JP6897264B2 - Electrolyte, electrochemical device, lithium ion secondary battery and module - Google Patents

Electrolyte, electrochemical device, lithium ion secondary battery and module Download PDF

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Description

本発明は、電解液、電気化学デバイス、リチウムイオン二次電池及びモジュールに関する。 The present invention relates to electrolytes, electrochemical devices, lithium ion secondary batteries and modules.

近年の電気製品の軽量化、小型化にともない、高いエネルギー密度をもつリチウムイオン二次電池等の電気化学デバイスの開発が進められている。また、リチウムイオン二次電池等の電気化学デバイスの適用分野が拡大するにつれて特性の改善が要望されている。特に今後、車載用にリチウムイオン二次電池が使われた場合、電池特性の改善はますます重要となる。 With the recent weight reduction and miniaturization of electrical products, the development of electrochemical devices such as lithium ion secondary batteries having high energy density is being promoted. Further, as the application fields of electrochemical devices such as lithium ion secondary batteries expand, improvement of characteristics is required. Especially in the future, when lithium-ion secondary batteries are used for automobiles, improvement of battery characteristics will become more and more important.

リチウムイオン二次電池には、初期容量、レート特性、サイクル特性、高温保存特性、低温特性、連続充電特性、自己放電特性、過充電防止特性等の様々な特性が必要とされ、これらの特性を改良するために種々の添加剤を電解液に含有させる方法が検討されている。 Lithium-ion secondary batteries are required to have various characteristics such as initial capacity, rate characteristics, cycle characteristics, high-temperature storage characteristics, low-temperature characteristics, continuous charging characteristics, self-discharge characteristics, and overcharge prevention characteristics. A method of incorporating various additives into the electrolytic solution for improvement is being studied.

例えば、特許文献1には、炭酸エステル、エーテル及びラクトンからなる群から選ばれる少なくとも1種の非水系溶媒を主体とする溶媒にリチウム塩を溶解してなる電解液において、ジカルボン酸ジエステル(但しシュウ酸ジエステル及びコハク酸ジエステルを除く)又はその誘導体を上記溶媒に対して0.1〜5重量%の割合で含有することを特徴とする電解液が記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a dicarboxylic acid diester (provided that Shu) in an electrolytic solution prepared by dissolving a lithium salt in a solvent mainly composed of at least one non-aqueous solvent selected from the group consisting of carbonic acid ester, ether and lactone. An electrolytic solution characterized by containing 0.1 to 5% by weight of an acid diester (excluding an acid diester and a succinic acid diester) or a derivative thereof with respect to the above solvent is described.

特開2002−367673号公報JP-A-2002-376673

しかし、電気化学デバイスの特性をより改善することが求められている。特に、従来の電解液を用いた電気化学デバイスは、サイクル時のガス発生や容量低下の点で改善の余地があった。 However, there is a need to further improve the properties of electrochemical devices. In particular, the conventional electrochemical device using an electrolytic solution has room for improvement in terms of gas generation and capacity reduction during a cycle.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、電気化学デバイスのサイクル時に生じるガス発生及び容量低下を抑制することができる電解液、及び、該電解液を備える電気化学デバイスを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and provides an electrolytic solution capable of suppressing gas generation and capacity decrease generated during a cycle of an electrochemical device, and an electrochemical device including the electrolytic solution. With the goal.

本発明者らは、特定構造を有する化合物を含む電解液が、電気化学デバイスのサイクル時に生じるガス発生及び容量低下を抑制することができることを見いだし、本発明に到達した。 The present inventors have found that an electrolytic solution containing a compound having a specific structure can suppress gas generation and volume reduction that occur during the cycle of an electrochemical device, and have arrived at the present invention.

すなわち本発明は、溶媒、及び、下記一般式(1−1):

Figure 0006897264
(式中、R及びRは、同一又は異なって、直鎖若しくは分岐鎖の炭素数1〜4のアルキル基、又は、直鎖若しくは分岐鎖の炭素数2〜6のアルケニル基であり、前記アルキル基及びアルケニル基は、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよい。R及びRは、同一又は異なって、−H、−F、直鎖若しくは分岐鎖の炭素数1〜4のアルキル基、又は、直鎖若しくは分岐鎖の炭素数2〜6のアルケニル基であり、前記アルキル基及びアルケニル基は、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよい。ただし、R及びRの少なくとも一方は、−F、前記アルキル基又はアルケニル基である。式中の波線はシス配置又はトランス配置のいずれかを示す。)で示される化合物(1−1)、及び、
下記一般式(1−2):
Figure 0006897264
(式中、R及びRは、同一又は異なって、直鎖又は分岐鎖の炭素数1〜12のアルキレン基であり、前記アルキレン基は、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよく、1個以上の二重結合を含んでいてもよい。)で示される化合物(1−2)からなる群より選択される少なくとも1種の化合物(1)を含むことを特徴とする電解液である。 That is, the present invention describes a solvent and the following general formula (1-1):
Figure 0006897264
(In the formula, R 1 and R 4 are the same or different alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms in the linear or branched chain, or alkenyl groups having 2 to 6 carbon atoms in the linear or branched chain. The alkyl group and alkenyl group may be substituted with one or more fluorine atoms. R 2 and R 3 are the same or different, and have 1 to 1 carbon atoms in the -H, -F, linear or branched chain. 4 alkyl group, or a straight or branched chain alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, said alkyl and alkenyl groups may be substituted by one or more fluorine atoms. However, R 2 And at least one of R 3 is -F, said alkyl group or alkenyl group. Wavy lines in the formula indicate either cis or trans configuration), and compound (1-1).
The following general formula (1-2):
Figure 0006897264
(In the formula, R 5 and R 6 are the same or different alkylene groups having 1 to 12 carbon atoms in the linear or branched chain, even if the alkylene group is substituted with one or more fluorine atoms. An electrolytic solution characterized by containing at least one compound (1) selected from the group consisting of the compound (1-2) represented by (may contain one or more double bonds). Is.

本発明の電解液は、上記一般式(1−1)におけるR及びRの少なくとも一方が−H又は−Fであることが好ましい。 In the electrolytic solution of the present invention, it is preferable that at least one of R 2 and R 3 in the above general formula (1-1) is −H or −F.

上記化合物(1)の含有量は、上記溶媒に対して、0.0001〜10質量%であることが好ましい。 The content of the compound (1) is preferably 0.0001 to 10% by mass with respect to the solvent.

本発明の電解液は、更に、電解質塩を含むことが好ましい。 The electrolytic solution of the present invention preferably further contains an electrolyte salt.

本発明はまた、上記電解液を備えることを特徴とする電気化学デバイスでもある。本発明は更に、上記電解液を備えることを特徴とするリチウムイオン二次電池でもある。
本発明はそして、上記電気化学デバイス、又は、上記リチウムイオン二次電池を備えることを特徴とするモジュールでもある。
The present invention is also an electrochemical device characterized by comprising the above-mentioned electrolytic solution. The present invention is also a lithium ion secondary battery characterized by comprising the above electrolytic solution.
The present invention is also a module comprising the electrochemical device or the lithium ion secondary battery.

本発明の電解液は、上記構成を有することによって、電気化学デバイスのサイクル時に生じるガス発生及び容量低下を抑制することができる。上記電解液を備える電気化学デバイスは、サイクル時に生じるガス発生及び容量低下が抑制されたものである。 By having the above-mentioned structure, the electrolytic solution of the present invention can suppress gas generation and capacity decrease that occur during the cycle of the electrochemical device. The electrochemical device provided with the electrolytic solution has suppressed gas generation and capacity reduction that occur during the cycle.

以下、本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described.

本発明の電解液は、下記一般式(1−1):

Figure 0006897264
(式中、R及びRは、同一又は異なって、直鎖若しくは分岐鎖の炭素数1〜4のアルキル基、又は、直鎖若しくは分岐鎖の炭素数2〜6のアルケニル基であり、前記アルキル基及びアルケニル基は、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよい。R及びRは、同一又は異なって、−H、−F、直鎖若しくは分岐鎖の炭素数1〜4のアルキル基、又は、直鎖若しくは分岐鎖の炭素数2〜6のアルケニル基であり、前記アルキル基及びアルケニル基は、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよい。ただし、R及びRの少なくとも一方は、−F、前記アルキル基又は前記アルケニル基である。式中の波線はシス配置又はトランス配置のいずれかを示す。)で示される化合物(1−1)、及び、下記一般式(1−2):
Figure 0006897264
(式中、R及びRは、同一又は異なって、直鎖又は分岐鎖の炭素数1〜12のアルキレン基であり、前記アルキレン基は、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよく、1個以上の二重結合を含んでいてもよい。)で示される化合物(1−2)からなる群より選択される少なくとも1種の化合物(1)を含む。 The electrolytic solution of the present invention has the following general formula (1-1):
Figure 0006897264
(In the formula, R 1 and R 4 are the same or different alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms in the linear or branched chain, or alkenyl groups having 2 to 6 carbon atoms in the linear or branched chain. The alkyl group and alkenyl group may be substituted with one or more fluorine atoms. R 2 and R 3 are the same or different, and have 1 to 1 carbon atoms in the -H, -F, linear or branched chain. 4 alkyl group, or a straight or branched chain alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, said alkyl and alkenyl groups may be substituted by one or more fluorine atoms. However, R 2 And at least one of R 3 is -F, the alkyl group or the alkenyl group. The wavy line in the formula indicates either the cis or trans configuration), and the compound (1-1). The following general formula (1-2):
Figure 0006897264
(In the formula, R 5 and R 6 are the same or different alkylene groups having 1 to 12 carbon atoms in the linear or branched chain, even if the alkylene group is substituted with one or more fluorine atoms. It often comprises at least one compound (1) selected from the group consisting of the compounds (1-2) represented by (which may contain one or more double bonds).

上記一般式(1−1)で示される化合物(1−1)は、電気化学デバイスのサイクル時に生じるガス発生及び容量低下をより一層抑制できる点で好ましい。
上記一般式(1−1)のR、R、R及びRにおいて、上記アルキル基の炭素数は、それぞれ、1〜3であることが好ましく、1又は2であることがより好ましい。
上記アルキル基として具体的には、CH−、CHCH−、CF−、CFCF−等が挙げられる。中でも、CH−及びCHCH−からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
The compound (1-1) represented by the general formula (1-1) is preferable because it can further suppress gas generation and capacity reduction that occur during the cycle of the electrochemical device.
In R 1 , R 2 , R 3 and R 4 of the general formula (1-1), the carbon number of the alkyl group is preferably 1 to 3 and more preferably 1 or 2, respectively. ..
Specific examples of the alkyl group include CH 3- , CH 3 CH 2- , CF 3- , CF 3 CF 2- and the like. Among them, at least one selected from the group consisting of CH 3 − and CH 3 CH 2 − is preferable.

上記一般式(1−1)のR、R、R及びRにおいて、上記アルケニル基の炭素数は、それぞれ、2〜4であることが好ましく、2又は3であることがより好ましい。
上記アルケニル基として具体的には、CH=CH−、CH=CHCH−、CFCH=CH−等が挙げられる。中でも、CH=CH−及びCH=CHCH−からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
In R 1 , R 2 , R 3 and R 4 of the general formula (1-1), the carbon number of the alkenyl group is preferably 2 to 4, and more preferably 2 or 3, respectively. ..
Specific examples of the alkenyl group include CH 2 = CH −, CH 2 = CH CH 2 −, CF 3 CH = CH − and the like. Among them, CH 2 = CH- and CH 2 = CHCH 2 - at least one member selected from the group consisting of is preferred.

