-oxathiolan-4-one 2,2-dioxide, ethylene sulfate, Tetrahydro-4H-cyclopenta [d] [1,3,2] dioxathiol-2,2-dioxide, [4,5'-bi (1,3,2-dioxathiolane)] 2,2', 2'- From the group consisting of tetraoxide, (2,2-dioxide-1,3,2-dioxathiolan-4-yl) methylmethanesulfonate, butane-2,3-diyldimethanesulfonate, pentafluorophenylmethanesulfonate, and divinylsulfone. One or more selected are preferred. Furthermore, 1,3-propane sultone, 2,2-dioxide-1,2-oxathiolan-4-yl acetate, ethylene sulfate, tetrahydro-4H-cyclopenta [d] [1,3,2] dioxathiol-2 , 2-Dioxide, [4,4'-bi (1,3,2-dioxathiolan)] 2,2', 2'-tetraoxide, (2,2-dioxide-1,3,2-dioxathiolan-4- Il) One or more selected from methyl methanesulfonate and pentafluorophenyl methanesulfonate are more preferable, and ethylene sulfate, tetrahydro-4H-cyclopenta [d] [1,3,2] dioxathiol-2,2- More preferably, one or more cyclic sulfates selected from dioxide and [4,4'-bi (1,3,2-dioxathiolan)] 2,2', 2'-tetraoxide.

S=O基含有化合物の含有量は、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、一段と広い温度範囲での電気化学特性が高まる。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 S = O group-containing compound is preferably 0.001 to 5% by mass in the non-aqueous electrolytic solution. In this range, the coating is sufficiently formed without becoming too thick, and the electrochemical properties in a wider temperature range are enhanced. The content is more preferably 0.01% by mass or more, further preferably 0.1% by mass or more, and the upper limit thereof is more preferably 3% by mass or less, further preferably 2% by mass or less in the non-aqueous electrolytic solution. ..

(B)2,5,8,11−テトラオキサドデカン(以下、「TOD」ともいう)及び2,5,8,11,14−ペンタオキサペンタデカン(以下、「POP」ともいう)から選ばれる1種以上のエーテル化合物を配位子としたリチウムカチオンと、ジフルオロリン酸アニオンとからなる下記一般式(II)又は(III)で表されるリチウム塩化合物が挙げられる (B) Selected from 2,5,8,11-tetraoxadodecane (hereinafter, also referred to as “TOD”) and 2,5,8,11,14-pentaoxapentadecane (hereinafter, also referred to as “POP”) 1 Examples thereof include a lithium salt compound represented by the following general formula (II) or (III) consisting of a lithium cation having a species or more of an ether compound as a ligand and a difluorophosphate anion.

Figure 0006766818
Figure 0006766818

Figure 0006766818
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広い温度範囲での電気化学特性を向上させる観点から中でも上記一般式(II)で表されるビス(ジフルオロホスホリル)(2,5,8,11−テトラオキサドデカン)ジリチウム(TOD錯体)がより好ましい。 From the viewpoint of improving the electrochemical properties in a wide temperature range, the bis (difluorophosphoryl) (2,5,8,11-tetraoxadodecane) dilithium (TOD complex) represented by the above general formula (II) is more preferable. ..

上記一般式(II)又は(III)で表されるリチウム塩化合物の含有量は、非水電解液中に0.01〜5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、一段と広い温度範囲での電気化学特性が高まる。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、4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 lithium salt compound represented by the general formula (II) or (III) is preferably 0.01 to 5% by mass in the non-aqueous electrolytic solution. In this range, the coating is sufficiently formed without becoming too thick, and the electrochemical properties in a wider temperature range are enhanced. The content is more preferably 0.05% by mass or more, further preferably 0.1% by mass or more, and the upper limit thereof is more preferably 4% by mass or less, further preferably 3% by mass or less in the non-aqueous electrolytic solution. ..

〔非水電解液の製造〕
本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液は、例えば、前記の非水溶媒を混合し、これに前記のリチウム塩及び該非水電解液にその他の添加剤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添加剤は、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。
[Manufacturing of non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolytic solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolytic solution according to the second aspect are, for example, mixed with the non-aqueous solvent, and the lithium salt and the non-aqueous electrolytic solution are mixed with the non-aqueous solvent. It can be obtained by adding the additive of.
At this time, it is preferable that the non-aqueous solvent and the additive to be added to the non-aqueous electrolytic solution are purified in advance and have as few impurities as possible within a range that does not significantly reduce the productivity.

本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液は、下記のリチウム二次電池又はリチウムイオンキャパシタ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。更に本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液は固体高分子電解質用としても使用できる。中でもリチウム二次電池用として用いることがより好ましい。 The non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect can be used in the following lithium secondary batteries or lithium ion capacitors, and are in a liquid state as non-aqueous electrolytes. Not only the ones but also the gelled ones can be used. Further, the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect can also be used for solid polymer electrolytes. Above all, it is more preferable to use it for a lithium secondary battery.

本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液は、上記各成分を上記した割合にて含有するものであるため、引火点が20℃以上であり、好ましくは20.5℃以上であり、高温環境下における安定性に優れたものである。
さらに、本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液は、上記各成分を上記した割合にて含有するものであるため、凝固点が好ましくは−45℃以下であり、より好ましくは−48℃以下、更に好ましくは−50℃以下であり、低温環境下における電気特性にも優れたものである。
加えて、本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液は、上記各成分を上記した割合にて含有するものであるため、25℃における電気伝導率が好ましくは8mS/cm以上であり、より好ましくは8.1mS/cm以上、更に好ましくは8.3mS/cm以上であり、更により好ましくは9mS/cm以上であり、特に好ましくは9.1mS/cm以上、最も好ましくは9.3mS/cm以上であり、電気伝導率にも優れたものである。
そのため、本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液は、リチウム二次電池又はリチウムイオンキャパシタの非水電解液として、特に、幅広い温度範囲使用されるリチウム二次電池又はリチウムイオンキャパシタの非水電解液として、好適に用いられるものである。
Since the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect contain each of the above components in the above proportions, the flash point is 20 ° C. or higher. It is preferably 20.5 ° C. or higher, and is excellent in stability in a high temperature environment.
Further, since the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect contain each of the above components in the above proportions, the freezing point is preferably −45. It is ℃ or less, more preferably −48 ℃ or less, still more preferably -50 ℃ or less, and has excellent electrical characteristics in a low temperature environment.
In addition, since the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect contain the above-mentioned components in the above-mentioned ratios, electrical conductivity at 25 ° C. The ratio is preferably 8 mS / cm or more, more preferably 8.1 mS / cm or more, still more preferably 8.3 mS / cm or more, still more preferably 9 mS / cm or more, and particularly preferably 9.1 mS or more. It is / cm or more, most preferably 9.3 mS / cm or more, and has excellent electrical conductivity.
Therefore, the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect are used as a non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery or a lithium ion capacitor, particularly in a wide temperature range. It is preferably used as a non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery or a lithium ion capacitor.

〔リチウム二次電池〕
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。
本発明のリチウム二次電池は、正極、負極及び非水溶媒にリチウム塩が溶解されている前記本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る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。
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、及びニッケルからなる群より選ばれる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、又は、鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンから選ばれる一種又は二種以上を含むリチウム含有オリビン型リン酸塩が使用される。これらの正極活物質は、1種単独で用いるか又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
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)、LiNiMnCo(x+y+z=1)、LiMnOとLiMO(Mは、Co、Ni、Mn、Fe等の遷移金属)との固溶体、LiNi1/2Mn3/2、LiFePO、LiMnPO、及びLiMn1−xFePO(0.01<x<1)から選ばれる1種以上が好適に挙げられ、2種以上がより好適である。これらのリチウムとの複合金属酸化物又は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、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄の一部をCo、Mn、Ni、Mg、Al、B、Ti、V、Nb、Cu、Zn、Mo、Ca、Sr、W、及びZrから選ばれる一種又は二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。
[Lithium secondary battery]
In the present specification, the term lithium secondary battery is used as a concept including a so-called lithium ion secondary battery.
The lithium secondary battery of the present invention is derived from the non-aqueous electrolytic solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolytic solution according to the second aspect, wherein the lithium salt is dissolved in the positive electrode, the negative electrode and the non-aqueous solvent. Become. Components other than the non-aqueous electrolyte solution, such as positive electrodes and negative electrodes, can be used without particular limitation.
For example, as the positive electrode active material for a lithium secondary battery, a composite metal oxide containing one or more selected from the group consisting of cobalt, manganese, and nickel, or iron, cobalt, nickel, and iron, cobalt, nickel, and Lithium-containing olivine-type phosphates containing one or more selected from manganese are used. These positive electrode active materials can be used alone or in combination of two or more.
Examples of such a lithium composite metal oxide, for example, LiCoO 2, LiMn 2 O 4 , LiNiO 2, LiCo 1-x Ni x O 2 (0.01 <x <1), LiNi x Mn y Co z O 2 (X + y + z = 1), solid solution of Li 2 MnO 3 and LiMO 2 (M is a transition metal such as Co, Ni, Mn, Fe), LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 , LiFePO 4 , LiMnPO 4 , And one or more selected from LiMn 1-x Fe x PO 4 (0.01 <x <1) are preferably mentioned, and two or more are more preferable. Some of these composite metal oxides with lithium or lithium-containing olivine-type phosphates may be replaced with other elements, and some of cobalt, nickel, manganese, and iron may be replaced with Co, Mn, Ni, Mg, Al. , B, Ti, V, Nb, Cu, Zn, Mo, Ca, Sr, W, and Zr, a compound or carbon material that is substituted with one or more elements selected from, or contains these other elements. It can also be covered with.

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高温環境下で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。
充電時の電圧としては、高電圧化の観点から、正極電位が4.3V(vs.Li/Li )以上が好ましく、4.35V(vs.Li/Li)以上がより好ましく、4.4V(vs.Li/Li)以上が特に好ましい。
更にNiを含む正極活物質の場合にNiの触媒作用により正極表面での非水溶媒の分解が起き、電池の抵抗が増加しやすい傾向にある。特に高温環境下での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。特に、正極活物質中の全遷移金属元素の原子濃度に対するNiの原子濃度の割合が、10atomic%を超える正極活物質を用いた場合に上記効果が顕著になるので好ましく、20atomic%以上が更に好ましく、30atomic%以上が特に好ましい。具体的には、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3 、LiNi0.5Mn0.3Co0.2Mn0.3、LiNi0.8Mn0.1Co0.1、LiNi0.8Co0.15Al0.05等が好適に挙げられる。
When a lithium composite metal oxide operating at a high charging voltage is used, the electrochemical characteristics tend to deteriorate in a high temperature environment due to the reaction with the electrolytic solution during charging. However, in the lithium secondary battery according to the present invention, these electrochemical properties are likely to deteriorate. It is possible to suppress the deterioration of the characteristics.
As for the voltage during charging, the positive electrode potential is 4.3 V (vs. Li / Li) from the viewpoint of increasing the voltage. ) Or more is preferable, 4.35V (vs. Li / Li)) Or more is more preferable, 4.4V (vs. Li / Li)) The above is particularly preferable.
Further, in the case of a positive electrode active material containing Ni, the catalytic action of Ni causes decomposition of the non-aqueous solvent on the surface of the positive electrode, and the resistance of the battery tends to increase. In particular, the electrochemical properties tend to deteriorate in a high temperature environment, but the lithium secondary battery according to the present invention is preferable because it can suppress the deterioration of these electrochemical properties. In particular, when the ratio of the atomic concentration of Ni to the atomic concentration of all transition metal elements in the positive electrode active material exceeds 10 atomic%, the above effect becomes remarkable, and 20 atomic% or more is more preferable. , 30 atomic% or more is particularly preferable. Specifically, LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O 2, LiNi0.5Mn0.3Co0.2Mn0.3O2, LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2, LiNi0.8Co0.15Al0.05O2Etc. are preferably mentioned.

また、リチウム一次電池用正極としては、MnO等の金属酸化物、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、フッ化黒鉛等が好ましい。Examples of the positive electrode for a lithium primary battery include metal oxides such as MnO 2 , sulfur compounds such as SOCl 2 , and fluorocarbon (fluoride graphite) represented by the general formula (CF x ) n . Among these, MnO 2 , graphite fluoride and the like are 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、又はサーマルブラック等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. Examples thereof include natural graphite (scaly graphite and the like), graphite such as artificial graphite, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, carbon black such as thermal black and the like. Further, graphite and carbon black may be appropriately mixed and used. The amount of the conductive agent added to the positive electrode mixture is preferably 1 to 10% by mass, and particularly preferably 2 to 5% by mass.

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)、カルボキシメチルセルロース(CMC)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スラリーとした後、これを集電体のアルミニウム箔等の上に塗布、乾燥、加圧して正極合剤層を形成して作製することができる。
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。
For the positive electrode, the positive electrode active material is used as a conductive agent such as acetylene black or carbon black, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), a copolymer of styrene and butadiene (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC). ), Etc., and a high boiling point solvent such as 1-methyl-2-pyrrolidone is added to the mixture to form a positive electrode mixture slurry, which is then placed on an aluminum foil of the current collector. It can be produced by applying, drying, and pressurizing to form a positive electrode mixture layer.
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 The above is more preferably 3.6 g / cm 3 or more. The upper limit thereof 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以下の黒鉛など〕、スズ(単体)、SnO(1≦x<2)等のスズ化合物、ケイ素(単体)、SiO(1≦x<2)等のケイ素化合物、もしくはLiTi12などのチタン酸リチウム化合物等を1種単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中では、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(d 02)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。
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。
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。
As the negative electrode active material for a lithium secondary battery, a lithium metal, a lithium alloy, and a carbon material capable of storing and releasing lithium [graphitized carbon and a (002) plane spacing of 0.37 nm or more). Graphite-resistant carbon, graphite with a (002) plane spacing of 0.34 nm or less], tin (elemental substance), tin compounds such as SnO x (1≤x <2), silicon (elemental substance), SiO x ( A silicon compound such as 1 ≦ x <2) or a lithium titanate compound such as Li 4 Ti 5 O 12 can be used alone or in combination of two or more.
Among these, the storage and release capability of lithium ions, it is more preferable to use a highly crystalline carbon materials such as artificial graphite and natural graphite, spacing of lattice planes (002) (d 0 02) 0 It is more preferable to use a carbon material having a graphite-type crystal structure of .340 nm (nanometer) or less, particularly 0.335 to 0.337 nm.
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 of the negative electrode excluding the current collector is pressure-molded to a density of 1.5 g / cm 3 or more. ) And the peak intensity I (004) of the plane (004) when I (110) / I (004) is 0.01 or more, the electrochemical characteristics in a wider temperature range are improved, which is preferable, 0.05 or more. Is more preferable, and 0.1 or more is further preferable. Further, 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, and 0. 3 or less is more preferable.
Further, it is preferable that the highly crystalline carbon material (core material) is coated with a carbon material having a lower crystallinity than the core material because the electrochemical properties in a wide temperature range are further improved. The crystallinity of the coated carbon material can be confirmed by TEM.
When a highly crystalline carbon material is used, it reacts with a non-aqueous electrolytic solution during charging and tends to reduce the electrochemical properties at low or high temperatures due to an increase in interfacial resistance. However, in the lithium secondary battery according to the present invention. Good electrochemical properties over a wide temperature range.