電気化学デバイスのサイクル時に生じるガス発生及び容量低下をより一層抑制できることから、上記一般式(1−1)におけるR及びRの少なくとも一方は、−H又は−Fであることがより好ましく、R及びRの少なくとも一方が−Fであることがより好ましい。
また、ガス発生及び容量低下を抑制する観点から、R及びRの一方が−Fであり、他方が−Hであることも好ましい。
It is more preferable that at least one of R 2 and R 3 in the above general formula (1-1) is −H or −F because the gas generation and capacity decrease that occur during the cycle of the electrochemical device can be further suppressed. It is more preferable that at least one of R 2 and R 3 is −F.
Further, from the viewpoint of suppressing gas generation and capacity decrease, it is also preferable that one of R 2 and R 3 is −F and the other is −H.

一般式(1−1)で示される化合物(1−1)の具体例としては、下記式(A1)〜(A4)で示される化合物が挙げられる。

Figure 0006897264
Specific examples of the compound (1-1) represented by the general formula (1-1) include compounds represented by the following formulas (A1) to (A4).
Figure 0006897264

上記一般式(1−2)で示される化合物(1−2)は、電気化学デバイスのサイクル時に生じるガス発生をより一層抑制できる点で好ましい。
上記一般式(1−2)において、上記アルキレン基の炭素数は、1〜8であることが好ましく、1〜6であることがより好ましく、1〜4であることが更に好ましい。
上記一般式(1−2)のR及びRにおいて、アルキレン基としては、−CHCH−、−CH−、−CHCHCH−、−CHCHFCH−、−CHCFCH−、−CHCH(CF)CH−等が挙げられる。中でも、−CHCH−及び−CHCHCH−からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、−CHCH−がより好ましい。
The compound (1-2) represented by the general formula (1-2) is preferable in that the gas generation generated during the cycle of the electrochemical device can be further suppressed.
In the general formula (1-2), the alkylene group preferably has 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and even more preferably 1 to 4 carbon atoms.
In R 5 and R 6 in the general formula (1-2), the alkylene group, -CH 2 CH 2 -, - CH 2 -, - CH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 CHFCH 2 -, - CH 2 CF 2 CH 2 −, −CH 2 CH (CF 3 ) CH 2 − and the like can be mentioned. Among them, at least one selected from the group consisting of −CH 2 CH 2 − and −CH 2 CH 2 CH 2 − is preferable, and −CH 2 CH 2 − is more preferable.

一般式(1−2)で示される化合物(1−2)の具体例としては、下記式(A5)で示される化合物が挙げられる。

Figure 0006897264
Specific examples of the compound (1-2) represented by the general formula (1-2) include a compound represented by the following formula (A5).
Figure 0006897264

電気化学デバイスのサイクル時に生じるガス発生及び容量低下をより一層抑制できることから、上記化合物(1)は、式(A1)、式(A2)、式(A3)、式(A4)及び式(A5)で示される化合物からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、式(A1)、式(A2)及び式(A3)で示される化合物からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、式(A1)及び式(A2)で示される化合物からなる群より選択される少なくとも1種が更に好ましい。 The above compounds (1) are represented by the formulas (A1), (A2), formulas (A3), formulas (A4) and formulas (A5) because the gas generation and capacity reduction that occur during the cycle of the electrochemical device can be further suppressed. At least one selected from the group consisting of the compounds represented by the formula (A1), (A2) and (A3) is more preferable, and at least one selected from the group consisting of the compounds represented by the formula (A3) is more preferable. At least one selected from the group consisting of the compounds represented by (A1) and (A2) is more preferable.

化合物(1)の含有量は、溶媒に対して、0.0001〜10質量%であることが好ましい。化合物(1)の含有量が上記範囲であることによって、電気化学デバイスのサイクル時に生じるガス発生及び容量低下をより一層抑制できる。化合物(1)の含有量は、溶媒に対して、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、0.5質量%以上が特に好ましい。また、7質量%以下がより好ましく、5質量%以下が更に好ましく、3質量%以下が特に好ましい。 The content of compound (1) is preferably 0.0001 to 10% by mass with respect to the solvent. When the content of the compound (1) is in the above range, gas generation and volume reduction that occur during the cycle of the electrochemical device can be further suppressed. The content of the compound (1) is more preferably 0.01% by mass or more, further preferably 0.1% by mass or more, and particularly preferably 0.5% by mass or more with respect to the solvent. Further, 7% by mass or less is more preferable, 5% by mass or less is further preferable, and 3% by mass or less is particularly preferable.

上記化合物(1)は従来公知の方法で合成することができる。例えば、上記化合物(A1)は、特表昭62−500299号公報に記載された方法で合成できる。 The compound (1) can be synthesized by a conventionally known method. For example, the above compound (A1) can be synthesized by the method described in Japanese Patent Publication No. 62-500299.

本発明の電解液は、溶媒を含む。 The electrolytic solution of the present invention contains a solvent.

上記溶媒は、カーボネートを含むことが好ましい。
上記溶媒は、環状カーボネート又は鎖状カーボネートを含むことができる。
上記環状カーボネートは、非フッ素化環状カーボネートであってもよいし、フッ素化環状カーボネートであってもよい。
上記鎖状カーボネートは、非フッ素化鎖状カーボネートであってもよいし、フッ素化鎖状カーボネートであってもよい。
上記溶媒は、非フッ素化飽和環状カーボネート、フッ素化飽和環状カーボネート、フッ素化鎖状カーボネート及び非フッ素化鎖状カーボネートからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
The solvent preferably contains carbonate.
The solvent can include cyclic carbonate or chain carbonate.
The cyclic carbonate may be a non-fluorinated cyclic carbonate or a fluorinated cyclic carbonate.
The chain carbonate may be a non-fluorinated chain carbonate or a fluorinated chain carbonate.
The solvent preferably contains at least one selected from the group consisting of non-fluorinated saturated cyclic carbonate, fluorinated saturated cyclic carbonate, fluorinated chain carbonate and non-fluorinated chain carbonate.

上記非フッ素化飽和環状カーボネートとしては、炭素数2〜4のアルキレン基を有する非フッ素化飽和環状カーボネートが挙げられる。 Examples of the non-fluorinated saturated cyclic carbonate include non-fluorinated saturated cyclic carbonate having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms.

なかでも、上記非フッ素化飽和環状カーボネートとしては、誘電率が高く、粘度が好適となる点で、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、及び、ブチレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。 Among them, at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate is preferable as the non-fluorinated saturated cyclic carbonate in that the dielectric constant is high and the viscosity is preferable.

上記非フッ素化飽和環状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 As the non-fluorinated saturated cyclic carbonate, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio.

上記非フッ素化飽和環状カーボネートの含有量は、上記溶媒に対して5〜80体積%であることが好ましく、20〜50体積%であることがより好ましく、30〜40体積%であることが更に好ましい。 The content of the non-fluorinated saturated cyclic carbonate is preferably 5 to 80% by volume, more preferably 20 to 50% by volume, and further preferably 30 to 40% by volume with respect to the solvent. preferable.

上記非フッ素化鎖状カーボネートとしては、例えば、CHOCOOCH(ジメチルカーボネート:DMC)、CHCHOCOOCHCH(ジエチルカーボネート:DEC)、CHCHOCOOCH(エチルメチルカーボネート:EMC)、CHOCOOCHCHCH(メチルプロピルカーボネート)、メチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、エチルブチルカーボネート等の炭化水素系鎖状カーボネートが挙げられる。なかでも、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート及びジメチルカーボネートからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。 Examples of the non-fluorinated chain carbonate include CH 3 OCOOCH 3 (dimethyl carbonate: DMC), CH 3 CH 2 OCOOCH 2 CH 3 (diethyl carbonate: DEC), and CH 3 CH 2 OCOOCH 3 (ethyl methyl carbonate: EMC). ), CH 3 OCOOCH 2 CH 2 CH 3 (methylpropyl carbonate), methylbutyl carbonate, ethylpropyl carbonate, ethylbutyl carbonate and other hydrocarbon-based chain carbonates. Among them, at least one selected from the group consisting of ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate and dimethyl carbonate is preferable.

上記非フッ素化鎖状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 As the non-fluorinated chain carbonate, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio.

上記非フッ素化鎖状カーボネートの含有量は、上記溶媒に対して20〜95体積%であることが好ましく、50〜80体積%であることがより好ましく、60〜70体積%であることが更に好ましい。 The content of the non-fluorinated chain carbonate is preferably 20 to 95% by volume, more preferably 50 to 80% by volume, and further preferably 60 to 70% by volume with respect to the solvent. preferable.

上記溶媒は、上記非フッ素化鎖状カーボネート及び上記非フッ素化環状カーボネートからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、上記非フッ素化鎖状カーボネート及び上記非フッ素化環状カーボネートの両方を含むことがより好ましい。この組成の溶媒を含有する電解液は、比較的低電圧で使用される電気化学デバイスに好適に利用できる。 The solvent preferably contains at least one selected from the group consisting of the non-fluorinated chain carbonate and the non-fluorinated cyclic carbonate, and both the non-fluorinated chain carbonate and the non-fluorinated cyclic carbonate. It is more preferable to include. An electrolytic solution containing a solvent having this composition can be suitably used for an electrochemical device used at a relatively low voltage.

上記溶媒は、上記非フッ素化飽和環状カーボネート及び上記非フッ素化鎖状カーボネートを合計で、20〜100体積%含むことが好ましく、30〜95体積%含むことがより好ましく、50〜90体積%含むことが更に好ましい。 The solvent preferably contains the non-fluorinated saturated cyclic carbonate and the non-fluorinated chain carbonate in a total amount of 20 to 100% by volume, more preferably 30 to 95% by volume, and 50 to 90% by volume. Is even more preferable.

上記電解液が上記非フッ素化鎖状カーボネート及び上記非フッ素化環状カーボネートの両方を含む場合、上記非フッ素化環状カーボネートと上記非フッ素化鎖状カーボネートとの体積比としては、5/95〜95/5が好ましく、10/90以上がより好ましく、20/80以上が更に好ましく、30/70以上が特に好ましく、90/10以下がより好ましく、60/40以下が更に好ましい。 When the electrolytic solution contains both the non-fluorinated chain carbonate and the non-fluorinated cyclic carbonate, the volume ratio of the non-fluorinated cyclic carbonate to the non-fluorinated chain carbonate is 5/95 to 95. / 5 is preferable, 10/90 or more is more preferable, 20/80 or more is further preferable, 30/70 or more is particularly preferable, 90/10 or less is more preferable, and 60/40 or less is further preferable.

上記溶媒が上記非フッ素化鎖状カーボネート及び上記非フッ素化環状カーボネートからなる群より選択される少なくとも1種を含む場合、本発明の電解液は、添加剤として、上記フッ素化飽和環状カーボネートを含むこともできる。この場合の上記フッ素化飽和環状カーボネートの含有量としては、上記溶媒に対して、0.1〜5質量%が好ましい。 When the solvent contains at least one selected from the group consisting of the non-fluorinated chain carbonate and the non-fluorinated cyclic carbonate, the electrolytic solution of the present invention contains the fluorinated saturated cyclic carbonate as an additive. You can also do it. In this case, the content of the fluorinated saturated cyclic carbonate is preferably 0.1 to 5% by mass with respect to the solvent.