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スラリーとした後、これを集電体の銅箔等の上に塗布、乾燥、加圧して正極合剤層を形成して作製することができる。
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 negative electrode is kneaded with a conductive agent, a binder, and a high boiling point solvent similar to those for producing the positive electrode described above to form a negative electrode mixture slurry, which is then applied onto a copper foil or the like of a current collector and dried. , It can be produced by pressurizing to form a positive electrode mixture layer.
The density of the portion of the negative electrode excluding the current collector 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 capacity of the battery. / Cm 3 or more. The upper limit thereof is preferably 2 g / cm 3 or less.

また、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好適に挙げられる。 Moreover, as a negative electrode active material for a lithium primary battery, a lithium metal or a lithium alloy is preferably mentioned.

リチウム電池の構造には特に限定はなく、単層もしく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。
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 structure of the lithium battery is not particularly limited, and a coin-type battery having a single-layer or multi-layer separator, a cylindrical battery, a square battery, a laminated battery, or the like can be applied.
The battery separator is not particularly limited, but a monolayer or laminated microporous film of polyolefin such as polypropylene or polyethylene, a woven fabric, or a non-woven fabric 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以上とすることができるが、本願発明におけるリチウム二次電池は、2.0V以上とすることができる。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−20〜80℃で充放電することができる。 The lithium secondary battery in the present invention has excellent electrochemical characteristics in a wide temperature range even when the charge termination voltage is 4.2 V or more, particularly 4.3 V or more, and further, the characteristics are also good at 4.4 V or more. is there. The discharge end voltage can usually be 2.8 V or higher, further 2.5 V or higher, but the lithium secondary battery in the present invention can be 2.0 V or higher. The current value is not particularly limited, but is usually used in the range of 0.1 to 30C. Further, the lithium battery in the present invention can be charged and discharged at -40 to 100 ° C, preferably -20 to 80 ° C.

〔リチウムイオンキャパシタ〕
本発明のリチウムイオンキャパシタは、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。本発明のリチウムイオンキャパシタは、正極、負極及び非水溶媒にリチウム塩が溶解されている前記本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液からなる。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。また、負極としては、上述したリチウム二次電池と同様なものを用いることができる。
[Lithium ion capacitor]
The lithium ion capacitor of the present invention is a power storage device that stores energy by utilizing the intercalation of lithium ions with a carbon material such as graphite which is a negative electrode. The lithium ion capacitor of the present invention comprises a non-aqueous electrolytic solution according to the first aspect of the present invention and a non-aqueous electrolytic solution according to the second aspect, in which a lithium salt is dissolved in a positive electrode, a negative electrode and a non-aqueous solvent. .. It is called a lithium ion capacitor (LIC). Examples of the positive electrode include those using an electric double layer between the activated carbon electrode and the electrolytic solution, those using the doping / dedoping reaction of the π-conjugated polymer electrode, and the like. The electrolytic solution contains at least a lithium salt such as LiPF 6 . Further, as the negative electrode, the same one as the above-mentioned lithium secondary battery can be used.

以下、本発明の非水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。 Hereinafter, examples of the non-aqueous electrolyte solution of the present invention will be shown, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1〜14、比較例1〜8
〔非水電解液の物性測定〕
<引火点の測定>
表1、表2に記載の非水電解液の引火点をタグ密閉式の引火点試験機(田中科学機器製作株式会社製;型式ATG−7)を用いてJIS K−2265の規格に基づき測定した。
<凝固点の測定>
表1、表2に記載の非水電解液の凝固点を自動凝固点計(株式会社電気化学システムズ製;型式CP−2BX)を用いてJIS K−0065の規格に基づき測定した。
<電気伝導率の測定>
表1、表2に記載の非水電解液の電気伝導率を電気伝導率計(東亜ディーケーケー株式会社製;型式CM−30R)を用いて25℃の環境下で測定した。
各物性値を表1〜2に示す。
Examples 1-14, Comparative Examples 1-8
[Measurement of physical properties of non-aqueous electrolyte]
<Measurement of flash point>
The flash point of the non-aqueous electrolyte solution shown in Tables 1 and 2 is measured based on the JIS K-2265 standard using a tag-sealed flash point tester (manufactured by Tanaka Scientific Instruments Manufacturing Co., Ltd .; model ATG-7). did.
<Measurement of freezing point>
The freezing points of the non-aqueous electrolytes shown in Tables 1 and 2 were measured using an automatic freezing point meter (manufactured by Electrochemical Systems Co., Ltd .; model CP-2BX) based on the JIS K-0065 standard.
<Measurement of electrical conductivity>
The electric conductivity of the non-aqueous electrolytes shown in Tables 1 and 2 was measured in an environment of 25 ° C. using an electric conductivity meter (manufactured by DKK-TOA CORPORATION; model CM-30R).
Each physical property value is shown in Tables 1 and 2.

〔リチウムイオン二次電池の作製〕
LiNi0.5Mn0.3Co0.2;92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);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。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);7質量%、人造黒鉛(d002=0.335nm、負極活物質);85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1.6g/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又は表2に記載の組成の非水電解液を加えて、ラミネート電池を作製した。
[Manufacturing of lithium ion secondary battery]
LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 ; 92% by mass, acetylene black (conductive agent); 5% by mass is mixed, and polyvinylidene fluoride (binding agent); 3% by mass is 1-methyl in advance. -2-Pyrrolidone was added to the dissolved solution and mixed to prepare a positive electrode mixture paste. This positive electrode mixture paste was applied to one side on an aluminum foil (current collector), dried and pressure-treated, and cut into a predetermined size to prepare a positive electrode sheet. The density of the portion of the positive electrode excluding the current collector was 3.6 g / cm 3 . Further, silicon (single substance); 7% by mass, artificial graphite (d 002 = 0.335 nm, negative electrode active material); 85% by mass, acetylene black (conductive agent); 5% by mass are mixed, and polyvinylidene fluoride (condensation) is prepared in advance. Adhesive); 5% by mass was added to the solution dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone and mixed to prepare a negative electrode mixture paste. This negative electrode mixture paste was applied to one side on a copper foil (current collector), dried and pressure-treated, and cut into a predetermined size to prepare a negative electrode sheet. The density of the portion of the negative electrode excluding the current collector was 1.6 g / cm 3 . Further, as a result of X-ray diffraction measurement using this electrode sheet, the ratio [I (110) / I) of the peak intensity I (110) on the (110) plane and the peak intensity I (004) on the (004) plane of the graphite crystal. (004)] was 0.1. Then, the positive electrode sheet, the separator made of a microporous polyethylene film, and the negative electrode sheet were laminated in this order, and the non-aqueous electrolytic solution having the composition shown in Table 1 or Table 2 was added to prepare a laminated battery.