上記溶媒は、非フッ素化飽和環状エステル及び非フッ素化鎖状エステルからなる群より選択される少なくとも1種を含んでもよい。 The solvent may contain at least one selected from the group consisting of non-fluorinated saturated cyclic esters and non-fluorinated chain esters.

非フッ素化飽和環状エステルとしては、炭素数2〜4のアルキレン基を有する非フッ素化飽和環状カーボネートが挙げられる。 Examples of the non-fluorinated saturated cyclic ester include a non-fluorinated saturated cyclic carbonate having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms.

炭素数2〜4のアルキレン基を有する非フッ素化飽和環状カーボネートの具体的な例としては、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトンが挙げられる。なかでも、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトンがリチウムイオン解離度の向上及び負荷特性向上の点から特に好ましい。 Specific examples of the non-fluorinated saturated cyclic carbonate having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms include β-propiolactone, γ-butyrolactone, and δ-valerolactone. Of these, γ-butyrolactone and δ-valerolactone are particularly preferable from the viewpoint of improving the degree of lithium ion dissociation and improving the load characteristics.

非フッ素化飽和環状エステルは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 As the non-fluorinated saturated cyclic ester, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio.

非フッ素化鎖状エステルとしては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル等が挙げられる。 Examples of the non-fluorinated chain ester include methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, butyl propionate and the like.

なかでも、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピルが好ましく、特に好ましくはプロピオン酸エチルである。 Of these, ethyl propionate and propyl propionate are preferable, and ethyl propionate is particularly preferable.

非フッ素化鎖状エステルは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 As the non-fluorinated chain ester, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio.

非フッ素化飽和環状エステルは、溶媒に対して、0〜90体積%であることが好ましく、0.001〜90体積%であることがより好ましく、1〜60体積%であることが更に好ましく、5〜40体積%であることが特に好ましい。
非フッ素化鎖状エステルは、溶媒に対して、0〜90体積%であることが好ましく、0.001〜90体積%であることがより好ましく、1〜60体積%であることが更に好ましく、5〜40体積%であることが特に好ましい。
また、非フッ素化飽和環状エステル及び非フッ素化鎖状エステルの合計が、溶媒に対し、0〜90体積%であることが好ましく、1〜60体積%であることがより好ましく、5〜40体積%であることが更に好ましい。
The non-fluorinated saturated cyclic ester is preferably 0 to 90% by volume, more preferably 0.001 to 90% by volume, still more preferably 1 to 60% by volume, based on the solvent. It is particularly preferably 5 to 40% by volume.
The non-fluorinated chain ester is preferably 0 to 90% by volume, more preferably 0.001 to 90% by volume, still more preferably 1 to 60% by volume, based on the solvent. It is particularly preferably 5 to 40% by volume.
The total amount of the non-fluorinated saturated cyclic ester and the non-fluorinated chain ester is preferably 0 to 90% by volume, more preferably 1 to 60% by volume, and 5 to 40% by volume with respect to the solvent. It is more preferably%.

上記フッ素化飽和環状カーボネートは、フッ素原子が付加した飽和環状カーボネートであり、具体的には、下記一般式(A): The fluorinated saturated cyclic carbonate is a saturated cyclic carbonate to which a fluorine atom is added. Specifically, the following general formula (A):

Figure 0006897264
(式中、X〜Xは同じか又は異なり、それぞれ−H、−CH、−C、−F、エーテル結合を有してもよいフッ素化アルキル基、又は、エーテル結合を有してもよいフッ素化アルコキシ基を表す。ただし、X〜Xの少なくとも1つは、−F、エーテル結合を有してもよいフッ素化アルキル基、又は、エーテル結合を有してもよいフッ素化アルコキシ基である。)で示される化合物が挙げられる。上記フッ素化アルキル基とは、−CF、−CFH、−CHF等である。
Figure 0006897264
(In the formula, X 1 to X 4 are the same or different, and each has an -H, -CH 3 , -C 2 H 5 , -F, a fluorinated alkyl group which may have an ether bond, or an ether bond. a represents an even better fluorinated alkoxy group. provided that at least one of X 1 to X 4 are, -F, good fluorinated alkyl group which may have an ether bond, or may have an ether bond It is a good fluorinated alkoxy group.). The fluorinated alkyl group is -CF 3 , -CF 2 H, -CH 2 F, or the like.

上記フッ素化飽和環状カーボネートを含むと、本発明の電解液を高電圧リチウムイオン二次電池等に適用した場合電解液の耐酸化性が向上し、安定で優れた充放電特性が得られる。
なお、本明細書中で「エーテル結合」は、−O−で表される結合である。
When the above-mentioned fluorinated saturated cyclic carbonate is contained, when the electrolytic solution of the present invention is applied to a high-voltage lithium ion secondary battery or the like, the oxidation resistance of the electrolytic solution is improved, and stable and excellent charge / discharge characteristics can be obtained.
In the present specification, the “ether bond” is a bond represented by −O−.

本発明の電解液は、高電圧下でも好適に使用できる点で、上記フッ素化飽和環状カーボネートを含むことが好ましい。 The electrolytic solution of the present invention preferably contains the above-mentioned fluorinated saturated cyclic carbonate because it can be suitably used even under a high voltage.

誘電率、耐酸化性が良好な点から、X〜Xの1つ又は2つが、−F、エーテル結合を有してもよいフッ素化アルキル基、又は、エーテル結合を有してもよいフッ素化アルコキシ基であることが好ましい。 Dielectric constant, the oxidation resistance is good point, X 1 one to X 4 or two, -F, good fluorinated alkyl group which may have an ether bond, or may have an ether bond It is preferably a fluorinated alkoxy group.

低温での粘性の低下、引火点の上昇、更には電解質塩の溶解性の向上が期待できることから、X〜Xは、−H、−F、フッ素化アルキル基(a)、エーテル結合を有するフッ素化アルキル基(b)、又は、フッ素化アルコキシ基(c)であることが好ましい。 Decrease in viscosity at low temperatures, increased flash point, since the more can be expected to improve the solubility of an electrolyte salt, X 1 to X 4 are, -H, -F, a fluorinated alkyl group (a), an ether bond It is preferably an alkyl fluorinated group (b) or an alkoxy fluorinated group (c).

上記フッ素化アルキル基(a)は、アルキル基が有する水素原子の少なくとも1つをフッ素原子で置換したものである。フッ素化アルキル基(a)の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜17がより好ましく、1〜7が更に好ましく、1〜5が特に好ましい。
炭素数が大きくなりすぎると低温特性が低下したり、電解質塩の溶解性が低下したりするおそれがあり、炭素数が少な過ぎると、電解質塩の溶解性の低下、放電効率の低下、更には粘性の増大等がみられることがある。
The fluorinated alkyl group (a) is obtained by substituting at least one hydrogen atom of the alkyl group with a fluorine atom. The fluorinated alkyl group (a) preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 17 carbon atoms, further preferably 1 to 7 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 5 carbon atoms.
If the carbon number is too large, the low temperature characteristics may be deteriorated or the solubility of the electrolyte salt may be lowered. If the carbon number is too small, the solubility of the electrolyte salt may be lowered, the discharge efficiency may be lowered, and further, the solubility of the electrolyte salt may be lowered. Increased viscosity may be seen.

上記フッ素化アルキル基(a)のうち、炭素数が1のものとしては、CFH−、CFH−、CF−が挙げられる。特に、CFH−又はCF−が高温保存特性上好ましい。 Among the above fluorinated alkyl groups (a), those having 1 carbon atom include CFH 2- , CF 2 H-, and CF 3- . In particular, CF 2 H − or CF 3 − is preferable in terms of high temperature storage characteristics.

上記フッ素化アルキル基(a)のうち、炭素数が2以上のものとしては、下記一般式(a−1):
−R− (a−1)
(式中、Rはフッ素原子を有していてもよい炭素数1以上のアルキル基;Rはフッ素原子を有していてもよい炭素数1〜3のアルキレン基;ただし、R及びRの少なくとも一方はフッ素原子を有している)で示されるフッ素化アルキル基が、電解質塩の溶解性が良好な点から好ましく例示できる。
なお、R及びRは、更に、炭素原子、水素原子及びフッ素原子以外の、その他の原子を有していてもよい。
Among the above fluorinated alkyl groups (a), those having 2 or more carbon atoms are selected from the following general formula (a-1):
R 1 − R 2 − (a-1)
(In the formula, R 1 is an alkyl group having 1 or more carbon atoms which may have a fluorine atom; R 2 is an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms which may have a fluorine atom; however, R 1 and The alkyl fluorinated group represented by (at least one of R 2 has a fluorine atom) can be preferably exemplified from the viewpoint of good solubility of the electrolyte salt.
In addition, R 1 and R 2 may further have other atoms other than carbon atom, hydrogen atom and fluorine atom.

は、フッ素原子を有していてもよい炭素数1以上のアルキル基である。Rとしては、炭素数1〜16の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましい。Rの炭素数としては、1〜6がより好ましく、1〜3が更に好ましい。 R 1 is an alkyl group having 1 or more carbon atoms which may have a fluorine atom. As R 1, a linear or branched alkyl group having 1 to 16 carbon atoms is preferable. The number of carbon atoms of R 1 is more preferably 1 to 6, and even more preferably 1 to 3.

として、具体的には、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基として、CH−、CHCH−、CHCHCH−、CHCHCHCH−、 As R 1 , specifically, as a linear or branched alkyl group, CH 3 −, CH 3 CH 2 −, CH 3 CH 2 CH 2 −, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 −,

Figure 0006897264
Figure 0006897264

等が挙げられる。 And so on.

また、Rがフッ素原子を有する直鎖状のアルキル基である場合、CF−、CFCH−、CFCF−、CFCHCH−、CFCFCH−、CFCFCF−、CFCHCF−、CFCHCHCH−、CFCFCHCH−、CFCHCFCH−、CFCFCFCH−、CFCFCFCF−、CFCFCHCF−、CFCHCHCHCH−、CFCFCHCHCH−、CFCHCFCHCH−、CFCFCFCHCH−、CFCFCFCFCH−、CFCFCHCFCH−、CFCFCHCHCHCH−、CFCFCFCFCHCH−、CFCFCHCFCHCH−、HCF−、HCFCH−、HCFCF−、HCFCHCH−、HCFCFCH−、HCFCHCF−、HCFCFCHCH−、HCFCHCFCH−、HCFCFCFCF−、HCFCFCHCHCH−、HCFCHCFCHCH−、HCFCFCFCFCH−、HCFCFCFCFCHCH−、FCH−、FCHCH−、FCHCF−、FCHCFCH−、FCHCFCF−、CHCFCH−、CHCFCF−、CHCFCHCF−、CHCFCFCF−、CHCHCFCF−、CHCFCHCFCH−、CHCFCFCFCH−、CHCFCFCHCH−、CHCHCFCFCH−、CHCFCHCFCHCH−、CHCFCHCFCHCH−、HCFClCFCH−、HCFCFClCH−、HCFCFClCFCFClCH−、HCFClCFCFClCFCH−等が挙げられる。 When R 1 is a linear alkyl group having a fluorine atom, CF 3- , CF 3 CH 2- , CF 3 CF 2- , CF 3 CH 2 CH 2- , CF 3 CF 2 CH 2- , CF 3 CF 2 CF 2- , CF 3 CH 2 CF 2- , CF 3 CH 2 CH 2 CH 2- , CF 3 CF 2 CH 2 CH 2- , CF 3 CH 2 CF 2 CH 2- , CF 3 CF 2 CF 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 −, CF 3 CF 2 CH 2 CF 2 −, CF 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CH 2 CH 2 CH 2 − , CF 3 CH 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CH 2 CF 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CH 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, HCF 2 −, HCF 2 CH 2 − , HCF 2 CF 2 −, HCF 2 CH 2 CH 2 −, HCF 2 CF 2 CH 2 −, HCF 2 CH 2 CF 2 −, HCF 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, HCF 2 CH 2 CF 2 CH 2 − , HCF 2 CF 2 CF 2 CF 2- , HCF 2 CF 2 CH 2 CH 2 CH 2- , HCF 2 CH 2 CF 2 CH 2 CH 2- , HCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2- , HCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 CH 2- , FCH 2- , FCH 2 CH 2- , FCH 2 CF 2- , FCH 2 CF 2 CH 2- , FCH 2 CF 2 CF 2- , CH 3 CF 2 CH 2- , CH 3 CF 2 CF 2 −, CH 3 CF 2 CH 2 CF 2 −, CH 3 CF 2 CF 2 CF 2 −, CH 3 CH 2 CF 2 CF 2 −, CH 3 CF 2 CH 2 CF 2 CH 2 − , CH 3 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 −, CH 3 CF 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, CH 3 CH 2 CF 2 CF 2 CH 2 −, CH 3 CF 2 CH 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, CH 3 CF 2 CH 2 CF 2 CH 2 CH 2- , HCFClCF 2 CH 2- , HCF 2 CFClCH 2- , HCF 2 CFClCF 2 CFClCH 2- , HCFClCF 2 CFClCF 2 CH 2- and the like can be mentioned.

また、Rがフッ素原子を有する分岐鎖状のアルキル基である場合、 When R 1 is a branched-chain alkyl group having a fluorine atom,

Figure 0006897264
Figure 0006897264

Figure 0006897264
Figure 0006897264

等が好ましく挙げられる。ただし、CH−やCF−という分岐を有していると粘性が高くなりやすいため、その数は少ない(1個)かゼロであることがより好ましい。 Etc. are preferably mentioned. However, if it has a branch of CH 3- or CF 3- , the viscosity tends to be high, so the number is more preferably small (1) or zero.

はフッ素原子を有していてもよい炭素数1〜3のアルキレン基である。Rは、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。このような直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基を構成する最小構造単位の一例を下記に示す。Rはこれらの単独又は組合せで構成される。 R 2 is an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms which may have a fluorine atom. R 2 may be linear or branched. An example of the smallest structural unit constituting such a linear or branched alkylene group is shown below. R 2 is composed of these alone or in combination.

(i)直鎖状の最小構造単位:
−CH−、−CHF−、−CF−、−CHCl−、−CFCl−、−CCl
(I) Linear minimum structural unit:
-CH 2 -, - CHF -, - CF 2 -, - CHCl -, - CFCl -, - CCl 2 -

(ii)分岐鎖状の最小構造単位: (Ii) Branched chain minimum structural unit:

Figure 0006897264
Figure 0006897264

なお、以上の例示のなかでも、塩基による脱HCl反応が起こらず、より安定なことから、Clを含有しない構成単位から構成されることが好ましい。 Among the above examples, it is preferable that the unit is composed of a Cl-free structural unit because the dehydrochloric acid reaction by a base does not occur and it is more stable.

は、直鎖状である場合には、上述した直鎖状の最小構造単位のみからなるものであり、なかでも−CH−、−CHCH−又は−CF−が好ましい。電解質塩の溶解性をより一層向上させることができる点から、−CH−又は−CHCH−がより好ましい。 When R 2 is linear, it is composed of only the linear minimum structural unit described above, and among them, −CH 2 −, −CH 2 CH 2 − or −CF 2− is preferable. -CH 2- or -CH 2 CH 2 --is more preferable from the viewpoint that the solubility of the electrolyte salt can be further improved.

は、分岐鎖状である場合には、上述した分岐鎖状の最小構造単位を少なくとも1つ含んでなるものであり、一般式−(CX)−(XはH、F、CH又はCF;XはCH又はCF。ただし、XがCFの場合、XはH又はCHである)で表されるものが好ましく例示できる。これらは特に電解質塩の溶解性をより一層向上させることができる。 When R 2 is in the form of a branched chain, it contains at least one of the above-mentioned minimum structural units in the form of a branched chain, and the general formula-(CX a X b )-(X a is H, F). , CH 3 or CF 3 ; X b is CH 3 or CF 3. However, when X b is CF 3 , X a is H or CH 3 ). These can further improve the solubility of the electrolyte salt in particular.

好ましいフッ素化アルキル基(a)としては、例えばCFCF−、HCFCF−、HCFCF−、CHCF−、CFCHF−、CHCF−、CFCFCF−、HCFCFCF−、HCFCFCF−、CHCFCF−、 Preferred alkyl fluorinated groups (a) include, for example, CF 3 CF 2- , HCF 2 CF 2- , H 2 CFCF 2- , CH 3 CF 2- , CF 3 CHF-, CH 3 CF 2- , CF 3 CF. 2 CF 2- , HCF 2 CF 2 CF 2- , H 2 CFCF 2 CF 2- , CH 3 CF 2 CF 2- ,

Figure 0006897264
Figure 0006897264

Figure 0006897264
Figure 0006897264

等が挙げられる。 And so on.

上記エーテル結合を有するフッ素化アルキル基(b)は、エーテル結合を有するアルキル基が有する水素原子の少なくとも1つをフッ素原子で置換したものである。上記エーテル結合を有するフッ素化アルキル基(b)は、炭素数が2〜17であることが好ましい。炭素数が多過ぎると、上記フッ素化飽和環状カーボネートの粘性が高くなり、また、フッ素含有基が多くなることから、誘電率の低下による電解質塩の溶解性低下や、他の溶剤との相溶性の低下がみられることがある。この観点から上記エーテル結合を有するフッ素化アルキル基(b)の炭素数は2〜10がより好ましく、2〜7が更に好ましい。 The fluorinated alkyl group (b) having an ether bond is one in which at least one hydrogen atom of the alkyl group having an ether bond is replaced with a fluorine atom. The fluorinated alkyl group (b) having an ether bond preferably has 2 to 17 carbon atoms. If the number of carbon atoms is too large, the viscosity of the fluorinated saturated cyclic carbonate becomes high, and the number of fluorine-containing groups increases, so that the solubility of the electrolyte salt decreases due to the decrease in the dielectric constant and the compatibility with other solvents. May be seen to decrease. From this viewpoint, the number of carbon atoms of the fluorinated alkyl group (b) having an ether bond is more preferably 2 to 10, and even more preferably 2 to 7.

上記エーテル結合を有するフッ素化アルキル基(b)のエーテル部分を構成するアルキレン基は直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基でよい。そうした直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基を構成する最小構造単位の一例を下記に示す。 The alkylene group constituting the ether portion of the fluorinated alkyl group (b) having an ether bond may be a linear or branched alkylene group. An example of the smallest structural unit constituting such a linear or branched alkylene group is shown below.

(i)直鎖状の最小構造単位:
−CH−、−CHF−、−CF−、−CHCl−、−CFCl−、−CCl
(I) Linear minimum structural unit:
-CH 2 -, - CHF -, - CF 2 -, - CHCl -, - CFCl -, - CCl 2 -

(ii)分岐鎖状の最小構造単位: (Ii) Branched chain minimum structural unit:

Figure 0006897264
Figure 0006897264

アルキレン基は、これらの最小構造単位単独で構成されてもよく、直鎖状(i)同士、分岐鎖状(ii)同士、又は、直鎖状(i)と分岐鎖状(ii)との組み合わせにより構成されてもよい。好ましい具体例は、後述する。 The alkylene group may be composed of these minimum structural units alone, and may be linear (i) or branched chain (ii) or linear (i) and branched chain (ii). It may be composed of combinations. Preferred specific examples will be described later.

なお、以上の例示のなかでも、塩基による脱HCl反応が起こらず、より安定なことから、Clを含有しない構成単位から構成されることが好ましい。 Among the above examples, it is preferable that the unit is composed of a Cl-free structural unit because the dehydrochloric acid reaction by a base does not occur and it is more stable.

更に好ましいエーテル結合を有するフッ素化アルキル基(b)としては、一般式(b−1):
−(ORn1− (b−1)
(式中、Rはフッ素原子を有していてもよい、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基;Rはフッ素原子を有していてもよい、好ましくは炭素数1〜4のアルキレン基;n1は1〜3の整数;ただし、R及びRの少なくとも1つはフッ素原子を有している)で示されるものが挙げられる。
As a fluorinated alkyl group (b) having a more preferable ether bond, the general formula (b-1):
R 3- (OR 4 ) n1- (b-1)
(In the formula, R 3 may have a fluorine atom, preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; R 4 may have a fluorine atom, preferably an alkylene having 1 to 4 carbon atoms. group; n1 is an integer of 1 to 3; provided that at least one of R 3 and R 4 include those represented by and has a fluorine atom).

及びRとしては以下のものが例示でき、これらを適宜組み合わせて、上記一般式(b−1)で表されるエーテル結合を有するフッ素化アルキル基(b)を構成することができるが、これらのみに限定されるものではない。 Examples of R 3 and R 4 include the following, and these can be appropriately combined to form a fluorinated alkyl group (b) having an ether bond represented by the above general formula (b-1). , Not limited to these.