〔高温充電保存後の低温特性の評価〕
<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(正極の充電電位が4.5V(vs.Li/Li))まで3時間充電し、−20℃に恒温槽の温度を下げ、1Cの定電流下終止電圧2.75Vまで放電して、初期の−20℃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85℃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2日間保存を行った。2日間の保存後、恒温槽から取り出した直後に電池膨れを確認した。具体的には、比較例3のラミネート電池の保存前後の厚み変化を100とした場合の相対値を求めた。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−20℃の放電容量を求めた。
<高温充電保存後の低温特性>
高温充電保存後の低温特性を下記の−20℃放電容量の維持率より求めた。
高温充電保存後の−20℃放電容量維持率(%)=(高温充電保存後の−20℃の放電容量/初期の−20℃の放電容量)×100
電池特性を表1〜2に示す。
なお、表1〜3中、「EC」はエチレンカーボネート、「PC」はプロピレンカーボネート、「DMC」はジメチルカーボネート、「EP」はエチルプロピオネート、「MEC」はメチルエチルカーボネート、「TFEMC」は2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート、「DFEA」は2,2−ジフルオロエチルアセテート、「TFEA」は2,2,2−トリフルオロエチルアセテート、「DFEMC」は2,2−ジフルオロエチルメチルカーボネート、「VC」はビニレンカーボネート、「FEC」は4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、「TCDD」はテトラヒドロ−4H−シクロペンタ[d][1,3,2]ジオキサチオール−2,2−ジオキシド、「TOD錯体」はビス(ジフルオロホスホリル)(2,5,8,11−テトラオキサドデカン)ジリチウムの略称である。
[Evaluation of low temperature characteristics after high temperature charge storage]
<Initial discharge capacity>
Using the laminated battery produced by the above method, the final voltage is 4.4 V (the charging potential of the positive electrode is 4.5 V (vs. Li / Li + )) at a constant current and constant voltage of 1 C in a constant temperature bath at 25 ° C. ) Was charged for 3 hours, the temperature of the constant temperature bath was lowered to −20 ° C., and the battery was discharged to a final voltage of 2.75 V under a constant current of 1C to obtain the initial discharge capacity of −20 ° C.
<High temperature charge storage test>
Next, this laminated battery was charged in a constant temperature bath at 85 ° C. at a constant current and constant voltage of 1 C to a final voltage of 4.4 V for 3 hours, and stored at 4.4 V for 2 days. After storage for 2 days, battery swelling was confirmed immediately after taking out from the constant temperature bath. Specifically, the relative value was obtained when the thickness change of the laminated battery of Comparative Example 3 before and after storage was set to 100. Then, it was placed in a constant temperature bath at 25 ° C. and once discharged to a final voltage of 2.75 V under a constant current of 1 C.
<Discharge capacity after high temperature charge storage>
After that, the discharge capacity at −20 ° C. after high-temperature charge storage was determined in the same manner as in the initial measurement of the discharge capacity.
<Low temperature characteristics after high temperature charge storage>
The low temperature characteristics after high temperature charge storage were determined from the retention rate of the -20 ° C discharge capacity below.
-20 ° C discharge capacity retention rate (%) after high-temperature charge storage = (-20 ° C discharge capacity after high-temperature charge storage / initial -20 ° C discharge capacity) x 100
The battery characteristics are shown in Tables 1 and 2.
In Tables 1 to 3, "EC" is ethylene carbonate, "PC" is propylene carbonate, "DMC" is dimethyl carbonate, "EP" is ethyl propionate, "MEC" is methyl ethyl carbonate, and "TFEMC" is 2,2,2-Trifluoroethyl methyl carbonate, "DFEA" is 2,2-difluoroethyl acetate, "TFEA" is 2,2,2-trifluoroethyl acetate, "DFEMC" is 2,2-difluoroethyl methyl Carbonate, "VC" is vinylene carbonate, "FEC" is 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, "TCDD" is tetrahydro-4H-cyclopenta [d] [1,3,2] dioxathiol- 2,2-Dioxide, "TOD complex" is an abbreviation for bis (difluorophosphoryl) (2,5,8,11-tetraoxadodecane) dilithium.

Figure 0006766818
Figure 0006766818

Figure 0006766818
Figure 0006766818

実施例15〜25、及び比較例9〜16
〔リチウムイオンキャパシタの作製〕
比表面積600〜3000m/gの活性炭粉末;92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);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。また、人造黒鉛(d002=0.335nm、負極活物質)95質量%を、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。上記のように作成得られた正極と負極を加熱真空乾燥した後、負極については、負極活物質の単位質量あたり372mAh/gの電気量となるリチウムイオンを、電気化学的に吸蔵させた。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3に記載の組成の非水電解液を加えて、ラミネート電池を作製した。
Examples 15-25 and Comparative Examples 9-16
[Manufacturing of lithium ion capacitors]
Activated carbon powder with a specific surface area of 600 to 3000 m 2 / g; 92% by mass, acetylene black (conductive agent); 5% by mass is mixed, and polyvinylidene fluoride (binding agent); 3% by mass is 1-methyl-2-. The mixture was added to the solution dissolved in pyrrolidone and mixed to prepare a positive mixture paste. This positive electrode mixture paste was applied to one side on an aluminum foil (current collector), dried and pressure-treated, and cut into a predetermined size to prepare a positive electrode sheet. Further, 95% by mass of artificial graphite (d 002 = 0.335 nm, negative electrode active material) was added to a solution in which 5% by mass of polyvinylidene fluoride (binder) was previously dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone. And mixed to prepare a negative electrode mixture paste. This negative electrode mixture paste was applied to one side on a copper foil (current collector), dried and pressure-treated, and cut into a predetermined size to prepare a negative electrode sheet. The density of the portion of the negative electrode excluding the current collector was 1.5 g / cm 3 . Further, as a result of X-ray diffraction measurement using this electrode sheet, the ratio of the peak intensity I (110) on the (110) plane and the peak intensity I (004) on the (004) plane [I (110) / I) of the graphite crystal. (004)] was 0.1. After heating and vacuum-drying the positive electrode and the negative electrode prepared as described above, lithium ions having an electric amount of 372 mAh / g per unit mass of the negative electrode active material were electrochemically occluded. Then, the positive electrode sheet, the separator made of a microporous polyethylene film, and the negative electrode sheet were laminated in this order, and the non-aqueous electrolytic solution having the composition shown in Table 3 was added to prepare a laminated battery.

〔高温充電保存後の低温特性の評価〕
<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4.3V(正極の充電電位が4.4V(vs.Li/Li))Vまで3時間充電し、−20℃に恒温槽の温度を下げ、10Cの定電流下終止電圧3Vまで放電して、初期の−20℃のセル容量を求めた。
<高温充電保存試験>
次に、このラミネート電池を85℃の恒温槽中、1Cの定電流及び定電圧で終止電圧4.3Vまで3時間充電し、4.3Vに保持した状態で2日間保存を行った。2日間の保存後、恒温槽から取り出した直後に電池膨れの有無を確認した。具体的には、比較例11のラミネート電池の保存前後の厚み変化を100とした場合の相対値を求めた。その後、25℃の恒温槽に入れ、一旦10Cの定電流下終止電圧3V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−20℃のセル容量を求めた。
<高温充電保存後の低温特性>
高温充電保存後の低温特性を下記の−20℃セル容量の維持率より求めた。
高温充電保存後の−20℃セル容量維持率(%)=(高温充電保存後の−20℃のセル容量/初期の−20℃のセル容量)×100
キャパシタ特性を表3に示す。
[Evaluation of low temperature characteristics after high temperature charge storage]
<Initial discharge capacity>
Using the laminated battery produced by the above method, in a constant temperature bath at 25 ° C., at a constant current and constant voltage of 1C, the final voltage is 4.3V (the charging potential of the positive electrode is 4.4V (vs. Li / Li + )). ) V was charged for 3 hours, the temperature of the constant temperature bath was lowered to −20 ° C., and the battery was discharged to a final voltage of 3 V under a constant current of 10 C to obtain the initial cell capacity of −20 ° C.
<High temperature charge storage test>
Next, this laminated battery was charged in a constant temperature bath at 85 ° C. at a constant current and constant voltage of 1 C to a final voltage of 4.3 V for 3 hours, and stored at 4.3 V for 2 days. After storage for 2 days, the presence or absence of battery swelling was confirmed immediately after taking out from the constant temperature bath. Specifically, the relative value was obtained when the thickness change of the laminated battery of Comparative Example 11 before and after storage was set to 100. Then, it was placed in a constant temperature bath at 25 ° C. and once discharged to a final voltage of 3 V under a constant current of 10 C.
<Discharge capacity after high temperature charge storage>
After that, the cell capacity at −20 ° C. after high-temperature charge storage was determined in the same manner as in the initial measurement of the discharge capacity.
<Low temperature characteristics after high temperature charge storage>
The low temperature characteristics after high temperature charge storage were determined from the retention rate of the cell capacity at −20 ° C. below.
-20 ° C cell capacity retention rate (%) after high-temperature charge storage = (-20 ° C cell capacity after high-temperature charge storage / initial -20 ° C cell capacity) x 100
The capacitor characteristics are shown in Table 3.

Figure 0006766818
Figure 0006766818

〔実施例1〜14及び比較例1〜8、実施例15〜25及び比較例9〜16の評価〕
上記実施例1〜14のリチウム二次電池は何れも、本願発明の非水電解液と異なる組成比で混合した非水溶媒を含む非水電解液を用いた場合の比較例1〜8のリチウム二次電池に比べ、広い温度範囲での電気化学特性が顕著に向上している。以上より、本発明の効果は、本願発明の特定の組成の非水電解液を用いた場合に特有の効果であることが判明した。
また、実施例15〜25と比較例9〜16の対比からリチウムキャパシタを用いた場合にも同様な効果であることが判明した。
[Evaluation of Examples 1 to 14, Comparative Examples 1 to 8, Examples 15 to 25 and Comparative Examples 9 to 16]
The lithium secondary batteries of Examples 1 to 14 are all lithium of Comparative Examples 1 to 8 when a non-aqueous electrolytic solution containing a non-aqueous solvent mixed with the non-aqueous electrolytic solution of the present invention in a composition ratio different from that of the present invention is used. Compared to secondary batteries, the electrochemical characteristics over a wide temperature range are significantly improved. From the above, it was found that the effect of the present invention is a peculiar effect when the non-aqueous electrolytic solution having a specific composition of the present invention is used.
Further, from the comparison between Examples 15 to 25 and Comparative Examples 9 to 16, it was found that the same effect was obtained when the lithium capacitor was used.

更に、本発明の第1の観点に係る非水電解液は、リチウム一次電池の広い温度範囲での広い温度範囲での放電特性を改善する効果も有する。 Further, the non-aqueous electrolyte solution according to the first aspect of the present invention also has an effect of improving the discharge characteristics in a wide temperature range of the lithium primary battery.

実施例26〜33、比較例17〜24
〔非水電解液の物性測定〕
<引火点の測定>
表4、表5に記載の非水電解液の引火点をタグ密閉式の引火点試験機(田中科学機器製作株式会社製;型式ATG−7)を用いてJIS K−2265の規格に基づき測定した。
<凝固点の測定>
表4、表5に記載の非水電解液の凝固点を自動凝固点計(株式会社電気化学システムズ製;型式CP−2BX)を用いてJIS K−0065の規格に基づき測定した。
<電気伝導率の測定>
表4、表5に記載の非水電解液の電気伝導率を電気伝導率計(東亜ディーケーケー株式会社製;型式CM−30R)を用いて25℃の環境下で測定した。
各物性値を表4〜5に示す。
Examples 26-33, Comparative Examples 17-24
[Measurement of physical properties of non-aqueous electrolyte]
<Measurement of flash point>
The flash points of the non-aqueous electrolyte solutions shown in Tables 4 and 5 are measured using a tag-sealed flash point tester (manufactured by Tanaka Scientific Instruments Manufacturing Co., Ltd .; model ATG-7) based on the JIS K-2265 standard. did.
<Measurement of freezing point>
The freezing points of the non-aqueous electrolytes shown in Tables 4 and 5 were measured using an automatic freezing point meter (manufactured by Electrochemical Systems Co., Ltd .; model CP-2BX) based on the JIS K-0065 standard.
<Measurement of electrical conductivity>
The electric conductivity of the non-aqueous electrolytes shown in Tables 4 and 5 was measured in an environment of 25 ° C. using an electric conductivity meter (manufactured by DKK-TOA CORPORATION; model CM-30R).
Each physical property value is shown in Tables 4 to 5.

〔リチウムイオン二次電池の作製〕
LiNi0.33Mn0.33Co0.34;93質量%、アセチレンブラック(導電剤);4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。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);5質量%、人造黒鉛(d002=0.335nm、負極活物質);85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1.6g/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4、表5に記載の組成の非水電解液を加えて、ラミネート電池を作製した。
[Manufacturing of lithium ion secondary battery]
LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.34 O 2 ; 93% by mass, acetylene black (conductive agent); 4% by mass is mixed, and polyvinylidene fluoride (binding agent); 3% by mass is 1-methyl in advance. -2-Pyrrolidone was added to the dissolved solution and mixed to prepare a positive electrode mixture paste. This positive electrode mixture paste was applied to one side on an aluminum foil (current collector), dried and pressure-treated, and cut into a predetermined size to prepare a positive electrode sheet. The density of the portion of the positive electrode excluding the current collector was 3.6 g / cm 3 . Further, silicon (single substance); 5% by mass, artificial graphite (d 002 = 0.335 nm, negative electrode active material); 85% by mass, acetylene black (conductive agent); 5% by mass are mixed, and polyvinylidene fluoride (condensation) is prepared in advance. Adhesive); 5% by mass was added to the solution dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone and mixed to prepare a negative electrode mixture paste. This negative electrode mixture paste was applied to one side on a copper foil (current collector), dried and pressure-treated, and cut into a predetermined size to prepare a negative electrode sheet. The density of the portion of the negative electrode excluding the current collector was 1.6 g / cm 3 . Further, as a result of X-ray diffraction measurement using this electrode sheet, the ratio of the peak intensity I (110) on the (110) plane and the peak intensity I (004) on the (004) plane [I (110) / I) of the graphite crystal. (004)] was 0.1. Then, the positive electrode sheet, the separator made of a microporous polyethylene film, and the negative electrode sheet were laminated in this order, and the non-aqueous electrolytic solution having the composition shown in Tables 4 and 5 was added to prepare a laminated battery.