(1)Rとしては、一般式:X C−(Rn2−(3つのXは同じか又は異なりいずれもH又はF;Rは炭素数1〜5のフッ素原子を有していてもよいアルキレン基;n2は0又は1)で表されるアルキル基が好ましい。 (1) As R 3 , the general formula: X c 3 C- (R 5 ) n 2- (three X c are the same or different, and all are H or F; R 5 is a fluorine atom having 1 to 5 carbon atoms. An alkylene group that may have; n2 is preferably an alkyl group represented by 0 or 1).

n2が0の場合、Rとしては、CH−、CF−、HCF−及びHCF−が挙げられる。 When n2 is 0, examples of R 3 include CH 3- , CF 3- , HCF 2-, and H 2 CF-.

n2が1の場合の具体例としては、Rが直鎖状のものとして、CFCH−、CFCF−、CFCHCH−、CFCFCH−、CFCFCF−、CFCHCF−、CFCHCHCH−、CFCFCHCH−、CFCHCFCH−、CFCFCFCH−、CFCFCFCF−、CFCFCHCF−、CFCHCHCHCH−、CFCFCHCHCH−、CFCHCFCHCH−、CFCFCFCHCH−、CFCFCFCFCH−、CFCFCHCFCH−、CFCFCHCHCHCH−、CFCFCFCFCHCH−、CFCFCHCFCHCH−、HCFCH−、HCFCF−、HCFCHCH−、HCFCFCH−、HCFCHCF−、HCFCFCHCH−、HCFCHCFCH−、HCFCFCFCF−、HCFCFCHCHCH−、HCFCHCFCHCH−、HCFCFCFCFCH−、HCFCFCFCFCHCH−、FCHCH−、FCHCF−、FCHCFCH−、CHCF−、CHCH−、CHCFCH−、CHCFCF−、CHCHCH−、CHCFCHCF−、CHCFCFCF−、CHCHCFCF−、CHCHCHCH−、CHCFCHCFCH−、CHCFCFCFCH−、CHCFCFCHCH−、CHCHCFCFCH−、CHCFCHCFCHCH−、CHCHCFCFCHCH−、CHCFCHCFCHCH−等が例示できる。 As a specific example when n2 is 1, assuming that R 3 is linear, CF 3 CH 2- , CF 3 CF 2- , CF 3 CH 2 CH 2- , CF 3 CF 2 CH 2- , CF 3 CF 2 CF 2- , CF 3 CH 2 CF 2- , CF 3 CH 2 CH 2 CH 2- , CF 3 CF 2 CH 2 CH 2- , CF 3 CH 2 CF 2 CH 2- , CF 3 CF 2 CF 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 −, CF 3 CF 2 CH 2 CF 2 −, CF 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CH 2 CH 2 CH 2 −, CF 3 CH 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CH 2 CF 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2- , CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 CH 2- , CF 3 CF 2 CH 2 CF 2 CH 2 CH 2- , HCF 2 CH 2- , HCF 2 CF 2- , HCF 2 CH 2 CH 2- , HCF 2 CF 2 CH 2- , HCF 2 CH 2 CF 2- , HCF 2 CF 2 CH 2 CH 2- , HCF 2 CH 2 CF 2 CH 2- , HCF 2 CF 2 CF 2 CF 2- , HCF 2 CF 2 CH 2 CH 2 CH 2- , HCF 2 CH 2 CF 2 CH 2 CH 2- , HCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2- , HCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 CH 2- , FCH 2 CH 2- , FCH 2 CF 2- , FCH 2 CF 2 CH 2- , CH 3 CF 2- , CH 3 CH 2- , CH 3 CF 2 CH 2- , CH 3 CF 2 CF 2- , CH 3 CH 2 CH 2- , CH 3 CF 2 CH 2 CF 2- , CH 3 CF 2 CF 2 CF 2- , CH 3 CH 2 CF 2 CF 2- , CH 3 CH 2 CH 2 CH 2- , CH 3 CF 2 CH 2 CF 2 CH 2 −, CH 3 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 −, CH 3 CF 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, CH 3 CH 2 CF 2 CF 2 CH 2 −, CH 3 CF 2 CH 2 CF 2 Examples thereof include CH 2 CH 2 −, CH 3 CH 2 CF 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, CH 3 CF 2 CH 2 CF 2 CH 2 CH 2 −.

n2が1であり、かつRが分岐鎖状のものとしては、 n2 is 1, and as R 3 is branched, the

Figure 0006897264
Figure 0006897264

等が挙げられる。 And so on.

ただし、CH−やCF−という分岐を有していると粘性が高くなりやすいため、Rが直鎖状のものがより好ましい。 However, if it has a branch of CH 3 − or CF 3 −, the viscosity tends to be high, so that R 3 is linear is more preferable.

(2)上記一般式(b−1)の−(ORn1−において、n1は1〜3の整数であり、好ましくは1又は2である。なお、n1=2又は3のとき、Rは同じでも異なっていてもよい。 (2) In − (OR 4 ) n1 − of the above general formula (b-1), n1 is an integer of 1 to 3, preferably 1 or 2. When n1 = 2 or 3, R 4 may be the same or different.

の好ましい具体例としては、次の直鎖状又は分岐鎖状のものが例示できる。 As a preferable specific example of R 4 , the following linear or branched chain can be exemplified.

直鎖状のものとしては、−CH−、−CHF−、−CF−、−CHCH−、−CFCH−、−CFCF−、−CHCF−、−CHCHCH−、−CHCHCF−、−CHCFCH−、−CHCFCF−、−CFCHCH−、−CFCFCH−、−CFCHCF−、−CFCFCF−等が例示できる。 As those linear, -CH 2 -, - CHF - , - CF 2 -, - CH 2 CH 2 -, - CF 2 CH 2 -, - CF 2 CF 2 -, - CH 2 CF 2 -, -CH 2 CH 2 CH 2- , -CH 2 CH 2 CF 2- , -CH 2 CF 2 CH 2- , -CH 2 CF 2 CF 2- , -CF 2 CH 2 CH 2- , -CF 2 CF 2 CH 2- , −CF 2 CH 2 CF 2- , −CF 2 CF 2 CF 2-, etc. can be exemplified.

分岐鎖状のものとしては、 As a branched chain,

Figure 0006897264
Figure 0006897264

等が挙げられる。 And so on.

上記フッ素化アルコキシ基(c)は、アルコキシ基が有する水素原子の少なくとも1つをフッ素原子で置換したものである。上記フッ素化アルコキシ基(c)は、炭素数が1〜17であることが好ましい。より好ましくは、炭素数1〜6である。 The fluorinated alkoxy group (c) is obtained by substituting at least one hydrogen atom of the alkoxy group with a fluorine atom. The fluorinated alkoxy group (c) preferably has 1 to 17 carbon atoms. More preferably, it has 1 to 6 carbon atoms.

上記フッ素化アルコキシ基(c)としては、一般式:X C−(Rn3−O−(3つのXは同じか又は異なりいずれもH又はF;Rは好ましくは炭素数1〜5のフッ素原子を有していてもよいアルキレン基;n3は0又は1;ただし3つのXのいずれかはフッ素原子を含んでいる)で表されるフッ素化アルコキシ基が特に好ましい。 The fluorinated alkoxy group (c) has a general formula: X d 3 C- (R 6 ) n3- O- (three X d are the same or different, and H or F; R 6 is preferably the number of carbon atoms. alkylene group which may have 1 to 5 fluorine atoms; n3 is 0 or 1; with the proviso that one of the three X d is a fluorinated alkoxy group represented by contains fluorine atom) are particularly preferred.

上記フッ素化アルコキシ基(c)の具体例としては、上記一般式(a−1)におけるRとして例示したアルキル基の末端に酸素原子が結合したフッ素化アルコキシ基が挙げられる。 Specific examples of the fluorinated alkoxy group (c), a fluorinated alkoxy group terminal oxygen atom is bonded to an alkyl group exemplified as R 1 in formula (a-1) can be mentioned.

上記フッ素化飽和環状カーボネートにおけるフッ素化アルキル基(a)、エーテル結合を有するフッ素化アルキル基(b)、及び、フッ素化アルコキシ基(c)のフッ素含有率は10質量%以上が好ましい。フッ素含有率が低過ぎると、低温での粘性低下効果や引火点の上昇効果が充分に得られないおそれがある。この観点から上記フッ素含有率は12質量%以上がより好ましく、15質量%以上が更に好ましい。上限は通常76質量%である。
フッ素化アルキル基(a)、エーテル結合を有するフッ素化アルキル基(b)、及び、フッ素化アルコキシ基(c)のフッ素含有率は、各基の構造式に基づいて、{(フッ素原子の個数×19)/各基の式量}×100(%)により算出した値である。
The fluorine content of the fluorinated alkyl group (a), the fluorinated alkyl group (b) having an ether bond, and the fluorinated alkoxy group (c) in the fluorinated saturated cyclic carbonate is preferably 10% by mass or more. If the fluorine content is too low, the effect of lowering the viscosity at low temperature and the effect of raising the flash point may not be sufficiently obtained. From this viewpoint, the fluorine content is more preferably 12% by mass or more, and further preferably 15% by mass or more. The upper limit is usually 76% by mass.
The fluorine content of the fluorinated alkyl group (a), the fluorinated alkyl group (b) having an ether bond, and the fluorinated alkoxy group (c) is determined by {(the number of fluorine atoms) based on the structural formula of each group. It is a value calculated by × 19) / formula amount of each group} × 100 (%).

また、誘電率、耐酸化性が良好な点からは、上記フッ素化飽和環状カーボネート全体のフッ素含有率は10質量%以上が好ましく、15質量%以上がより好ましい。上限は通常76質量%である。
なお、上記フッ素化飽和環状カーボネートのフッ素含有率は、フッ素化飽和環状カーボネートの構造式に基づいて、{(フッ素原子の個数×19)/フッ素化飽和環状カーボネートの分子量}×100(%)により算出した値である。
Further, from the viewpoint of good dielectric constant and oxidation resistance, the fluorine content of the entire fluorinated saturated cyclic carbonate is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more. The upper limit is usually 76% by mass.
The fluorine content of the fluorinated saturated cyclic carbonate is determined by {(number of fluorine atoms × 19) / molecular weight of the fluorinated saturated cyclic carbonate} × 100 (%) based on the structural formula of the fluorinated saturated cyclic carbonate. It is a calculated value.

上記フッ素化飽和環状カーボネートとしては、具体的には、例えば、以下が挙げられる。 Specific examples of the fluorinated saturated cyclic carbonate include the following.

〜Xの少なくとも1つが−Fであるフッ素化飽和環状カーボネートの具体例として、 As a specific example of a fluorinated saturated cyclic carbonate in which at least one of X 1 to X 4 is -F,

Figure 0006897264
等が挙げられる。これらの化合物は、耐電圧が高く、電解質塩の溶解性も良好である。
Figure 0006897264
And so on. These compounds have a high withstand voltage and good solubility of electrolyte salts.

他に、 other,

Figure 0006897264
Figure 0006897264

等も使用できる。 Etc. can also be used.

〜Xの少なくとも1つがフッ素化アルキル基(a)であり、かつ残りが全て−Hであるフッ素化飽和環状カーボネートの具体例としては、 As a specific example of the fluorinated saturated cyclic carbonate in which at least one of X 1 to X 4 is a fluorinated alkyl group (a) and the rest are all −H,

Figure 0006897264
Figure 0006897264

Figure 0006897264
Figure 0006897264

Figure 0006897264
Figure 0006897264

等が挙げられる。 And so on.

〜Xの少なくとも1つが、エーテル結合を有するフッ素化アルキル基(b)、又は、フッ素化アルコキシ基(c)であり、かつ残りが全て−Hであるフッ素化飽和環状カーボネートの具体例としては、 Specific Example of Fluorinated Saturated Cyclic Carbonate in which at least one of X 1 to X 4 is a fluorinated alkyl group (b) having an ether bond or a fluorinated alkoxy group (c), and the rest are all −H. as,

Figure 0006897264
Figure 0006897264

Figure 0006897264
Figure 0006897264

Figure 0006897264
Figure 0006897264

Figure 0006897264
Figure 0006897264

Figure 0006897264
Figure 0006897264

Figure 0006897264
Figure 0006897264

等が挙げられる。 And so on.

なかでも、上記フッ素化飽和環状カーボネートとしては、以下の化合物のいずれかであることが好ましい。 Among them, the fluorinated saturated cyclic carbonate is preferably any of the following compounds.

Figure 0006897264
Figure 0006897264

Figure 0006897264
Figure 0006897264

上記フッ素化飽和環状カーボネートとしては、なかでも、フルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート又はトリフルオロメチルエチレンカーボネートがより好ましい。 As the fluorinated saturated cyclic carbonate, fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate or trifluoromethylethylene carbonate is more preferable.

なお、上記フッ素化飽和環状カーボネートは、上述した具体例のみに限定されるものではない。また、上記フッ素化飽和環状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 The fluorinated saturated cyclic carbonate is not limited to the specific examples described above. Further, the above-mentioned fluorinated saturated cyclic carbonate may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.

上記フッ素化飽和環状カーボネートの含有量は、上記溶媒に対し5〜80体積%であることが好ましく、20〜50体積%であることがより好ましく、30〜40体積%であることが更に好ましい。 The content of the fluorinated saturated cyclic carbonate is preferably 5 to 80% by volume, more preferably 20 to 50% by volume, and even more preferably 30 to 40% by volume with respect to the solvent.

上記フッ素化鎖状カーボネートとしては、一般式(B):
RfOCOOR (B)
(式中、Rfは、炭素数1〜7のフッ素化アルキル基であり、Rは、炭素数1〜7のフッ素原子を含んでいてもよいアルキル基である。)で示される化合物を挙げることができる。
The fluorinated chain carbonate has the general formula (B):
Rf 2 OCOOR 6 (B)
(In the formula, Rf 2 is a fluorinated alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and R 6 is an alkyl group which may contain a fluorine atom having 1 to 7 carbon atoms.) Can be mentioned.

本発明の電解液は、高電圧下でも好適に使用できる点で、上記フッ素化鎖状カーボネートを含むことが好ましい。 The electrolytic solution of the present invention preferably contains the above-mentioned fluorinated chain carbonate because it can be suitably used even under a high voltage.

Rfは、炭素数1〜7のフッ素化アルキル基であり、Rは、炭素数1〜7のフッ素原子を含んでいてもよいアルキル基である。
上記フッ素化アルキル基は、アルキル基が有する水素原子の少なくとも1つをフッ素原子で置換したものである。Rがフッ素原子を含むアルキル基である場合、フッ素化アルキル基となる。
Rf及びRは、低粘性である点で、炭素数が2〜7であることが好ましく、2〜4であることがより好ましい。
炭素数が大きくなりすぎると低温特性が低下したり、電解質塩の溶解性が低下したりするおそれがあり、炭素数が少な過ぎると、電解質塩の溶解性の低下、放電効率の低下、更には粘性の増大等がみられることがある。
Rf 2 is a fluorinated alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, and R 6 is an alkyl group which may contain a fluorine atom having 1 to 7 carbon atoms.
The above-mentioned fluorinated alkyl group is obtained by substituting at least one hydrogen atom of the alkyl group with a fluorine atom. When R 6 is an alkyl group containing a fluorine atom, it becomes a fluorinated alkyl group.
Rf 2 and R 6 preferably have 2 to 7 carbon atoms, and more preferably 2 to 4 carbon atoms in that they have low viscosities.
If the carbon number is too large, the low temperature characteristics may be deteriorated or the solubility of the electrolyte salt may be lowered. If the carbon number is too small, the solubility of the electrolyte salt may be lowered, the discharge efficiency may be lowered, and further, the solubility of the electrolyte salt may be lowered. Increased viscosity may be seen.

炭素数が1のフッ素化アルキル基としては、CFH−、CFH−、CF−等が挙げられる。特に、CFH−又はCF−が高温保存特性上好ましい。 Examples of the fluorinated alkyl group having 1 carbon atom include CFH 2- , CF 2 H-, CF 3- and the like. In particular, CF 2 H − or CF 3 − is preferable in terms of high temperature storage characteristics.

炭素数が2以上のフッ素化アルキル基としては、下記一般式(d−1):
−R− (d−1)
(式中、Rはフッ素原子を有していてもよい炭素数1以上のアルキル基;Rはフッ素原子を有していてもよい炭素数1〜3のアルキレン基;ただし、R及びRの少なくとも一方はフッ素原子を有している)で示されるフッ素化アルキル基が、電解質塩の溶解性が良好な点から好ましく例示できる。
なお、R及びRは、更に、炭素原子、水素原子及びフッ素原子以外の、その他の原子を有していてもよい。
Examples of the fluorinated alkyl group having 2 or more carbon atoms include the following general formula (d-1):
R 1 − R 2 − (d-1)
(In the formula, R 1 is an alkyl group having 1 or more carbon atoms which may have a fluorine atom; R 2 is an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms which may have a fluorine atom; however, R 1 and The alkyl fluorinated group represented by (at least one of R 2 has a fluorine atom) can be preferably exemplified from the viewpoint of good solubility of the electrolyte salt.
In addition, R 1 and R 2 may further have other atoms other than carbon atom, hydrogen atom and fluorine atom.

は、フッ素原子を有していてもよい炭素数1以上のアルキル基である。Rとしては、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましい。Rの炭素数としては、1〜6がより好ましく、1〜3が更に好ましい。 R 1 is an alkyl group having 1 or more carbon atoms which may have a fluorine atom. As R 1 , a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable. The number of carbon atoms of R 1 is more preferably 1 to 6, and even more preferably 1 to 3.

として、具体的には、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基として、CH−、CHCH−、CHCHCH−、CHCHCHCH−、 As R 1 , specifically, as a linear or branched alkyl group, CH 3 −, CH 3 CH 2 −, CH 3 CH 2 CH 2 −, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 −,

Figure 0006897264
Figure 0006897264

等が挙げられる。 And so on.

また、Rがフッ素原子を有する直鎖状のアルキル基である場合、CF−、CFCH−、CFCF−、CFCHCH−、CFCFCH−、CFCFCF−、CFCHCF−、CFCHCHCH−、CFCFCHCH−、CFCHCFCH−、CFCFCFCH−、CFCFCFCF−、CFCFCHCF−、CFCHCHCHCH−、CFCFCHCHCH−、CFCHCFCHCH−、CFCFCFCHCH−、CFCFCFCFCH−、CFCFCHCFCH−、CFCFCHCHCHCH−、CFCFCFCFCHCH−、CFCFCHCFCHCH−、HCF−、HCFCH−、HCFCF−、HCFCHCH−、HCFCFCH−、HCFCHCF−、HCFCFCHCH−、HCFCHCFCH−、HCFCFCFCF−、HCFCFCHCHCH−、HCFCHCFCHCH−、HCFCFCFCFCH−、HCFCFCFCFCHCH−、FCH−、FCHCH−、FCHCF−、FCHCFCH−、FCHCFCF−、CHCFCH−、CHCFCF−、CHCFCHCF−、CHCFCFCF−、CHCHCFCF−、CHCFCHCFCH−、CHCFCFCFCH−、CHCFCFCHCH−、CHCHCFCFCH−、CHCFCHCFCHCH−、CHCFCHCFCHCH−、HCFClCFCH−、HCFCFClCH−、HCFCFClCFCFClCH−、HCFClCFCFClCFCH−等が挙げられる。 When R 1 is a linear alkyl group having a fluorine atom, CF 3- , CF 3 CH 2- , CF 3 CF 2- , CF 3 CH 2 CH 2- , CF 3 CF 2 CH 2- , CF 3 CF 2 CF 2- , CF 3 CH 2 CF 2- , CF 3 CH 2 CH 2 CH 2- , CF 3 CF 2 CH 2 CH 2- , CF 3 CH 2 CF 2 CH 2- , CF 3 CF 2 CF 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 −, CF 3 CF 2 CH 2 CF 2 −, CF 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CH 2 CH 2 CH 2 − , CF 3 CH 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CH 2 CF 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CH 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, HCF 2 −, HCF 2 CH 2 − , HCF 2 CF 2 −, HCF 2 CH 2 CH 2 −, HCF 2 CF 2 CH 2 −, HCF 2 CH 2 CF 2 −, HCF 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, HCF 2 CH 2 CF 2 CH 2 − , HCF 2 CF 2 CF 2 CF 2- , HCF 2 CF 2 CH 2 CH 2 CH 2- , HCF 2 CH 2 CF 2 CH 2 CH 2- , HCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2- , HCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 CH 2- , FCH 2- , FCH 2 CH 2- , FCH 2 CF 2- , FCH 2 CF 2 CH 2- , FCH 2 CF 2 CF 2- , CH 3 CF 2 CH 2- , CH 3 CF 2 CF 2 −, CH 3 CF 2 CH 2 CF 2 −, CH 3 CF 2 CF 2 CF 2 −, CH 3 CH 2 CF 2 CF 2 −, CH 3 CF 2 CH 2 CF 2 CH 2 − , CH 3 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 −, CH 3 CF 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, CH 3 CH 2 CF 2 CF 2 CH 2 −, CH 3 CF 2 CH 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, CH 3 CF 2 CH 2 CF 2 CH 2 CH 2- , HCFClCF 2 CH 2- , HCF 2 CFClCH 2- , HCF 2 CFClCF 2 CFClCH 2- , HCFClCF 2 CFClCF 2 CH 2- and the like can be mentioned.

また、Rがフッ素原子を有する分岐鎖状のアルキル基である場合、 When R 1 is a branched-chain alkyl group having a fluorine atom,

Figure 0006897264
Figure 0006897264

Figure 0006897264
Figure 0006897264

等が好ましく挙げられる。ただし、CH−やCF−という分岐を有していると粘性が高くなりやすいため、その数は少ない(1個)かゼロであることがより好ましい。 Etc. are preferably mentioned. However, if it has a branch of CH 3- or CF 3- , the viscosity tends to be high, so the number is more preferably small (1) or zero.

はフッ素原子を有していてもよい炭素数1〜3のアルキレン基である。Rは、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。このような直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基を構成する最小構造単位の一例を下記に示す。Rはこれらの単独又は組合せで構成される。 R 2 is an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms which may have a fluorine atom. R 2 may be linear or branched. An example of the smallest structural unit constituting such a linear or branched alkylene group is shown below. R 2 is composed of these alone or in combination.

(i)直鎖状の最小構造単位:
−CH−、−CHF−、−CF−、−CHCl−、−CFCl−、−CCl
(I) Linear minimum structural unit:
-CH 2 -, - CHF -, - CF 2 -, - CHCl -, - CFCl -, - CCl 2 -

(ii)分岐鎖状の最小構造単位: (Ii) Branched chain minimum structural unit:

Figure 0006897264
Figure 0006897264

なお、以上の例示のなかでも、塩基による脱HCl反応が起こらず、より安定なことから、Clを含有しない構成単位から構成されることが好ましい。 Among the above examples, it is preferable that the unit is composed of a Cl-free structural unit because the dehydrochloric acid reaction by a base does not occur and it is more stable.

は、直鎖状である場合には、上述した直鎖状の最小構造単位のみからなるものであり、なかでも−CH−、−CHCH−又は−CF−が好ましい。電解質塩の溶解性をより一層向上させることができる点から、−CH−又は−CHCH−がより好ましい。 When R 2 is linear, it is composed of only the linear minimum structural unit described above, and among them, −CH 2 −, −CH 2 CH 2 − or −CF 2− is preferable. -CH 2- or -CH 2 CH 2 --is more preferable from the viewpoint that the solubility of the electrolyte salt can be further improved.