〔高温充電保存後の低温特性の評価〕
<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4.35Vまで3時間充電し、−20℃に恒温槽の温度を下げ、1Cの定電流下終止電圧2.75Vまで放電して、初期の−20℃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60℃の恒温槽中、1Cの定電流及び定電圧で終止電圧4.3Vまで3時間充電し、4.35Vに保持した状態で14日間保存を行った。14日間の保存後、恒温槽から取り出した直後に電池膨れの有無を確認した。具体的には、保存前のラミネート電池の厚みを100%とした場合に保存後の厚みが110%以上を膨れ有りとした。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−20℃の放電容量を求めた。
<高温充電保存後の低温特性>
高温充電保存後の低温特性を下記の−20℃放電容量の維持率より求めた。
高温充電保存後の−20℃放電容量維持率(%)=(高温充電保存後の−20℃の放電容量/初期の−20℃の放電容量)×100
電池特性を表4〜5に示す。
なお、表4〜6中、「EC」はエチレンカーボネート、「PC」はプロピレンカーボネート、「DMC」はジメチルカーボネート、「EP」はエチルプロピオネート、「MEC」はメチルエチルカーボネート、「MP」はメチルプロピオネート、「VC」はビニレンカーボネート、「FEC」は4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、「TCDD」はテトラヒドロ−4H−シクロペンタ[d][1,3,2]ジオキサチオール−2,2−ジオキシド、「TOD錯体」はビス(ジフルオロホスホリル)(2,5,8,11−テトラオキサドデカン)ジリチウムの略称である。
[Evaluation of low temperature characteristics after high temperature charge storage]
<Initial discharge capacity>
Using the laminated battery produced by the above method, the battery was charged in a constant temperature bath at 25 ° C. with a constant current and constant voltage of 1C to a final voltage of 4.35 V for 3 hours, and the temperature of the constant temperature bath was lowered to −20 ° C. The discharge was performed to a final voltage of 2.75 V under a constant current of 1C, and the initial discharge capacity at −20 ° C. was determined.
<High temperature charge storage test>
Next, this laminated battery was charged in a constant temperature bath at 60 ° C. at a constant current and constant voltage of 1 C to a final voltage of 4.3 V for 3 hours, and stored at 4.35 V for 14 days. After storage for 14 days, the presence or absence of battery swelling was confirmed immediately after taking out from the constant temperature bath. Specifically, when the thickness of the laminated battery before storage is 100%, the thickness after storage is 110% or more, and it is considered that there is swelling. Then, it was placed in a constant temperature bath at 25 ° C. and once discharged to a final voltage of 2.75 V under a constant current of 1 C.
<Discharge capacity after high temperature charge storage>
After that, the discharge capacity at −20 ° C. after high-temperature charge storage was determined in the same manner as in the initial measurement of the discharge capacity.
<Low temperature characteristics after high temperature charge storage>
The low temperature characteristics after high temperature charge storage were determined from the retention rate of the -20 ° C discharge capacity below.
-20 ° C discharge capacity retention rate (%) after high-temperature charge storage = (-20 ° C discharge capacity after high-temperature charge storage / initial -20 ° C discharge capacity) x 100
The battery characteristics are shown in Tables 4-5.
In Tables 4 to 6, "EC" is ethylene carbonate, "PC" is propylene carbonate, "DMC" is dimethyl carbonate, "EP" is ethyl propionate, "MEC" is methyl ethyl carbonate, and "MP" is Methylpropionate, "VC" is vinylene carbonate, "FEC" is 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, "TCDD" is tetrahydro-4H-cyclopenta [d] [1,3,2] di Oxathiol-2,2-dioxide, "TOD complex" is an abbreviation for bis (difluorophosphoryl) (2,5,8,11-tetraoxadodecane) dilithium.

Figure 0006766818
Figure 0006766818

Figure 0006766818
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実施例34〜37、比較例25〜32
〔リチウムイオンキャパシタの作製〕
比表面積600〜3000m/gの活性炭粉末;92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);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打ち抜き、正極シートを作製した。また、人造黒鉛(d002=0.335nm、負極活物質)95質量%を、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。上記のように作成得られた正極と負極を加熱真空乾燥した後、負極については、負極活物質の単位質量あたり372mAh/gの電気量となるリチウムイオンを、電気化学的に吸蔵させた。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6に記載の組成の非水電解液を加えて、ラミネート電池を作製した。
Examples 34 to 37, Comparative Examples 25 to 32
[Manufacturing of lithium ion capacitors]
Activated carbon powder with a specific surface area of 600 to 3000 m 2 / g; 92% by mass, acetylene black (conductive agent); 5% by mass is mixed, and polyvinylidene fluoride (binding agent); 3% by mass is 1-methyl-2-. The mixture was added to the solution dissolved in pyrrolidone and mixed to prepare a positive mixture paste. This positive electrode mixture paste was applied to one side on an aluminum foil (current collector), dried and pressure-treated, and punched to a predetermined size to prepare a positive electrode sheet. Further, 95% by mass of artificial graphite (d 002 = 0.335 nm, negative electrode active material) was added to a solution in which 5% by mass of polyvinylidene fluoride (binder) was previously dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone. And mixed to prepare a negative electrode mixture paste. This negative electrode mixture paste was applied to one side on a copper foil (current collector), dried and pressure-treated, and cut into a predetermined size to prepare a negative electrode sheet. The density of the portion of the negative electrode excluding the current collector was 1.5 g / cm 3 . Further, as a result of X-ray diffraction measurement using this electrode sheet, the ratio of the peak intensity I (110) on the (110) plane and the peak intensity I (004) on the (004) plane [I (110) / I) of the graphite crystal. (004)] was 0.1. After heating and vacuum-drying the positive electrode and the negative electrode prepared as described above, lithium ions having an electric amount of 372 mAh / g per unit mass of the negative electrode active material were electrochemically occluded. Then, the positive electrode sheet, the separator made of a microporous polyethylene film, and the negative electrode sheet were laminated in this order, and the non-aqueous electrolytic solution having the composition shown in Table 6 was added to prepare a laminated battery.