は、分岐鎖状である場合には、上述した分岐鎖状の最小構造単位を少なくとも1つ含んでなるものであり、一般式−(CX)−(XはH、F、CH又はCF;XはCH又はCF。ただし、XがCFの場合、XはH又はCHである)で表されるものが好ましく例示できる。これらは特に電解質塩の溶解性をより一層向上させることができる。 When R 2 is in the form of a branched chain, it contains at least one of the above-mentioned minimum structural units in the form of a branched chain, and the general formula-(CX a X b )-(X a is H, F). , CH 3 or CF 3 ; X b is CH 3 or CF 3. However, when X b is CF 3 , X a is H or CH 3 ). These can further improve the solubility of the electrolyte salt in particular.

好ましいフッ素化アルキル基としては、具体的には、例えば、CFCF−、HCFCF−、HCFCF−、CHCF−、CFCH−、CFCFCF−、HCFCFCF−、HCFCFCF−、CHCFCF−、 Specific preferred alkyl fluorinated groups include, for example, CF 3 CF 2- , HCF 2 CF 2- , H 2 CFCF 2- , CH 3 CF 2- , CF 3 CH 2- , CF 3 CF 2 CF. 2- , HCF 2 CF 2 CF 2- , H 2 CFCF 2 CF 2- , CH 3 CF 2 CF 2- ,

Figure 0006897264
Figure 0006897264

Figure 0006897264
Figure 0006897264

等が挙げられる。 And so on.

なかでも、RfとRのフッ素化アルキル基としては、CF−、CFCF−、(CFCH−、CFCH−、CCH−、CFCFCH−、HCFCFCH−、CFCFHCFCH−、CFH−、CFH−が好ましく、難燃性が高く、レート特性や耐酸化性が良好な点から、CFCH−、CFCFCH−、HCFCFCH−、CFH−、CFH−がより好ましい。 Among them, as the fluorinated alkyl groups of Rf 2 and R 6 , CF 3- , CF 3 CF 2- , (CF 3 ) 2 CH-, CF 3 CH 2- , C 2 F 5 CH 2- , CF 3 CF 2 CH 2- , HCF 2 CF 2 CH 2- , CF 3 CFHCF 2 CH 2- , CFH 2- , CF 2 H- are preferable, and they have high flame retardancy and good rate characteristics and oxidation resistance. , CF 3 CH 2- , CF 3 CF 2 CH 2- , HCF 2 CF 2 CH 2- , CFH 2- , CF 2 H- are more preferable.

がフッ素原子を含まないアルキル基の場合は炭素数1〜7のアルキル基である。Rは、低粘性である点で、炭素数が1〜4であることが好ましく、1〜3であることがより好ましい。 When R 6 is an alkyl group containing no fluorine atom, it is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms. R 6 preferably has 1 to 4 carbon atoms, and more preferably 1 to 3 carbon atoms in that it has a low viscosity.

上記フッ素原子を含まないアルキル基としては、例えば、CH−、CHCH−、(CHCH−、C−等が挙げられる。なかでも、粘度が低く、レート特性が良好な点から、CH−、CHCH−が好ましい。 Examples of the alkyl group containing no fluorine atom include CH 3 −, CH 3 CH 2 −, (CH 3 ) 2 CH −, C 3 H 7 − and the like. Of these, CH 3 − and CH 3 CH 2 − are preferable because of their low viscosity and good rate characteristics.

上記フッ素化鎖状カーボネートは、フッ素含有率が20〜70質量%であることが好ましい。フッ素含有率が上述の範囲であると、溶剤との相溶性、塩の溶解性を維持することができる。上記フッ素含有率は、30質量%以上がより好ましく、35質量%以上が更に好ましく、60質量%以下がより好ましく、50質量%以下が更に好ましい。
なお、本発明においてフッ素含有率は、上記フッ素化鎖状カーボネートの構造式に基づいて、
{(フッ素原子の個数×19)/フッ素化鎖状カーボネートの分子量}×100(%)
により算出した値である。
The fluorinated chain carbonate preferably has a fluorine content of 20 to 70% by mass. When the fluorine content is in the above range, the compatibility with the solvent and the solubility of the salt can be maintained. The fluorine content is more preferably 30% by mass or more, further preferably 35% by mass or more, further preferably 60% by mass or less, still more preferably 50% by mass or less.
In the present invention, the fluorine content is determined based on the structural formula of the fluorinated chain carbonate.
{(Number of fluorine atoms x 19) / Molecular weight of fluorinated chain carbonate} x 100 (%)
It is a value calculated by.

上記フッ素化鎖状カーボネートとしては、低粘性である点で、以下の化合物のいずれかであることが好ましい。 The fluorinated chain carbonate is preferably one of the following compounds in terms of low viscosity.

Figure 0006897264
Figure 0006897264

上記フッ素化鎖状カーボネートの含有量は、上記溶媒に対し20〜95体積%であることが好ましく、50〜80体積%であることがより好ましく、60〜70体積%であることが更に好ましい。 The content of the fluorinated chain carbonate is preferably 20 to 95% by volume, more preferably 50 to 80% by volume, and even more preferably 60 to 70% by volume with respect to the solvent.

上記溶媒は、上記フッ素化鎖状カーボネート及び上記フッ素化環状カーボネートからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、上記フッ素化鎖状カーボネート及び上記フッ素化環状カーボネートの両方を含むことがより好ましい。この組成の溶媒を含有する電解液は、比較的高電圧で使用される電気化学デバイスに好適に利用できる。 The solvent preferably contains at least one selected from the group consisting of the fluorinated chain carbonate and the fluorinated cyclic carbonate, and may contain both the fluorinated chain carbonate and the fluorinated cyclic carbonate. More preferred. An electrolytic solution containing a solvent having this composition can be suitably used for an electrochemical device used at a relatively high voltage.

上記溶媒は、上記フッ素化飽和環状カーボネート及び上記フッ素化鎖状カーボネートを合計で、10〜100体積%含むことが好ましい。上記含有量としては、合計で、20体積%以上がより好ましく、30体積%以上が更に好ましく、40体積%以上が特に好ましく、95体積%以下がより好ましく、90体積%以下が更に好ましく、85体積%以下が特に好ましい。 The solvent preferably contains the fluorinated saturated cyclic carbonate and the fluorinated chain carbonate in a total amount of 10 to 100% by volume. In total, the content is more preferably 20% by volume or more, further preferably 30% by volume or more, particularly preferably 40% by volume or more, further preferably 95% by volume or less, further preferably 90% by volume or less, and 85% by volume. Volume% or less is particularly preferable.

上記溶媒が上記フッ素化鎖状カーボネート及び上記フッ素化環状カーボネートの両方を含む場合、上記フッ素化環状カーボネートと上記フッ素化鎖状カーボネートとの体積比としては、5/95〜95/5が好ましく、10/90以上がより好ましく、20/80以上が更に好ましく、30/70以上が特に好ましく、80/20以下がより好ましく、60/40以下が更に好ましい。 When the solvent contains both the fluorinated chain carbonate and the fluorinated cyclic carbonate, the volume ratio of the fluorinated cyclic carbonate to the fluorinated chain carbonate is preferably 5/95 to 95/5. 10/90 or more is more preferable, 20/80 or more is further preferable, 30/70 or more is particularly preferable, 80/20 or less is more preferable, and 60/40 or less is further preferable.

上記溶媒は、高電圧下でも好適に使用できる点で、フッ素化鎖状エステルを含むことも好ましい。上記フッ素化鎖状エステルとしては、下記一般式:
Rf31COORf32
(式中、Rf31は炭素数1〜4のフッ素化アルキル基、Rf32は炭素数1〜4のフッ素原子を含んでいてもよいアルキル基)で示されるフッ素化鎖状エステルが、他溶媒との相溶性や耐酸化性が良好な点から好ましい。
The solvent preferably contains a fluorinated chain ester because it can be suitably used even under a high voltage. The fluorinated chain ester has the following general formula:
Rf 31 COORf 32
In the formula, the fluorinated chain ester represented by (Rf 31 is a fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and Rf 32 is an alkyl group which may contain a fluorine atom having 1 to 4 carbon atoms) is another solvent. It is preferable from the viewpoint of good compatibility with and oxidation resistance.

Rf31としては、例えばHCF−、CF−、CFCF−、HCFCF−、CHCF−、CFCH−等が例示でき、なかでもHCF−、CF−、CFCF−、CFCH−が粘度、耐酸化性が良好な点から特に好ましい。 Examples of Rf 31 include HCF 2- , CF 3- , CF 3 CF 2- , HCF 2 CF 2- , CH 3 CF 2- , CF 3 CH 2-, and the like, and among them, HCF 2- and CF 3 -, CF 3 CF 2- , and CF 3 CH 2- are particularly preferable because they have good viscosity and oxidation resistance.

Rf32としては、例えば、CH−、C−、CF−、CFCF−、(CFCH−、CFCH−、CFCHCH−、CFCFHCFCH−、CCH−、CFHCFCH−、CCHCH−、CFCFCH−、CFCFCFCH−等が例示でき、なかでもCH−、C−、CFCH−、CFCHCH−が、他溶媒との相溶性が良好な点から特に好ましい。 Examples of Rf 32 include CH 3- , C 2 H 5- , CF 3- , CF 3 CF 2- , (CF 3 ) 2 CH-, CF 3 CH 2- , CF 3 CH 2 CH 2- , CF. 3 CFHCF 2 CH 2 −, C 2 F 5 CH 2 −, CF 2 HCF 2 CH 2 −, C 2 F 5 CH 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CH 2 −, CF 3 CF 2 CF 2 CH 2 − Etc., and among them, CH 3 −, C 2 H 5 −, CF 3 CH 2 −, and CF 3 CH 2 CH 2 − are particularly preferable because they have good compatibility with other solvents.

上記フッ素化鎖状エステルの具体例としては、例えばCFCHC(=O)OCH、HCFC(=O)OCH、CFC(=O)OCHCHCF、CFC(=O)OCH、CFC(=O)OCHCFCFH、CFC(=O)OCHCF、CFC(=O)OCH(CF等の1種又は2種以上が例示でき、なかでもCFCHC(=O)OCH、HCFC(=O)OCH、CFC(=O)OCH、CFC(=O)OCHCFCFH、CFC(=O)OCHCF、CFC(=O)OCH(CFが、他溶媒との相溶性及びレート特性が良好な点から特に好ましい。 Specific examples of the fluorinated chain ester include CF 3 CH 2 C (= O) OCH 3 , HCF 2 C (= O) OCH 3 , CF 3 C (= O) OCH 2 CH 2 CF 3 , CF. 3 C (= O) OCH 2 C 2 F 5 , CF 3 C (= O) OCH 2 CF 2 CF 2 H, CF 3 C (= O) OCH 2 CF 3 , CF 3 C (= O) OCH (CF) 3 ) One type or two or more types such as 2 can be exemplified, and among them, CF 3 CH 2 C (= O) OCH 3 , HCF 2 C (= O) OCH 3 , CF 3 C (= O) OCH 2 C 2 F 5 , CF 3 C (= O) OCH 2 CF 2 CF 2 H, CF 3 C (= O) OCH 2 CF 3 , CF 3 C (= O) OCH (CF 3 ) 2 are phases with other solvents. It is particularly preferable because of its good solubility and rate characteristics.

上記フッ素化鎖状エステルの含有量は、溶媒に対し、5〜90体積%であることが好ましく、10〜70体積%であることがより好ましい。 The content of the fluorinated chain ester is preferably 5 to 90% by volume, more preferably 10 to 70% by volume, based on the solvent.