〔高温充電保存後の低温特性の評価〕
<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4.2Vまで3時間充電し、−20℃に恒温槽の温度を下げ、10Cの定電流下終止電圧3Vまで放電して、初期の−20℃のセル容量を求めた。
<高温充電保存試験>
次に、このラミネート電池を60℃の恒温槽中、1Cの定電流及び定電圧で終止電圧4.3Vまで3時間充電し、4.3Vに保持した状態で7日間保存を行った。14日間の保存後、恒温槽から取り出した直後に電池膨れの有無を確認した。具体的には、保存前のラミネート電池の厚みを100%とした場合に保存後の厚みが110%以上を膨れ有りとした。その後、25℃の恒温槽に入れ、一旦10Cの定電流下終止電圧3V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−20℃のセル容量を求めた。
<高温充電保存後の低温特性>
高温充電保存後の低温特性を下記の−20℃セル容量の維持率より求めた。
高温充電保存後の−20℃セル容量維持率(%)=(高温充電保存後の−20℃のセル容量/初期の−20℃のセル容量)×100
キャパシタ特性を表6に示す。
[Evaluation of low temperature characteristics after high temperature charge storage]
<Initial discharge capacity>
Using the laminated battery produced by the above method, the battery was charged in a constant temperature bath at 25 ° C. with a constant current and constant voltage of 1C to a final voltage of 4.2 V for 3 hours, and the temperature of the constant temperature bath was lowered to −20 ° C. The cell was discharged to a final voltage of 3 V under a constant current of 10 C, and the initial cell capacity of −20 ° C. was determined.
<High temperature charge storage test>
Next, this laminated battery was charged in a constant temperature bath at 60 ° C. at a constant current and constant voltage of 1 C to a final voltage of 4.3 V for 3 hours, and stored at 4.3 V for 7 days. After storage for 14 days, the presence or absence of battery swelling was confirmed immediately after taking out from the constant temperature bath. Specifically, when the thickness of the laminated battery before storage is 100%, the thickness after storage is 110% or more, and it is considered that there is swelling. Then, it was placed in a constant temperature bath at 25 ° C. and once discharged to a final voltage of 3 V under a constant current of 10 C. <Discharge capacity after high temperature charge storage>
After that, the cell capacity at −20 ° C. after high-temperature charge storage was determined in the same manner as in the initial measurement of the discharge capacity.
<Low temperature characteristics after high temperature charge storage>
The low temperature characteristics after high temperature charge storage were determined from the retention rate of the cell capacity at −20 ° C. below.
-20 ° C cell capacity retention rate (%) after high-temperature charge storage = (-20 ° C cell capacity after high-temperature charge storage / initial -20 ° C cell capacity) x 100
The capacitor characteristics are shown in Table 6.

Figure 0006766818
Figure 0006766818

〔実施例26〜33及び比較例17〜24、実施例34〜37及び比較例25〜32の評価〕
上記実施例26〜33のリチウム二次電池は何れも、本願発明の非水電解液と異なる組成比で混合した非水溶媒を含む非水電解液を用いた場合の比較例17〜24のリチウム二次電池に比べ、広い温度範囲での電気化学特性が顕著に向上している。以上より、本発明の効果は、本願発明の特定の組成の非水電解液を用いた場合に特有の効果であることが判明した。
また、実施例34〜37と比較例25〜32の対比からリチウムキャパシタを用いた場合にも同様な効果であることが判明した。
[Evaluation of Examples 26 to 33 and Comparative Examples 17 to 24, Examples 34 to 37 and Comparative Examples 25 to 32]
The lithium secondary batteries of Examples 26 to 33 are all lithium of Comparative Examples 17 to 24 when a non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent mixed with the non-aqueous electrolyte solution of the present invention in a different composition ratio is used. Compared to secondary batteries, the electrochemical characteristics over a wide temperature range are significantly improved. From the above, it was found that the effect of the present invention is a peculiar effect when the non-aqueous electrolytic solution having a specific composition of the present invention is used.
Further, from the comparison between Examples 34 to 37 and Comparative Examples 25 to 32, it was found that the same effect was obtained when the lithium capacitor was used.

更に、本発明の第2の観点に係る非水電解液は、リチウム一次電池の広い温度範囲での放電特性を改善する効果も有する。 Further, the non-aqueous electrolyte solution according to the second aspect of the present invention also has an effect of improving the discharge characteristics of the lithium primary battery in a wide temperature range.

本発明の第1の観点に係る非水電解液および第2の観点に係る非水電解液を使用すれば、高電位で使用可能な、広い温度範囲における電気化学特性に優れたリチウム二次電池又はリチウムイオンキャパシタを得ることができる。特にハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、バッテリー電気自動車等に搭載されるリチウム二次電池等の蓄電デバイス用の非水電解液として使用すると、広い温度範囲で電気化学特性が低下しにくいリチウム二次電池又はリチウムイオンキャパシタを得ることができる。 If the non-aqueous electrolytic solution according to the first aspect of the present invention and the non-aqueous electrolytic solution according to the second aspect are used, a lithium secondary battery that can be used at a high potential and has excellent electrochemical characteristics in a wide temperature range. Alternatively, a lithium ion capacitor can be obtained. In particular, when used as a non-aqueous electrolyte for power storage devices such as lithium secondary batteries installed in hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, battery electric vehicles, etc., lithium ion does not easily deteriorate in electrochemical characteristics over a wide temperature range. A secondary battery or a lithium ion capacitor can be obtained.

Claims (13)

非水溶媒にリチウム塩が0.8〜1.5M(mol/L)の量にて溶解されている非水電解液において、
前記非水溶媒が、非水溶媒全体に対して、5〜25体積%のエチレンカーボネート、5〜25体積%のプロピレンカーボネート、20〜30体積%のジメチルカーボネート、20〜40体積%のメチルエチルカーボネート、及び10〜20体積%のフッ素化鎖状エステルを含有し、
前記非水溶媒中における、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの合計含有量が20〜30体積%であり、ジメチルカーボネートとフッ素化鎖状エステルとの合計含有量が30〜40体積%であり、
前記非水電解液の引火点が20℃以上であることを特徴とするリチウム二次電池用又はリチウムイオンキャパシタ用非水電解液。
In a non-aqueous electrolyte solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent in an amount of 0.8 to 1.5 M (mol / L).
The non-aqueous solvent is 5 to 25% by volume of ethylene carbonate, 5 to 25% by volume of propylene carbonate, 20 to 30% by volume of dimethyl carbonate, and 20 to 40% by volume of methyl ethyl carbonate with respect to the whole non-aqueous solvent. , And 10 to 20% by volume of fluorinated chain ester,
The total content of ethylene carbonate and propylene carbonate in the non-aqueous solvent is 20 to 30% by volume, and the total content of dimethyl carbonate and fluorinated chain ester is 30 to 40% by volume.
A non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery or a lithium ion capacitor, characterized in that the flash point of the non-aqueous electrolyte solution is 20 ° C. or higher.
非水溶媒にリチウム塩が0.9〜1.5M(mol/L)の量にて溶解されている非水電解液において、
前記非水溶媒が、非水溶媒全体に対して、5〜25体積%のエチレンカーボネート、5〜25体積%のプロピレンカーボネート、20〜30体積%のジメチルカーボネート、20〜40体積%のメチルエチルカーボネート、および10〜20体積%のエチルプロピオネートを含有し、
前記非水溶媒中における、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの合計含有量が20〜30体積%であり、ジメチルカーボネートとエチルプロピオネートとの合計含有量が30〜40体積%であり、
前記非水電解液の引火点が20℃以上であることを特徴とするリチウム二次電池用又はリチウムイオンキャパシタ用非水電解液(ただし、非水溶媒にリチウム塩が1.1〜1.5M(mol/L)の量にて溶解されている非水電解液において、前記非水溶媒が、非水溶媒全体に対して、5〜20体積%のエチレンカーボネート、5〜25体積%のプロピレンカーボネート、20〜30体積%のジメチルカーボネート、10〜20体積%のエチルプロピオネート、および30〜40体積%のメチルエチルカーボネートを含有し、前記非水溶媒中における、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの合計含有量が20〜30体積%であり、ジメチルカーボネートとエチルプロピオネートとの合計含有量が30〜40体積%であり、前記非水電解液の引火点が20℃以上であることを特徴とするリチウム二次電池用又はリチウムイオンキャパシタ用非水電解液を除く。)
In a non-aqueous electrolyte solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent in an amount of 0.9 to 1.5 M (mol / L).
The non-aqueous solvent is 5 to 25% by volume of ethylene carbonate, 5 to 25% by volume of propylene carbonate, 20 to 30% by volume of dimethyl carbonate, and 20 to 40% by volume of methyl ethyl carbonate with respect to the whole non-aqueous solvent. , And containing 10 to 20% by volume of ethyl propionate,
The total content of ethylene carbonate and propylene carbonate in the non-aqueous solvent is 20 to 30% by volume, and the total content of dimethyl carbonate and ethyl propionate is 30 to 40% by volume.
A non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery or a lithium ion capacitor, characterized in that the ignition point of the non-aqueous electrolyte solution is 20 ° C. or higher (provided that a lithium salt is 1.1 to 1.5 M in a non-aqueous solvent). In the non-aqueous electrolyte solution dissolved in an amount of (mol / L), the non-aqueous solvent is 5 to 20% by volume of ethylene carbonate and 5 to 25% by volume of propylene carbonate with respect to the entire non-aqueous solvent. 20 to 30% by volume of dimethyl carbonate, 10 to 20% by volume of ethyl propionate, and 30 to 40% by volume of methyl ethyl carbonate, the total of ethylene carbonate and propylene carbonate in the non-aqueous solvent. The content is 20 to 30% by volume, the total content of dimethyl carbonate and ethyl propionate is 30 to 40% by volume, and the ignition point of the non-aqueous electrolyte solution is 20 ° C. or higher. Excludes non-aqueous electrolytes for lithium secondary batteries or lithium ion capacitors.)
前記フッ素化鎖状エステルが、2,2−ジフルオロエチルアセテート(DFEA)、2,2,2−トリフルオロエチルアセテート(TFEA)、2,2−ジフルオロエチルメチルカーボネート(DFEMC)、2,2,2−トリルオロエチルメチルカーボネート(TFEMC)、メチルトリフルオロアセテート、エチルトリフルオロアセテート、2,2−ジフルオロエチルトリフルオロアセテート、及び2,2,2−トリフルオロエチルトリフルオロアセテートからなる群より選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液。 The fluorinated chain ester is 2,2-difluoroethyl acetate (DFEA), 2,2,2-trifluoroethyl acetate (TFEA), 2,2-difluoroethyl methyl carbonate (DFEMC), 2,2,2. -Selected from the group consisting of triluoloethyl methyl carbonate (TFEMC), methyltrifluoroacetate, ethyltrifluoroacetate, 2,2-difluoroethyltrifluoroacetate, and 2,2,2-trifluoroethyltrifluoroacetate 1 The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1, which is characterized by having more than one species. 前記非水電解液の凝固点が−45℃以下である請求項1または2に記載のリチウム二次電池用又はリチウムイオンキャパシタ用非水電解液。 The non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery or a lithium ion capacitor according to claim 1 or 2, wherein the freezing point of the non-aqueous electrolyte solution is −45 ° C. or lower. さらに、非水溶媒全体に対し0.1〜5体積%の量にてビニレンカーボネートを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の非水電解液。 The non-aqueous electrolytic solution according to any one of claims 1 to 4, further comprising vinylene carbonate in an amount of 0.1 to 5% by volume based on the entire non-aqueous solvent. さらに、非水溶媒全体に対し1〜10体積%の量にてフルオロエチレンカーボネートを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の非水電解液。 The non-aqueous electrolytic solution according to any one of claims 1 to 5, further comprising a fluoroethylene carbonate in an amount of 1 to 10% by volume based on the total amount of the non-aqueous solvent. 前記リチウム塩が、LiPF、(FSONLi、LiPO、リチウム メチルサルフェート、リチウム エチルサルフェート、FSOLi、リチウム ジフルオロ(オキサラト)ボレート、リチウム テトラフルオロ(オキサラト)ホスフェート、リチウム ジフルオロビス(オキサラト)ホスフェート、及びリチウム ビス(オキサラト)ボレートからなる群より選ばれる1種以上を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の非水電解液。 The lithium salts are LiPF 6 , (FSO 2 ) 2 NLi, LiPO 2 F 2 , lithium methyl sulfate, lithium ethyl sulfate, FSO 3 Li, lithium difluoro (oxalat) borate, lithium tetrafluoro (oxalat) phosphate, lithium difluorobis. The non-aqueous electrolyte solution according to any one of claims 1 to 6, which comprises at least one selected from the group consisting of (oxalate) phosphate and lithium bis (oxalate) borate. 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リチウム二次電池において、該非水電解液が請求項1〜7のいずれか一項に記載の非水電解液であることを特徴とするリチウム二次電池。 The non-aqueous electrolytic solution according to any one of claims 1 to 7 in a lithium secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent. A lithium secondary battery characterized by being a liquid. 前記正極が、正極活物質として、リチウム複合金属酸化物およびリチウム含有オリビン型リン酸塩から選択される少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項8に記載のリチウム二次電池。 The lithium secondary battery according to claim 8, wherein the positive electrode contains at least one selected from a lithium composite metal oxide and a lithium-containing olivine-type phosphate as a positive electrode active material. 前記負極が、負極活物質として、リチウム金属、リチウム合金、リチウムを吸蔵および放出可能な炭素材料、スズ(単体)、スズ化合物、ケイ素(単体)、ケイ素化合物、ならびに、チタン酸リチウム化合物から選択される少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項8または9に記載のリチウム二次電池。 The negative electrode is selected from lithium metal, lithium alloy, a carbon material capable of occluding and releasing lithium, tin (elemental substance), tin compound, silicon (elemental substance), silicon compound, and lithium titanate compound as the negative electrode active material. The lithium secondary battery according to claim 8 or 9, wherein the lithium secondary battery comprises at least one of them. 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リチウムイオンキャパシタにおいて、該非水電解液が請求項1〜7のいずれか一項に記載の非水電解液であることを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。 The non-aqueous electrolyte solution according to any one of claims 1 to 7 in a lithium ion capacitor including a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent. A lithium ion capacitor characterized by being. 前記正極が、正極活物質として、活性炭を含むことを特徴とする請求項11に記載のリチウムイオンキャパシタ。 The lithium ion capacitor according to claim 11, wherein the positive electrode contains activated carbon as a positive electrode active material. 前記負極が、負極活物質として、リチウム金属、リチウム合金、リチウムを吸蔵および放出可能な炭素材料、スズ(単体)、スズ化合物、ケイ素(単体)、ケイ素化合物、ならびに、チタン酸リチウム化合物から選択される少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項11または12に記載のリチウムイオンキャパシタ。 The negative electrode is selected from lithium metal, lithium alloy, a carbon material capable of occluding and releasing lithium, tin (elemental substance), tin compound, silicon (elemental substance), silicon compound, and lithium titanate compound as the negative electrode active material. The lithium ion capacitor according to claim 11 or 12, which comprises at least one of the above.
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