上記溶媒は、上記フッ素化鎖状カーボネート及び上記フッ素化環状カーボネートからなる群より選択される少なくとも1種のフッ素化カーボネートと、上記フッ素化鎖状エステルとを含むこともできる。この組成の溶媒を含有する電解液は、比較的高電圧で使用される電気化学デバイスに好適に利用できる。 The solvent may also contain at least one fluorinated carbonate selected from the group consisting of the fluorinated chain carbonate and the fluorinated cyclic carbonate, and the fluorinated chain ester. An electrolytic solution containing a solvent having this composition can be suitably used for an electrochemical device used at a relatively high voltage.

上記溶媒が上記フッ素化カーボネートと上記フッ素化鎖状エステルとを含む場合、上記フッ素化カーボネート及び上記フッ素化鎖状エステルを、合計で、10〜100体積%含むことが好ましい。上記含有量としては、合計で、20体積%以上がより好ましく、30体積%以上が更に好ましく、40体積%以上が特に好ましく、95体積%以下がより好ましく、90体積%以下が更に好ましく、85体積%以下が特に好ましい。 When the solvent contains the fluorinated carbonate and the fluorinated chain ester, it is preferable to contain the fluorinated carbonate and the fluorinated chain ester in a total amount of 10 to 100% by volume. In total, the content is more preferably 20% by volume or more, further preferably 30% by volume or more, particularly preferably 40% by volume or more, further preferably 95% by volume or less, further preferably 90% by volume or less, and 85% by volume. Volume% or less is particularly preferable.

上記溶媒が上記フッ素化カーボネートと上記フッ素化鎖状エステルとを含む場合、上記フッ素化カーボネートと上記フッ素化鎖状エステルとの体積比としては、5/95〜95/5が好ましく、10/90以上がより好ましく、20/80以上が更に好ましく、30/70以上が特に好ましく、90/10以下がより好ましい。 When the solvent contains the fluorinated carbonate and the fluorinated chain ester, the volume ratio of the fluorinated carbonate to the fluorinated chain ester is preferably 5/95 to 95/5, and 10/90. The above is more preferable, 20/80 or more is further preferable, 30/70 or more is particularly preferable, and 90/10 or less is more preferable.

上記溶媒は、非水溶媒であることが好ましく、本発明の電解液は、非水電解液であることが好ましい。 The solvent is preferably a non-aqueous solvent, and the electrolytic solution of the present invention is preferably a non-aqueous electrolytic solution.

本発明の電解液は、更に、電解質塩を含むことが好ましい。上記電解質塩としては、リチウム塩、アンモニウム塩、金属塩のほか、液体状の塩(イオン性液体)、無機高分子型の塩、有機高分子型の塩等、電解液に使用することができる任意のものを用いることができる。 The electrolytic solution of the present invention preferably further contains an electrolyte salt. As the electrolyte salt, in addition to lithium salt, ammonium salt and metal salt, liquid salt (ionic liquid), inorganic polymer type salt, organic polymer type salt and the like can be used in the electrolyte solution. Any one can be used.

リチウムイオン二次電池用電解液の電解質塩としては、リチウム塩が好ましい。
上記リチウム塩として任意のものを用いることができ、具体的には以下のものが挙げられる。例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAlF、LiSbF、LiTaF、LiWF等の無機リチウム塩;
LiWOF等のタングステン酸リチウム塩類;
HCOLi、CHCOLi、CHFCOLi、CHFCOLi、CFCOLi、CFCHCOLi、CFCFCOLi、CFCFCFCOLi、CFCFCFCFCOLi等のカルボン酸リチウム塩類;
FSOLi、CHSOLi、CHFSOLi、CHFSOLi、CFSOLi、CFCFSOLi、CFCFCFSOLi、CFCFCFCFSOLi等のスルホン酸リチウム塩類;
LiN(FCO)、LiN(FCO)(FSO)、LiN(FSO、LiN(FSO)(CFSO)、LiN(CFSO、LiN(CSO、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiN(CFSO)(CSO)等のリチウムイミド塩類;
LiC(FSO、LiC(CFSO、LiC(CSO等のリチウムメチド塩類;
リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムビス(オキサラト)ボレート等のリチウムオキサラトボレート塩類;
リチウムテトラフルオロオキサラトフォスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート、リチウムトリス(オキサラト)フォスフェート、リチウムジフルオロフォスフェート等のリチウムオキサラトフォスフェート塩類;
その他、式:LiPF(C2n+16−a(式中、aは0〜5の整数であり、nは1〜6の整数である)で表される塩(例えばLiPF(CF、LiPF(C)、LiPF(CFSO、LiPF(CSO、LiBFCF、LiBF、LiBF、LiBF(CF、LiBF(C、LiBF(CFSO、LiBF(CSO等の含フッ素有機リチウム塩類;等が挙げられる。
As the electrolyte salt of the electrolytic solution for a lithium ion secondary battery, a lithium salt is preferable.
Any of the above lithium salts can be used, and specific examples thereof include the following. For example, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAlF 4, LiSbF 6, inorganic lithium salts LiTaF 6, LiWF 7 and the like;
Lithium tungstic acid salts such as LiWOF 5;
HCO 2 Li, CH 3 CO 2 Li, CH 2 FCO 2 Li, CHF 2 CO 2 Li, CF 3 CO 2 Li, CF 3 CH 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CF 2 Lithium carboxylic acid salts such as CO 2 Li, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CO 2 Li;
FSO 3 Li, CH 3 SO 3 Li, CH 2 FSO 3 Li, CHF 2 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, CF 3 CF 2 SO 3 Li, CF 3 CF 2 CF 2 SO 3 Li, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 SO 3 Li and other lithium sulfonic acid salts;
LiN (FCO) 2 , LiN (FCO) (FSO 2 ), LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) (CF 3 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO) 2 ) 2 , Lithium imide salts such as lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedisulfonylimide, lithium cyclic 1,3-perfluoropropanedisulfonylimide, LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2) ;
Lithiummethide salts such as LiC (FSO 2 ) 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (C 2 F 5 SO 2 ) 3;
Lithium oxalate borate salts such as lithium difluorooxalate borate and lithium bis (oxalate) borate;
Lithium oxalate phosphate salts such as lithium tetrafluorooxalat phosphate, lithium difluorobis (oxalate) phosphate, lithium tris (oxalat) phosphate, lithium difluorophosphate;
Other formulas: LiPF a (C n F 2n + 1 ) 6-a (in the formula, a is an integer of 0 to 5 and n is an integer of 1 to 6) (for example, LiPF 4 (CF)). 3 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 ) 2 ), LiPF 4 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiBF 3 CF 3 , LiBF 3 C 2 F 5 , LiBF Fluorine-containing organics such as 3 C 3 F 7 , LiBF 2 (CF 3 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 ) 2 , LiBF 2 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2 ) 2. Lithium salts; etc.

中でも、LiPF、LiBF、LiSbF、LiTaF、FSOLi、CFSOLi、LiN(FSO、LiN(FSO)(CFSO)、LiN(CFSO、LiN(CSO、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiC(FSO、LiC(CFSO、LiC(CSO、リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトフォスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート、LiBFCF、LiBF、LiPF(CF、LiPF(C、LiPO等が出力特性やハイレート充放電特性、高温保存特性、サイクル特性等を向上させる効果がある点から特に好ましい。 Among them, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiTaF 6 , FSO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) (CF 3 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , Lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedisulfonylimide, Lithium cyclic 1,3-perfluoropropanedisulfonylimide, LiC (FSO 2 ) 3 , LiC (CF 3) SO 2 ) 3 , LiC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 , Lithium Bis (Oxalato) Borate, Lithium Difluorooxalato Borate, Lithium Tetrafluorooxarat Phosphate, Lithium Difluorobis (Oxalato) Phosphate, LiBF 3 CF 3 , LiBF 3 C 2 F 5 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , LiPO 2 F 2, etc. improve output characteristics, high rate charge / discharge characteristics, high temperature storage characteristics, cycle characteristics, etc. It is particularly preferable because it is effective.

これらのリチウム塩は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合の好ましい一例は、LiPFとLiBFや、LiPFとFSOLi等の併用であり、負荷特性やサイクル特性を向上させる効果がある。 These lithium salts may be used alone or in combination of two or more. A preferable example in which two or more types are used in combination is a combination of LiPF 6 and LiBF 4 , LiPF 6 and FSO 3 Li, or the like, which has the effect of improving load characteristics and cycle characteristics.

この場合、電解液全体100質量%に対するLiBF或いはFSOLiの配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の電解液に対して、通常、0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上であり、また、通常30質量%以下、好ましくは20質量%以下である。 In this case, the blending amount of LiBF 4 or FSO 3 Li with respect to 100% by mass of the entire electrolytic solution is not limited and is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0 with respect to the electrolytic solution of the present invention. It is 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, and usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less.

また、他の一例は、無機リチウム塩と有機リチウム塩との併用であり、この両者の併用は、高温保存による劣化を抑制する効果がある。有機リチウム塩としては、CFSOLi、LiN(FSO、LiN(FSO)(CFSO)、LiN(CFSO、LiN(CSO、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiC(FSO、LiC(CFSO、LiC(CSO、リチウムビスオキサラトボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトホスフェート、リチウムジフルオロビスオキサラトフォスフェート、LiBFCF、LiBF、LiPF(CF、LiPF(C等であるのが好ましい。この場合には、電解液全体100質量%に対する有機リチウム塩の割合は、好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.5質量%以上であり、また、好ましくは30質量%以下、特に好ましくは20質量%以下である。 Another example is the combined use of an inorganic lithium salt and an organic lithium salt, and the combined use of both has an effect of suppressing deterioration due to high temperature storage. Organolithium salts include CF 3 SO 3 Li, LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) (CF 3 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , Lithium Cyclic 1,2-Perfluoroethanedisulfonylimide, Lithium Cyclic 1,3-Perfluoropropanedisulfonylimide, LiC (FSO 2 ) 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (C 2 F 5 SO) 2 ) 3 , Lithium bisoxalatoborate, Lithium difluorooxalatobolate, Lithium tetrafluorooxalatophosphate, Lithium difluorobisoxarat phosphate, LiBF 3 CF 3 , LiBF 3 C 2 F 5 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3, etc. are preferable. In this case, the ratio of the organolithium salt to 100% by mass of the entire electrolytic solution is preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.5% by mass or more, and preferably 30% by mass or less, particularly. It is preferably 20% by mass or less.

電解液中のこれらのリチウム塩の濃度は、本発明の効果を損なわない限り特に制限されない。電解液の電気伝導率を良好な範囲とし、良好な電池性能を確保する点から、電解液中のリチウムの総モル濃度は、好ましくは0.3mol/L以上、より好ましくは0.4mol/L以上、更に好ましくは0.5mol/L以上であり、また、好ましくは3mol/L以下、より好ましくは2.5mol/L以下、更に好ましくは2.0mol/L以下である。 The concentration of these lithium salts in the electrolytic solution is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired. The total molar concentration of lithium in the electrolytic solution is preferably 0.3 mol / L or more, more preferably 0.4 mol / L, from the viewpoint of keeping the electric conductivity of the electrolytic solution in a good range and ensuring good battery performance. As mentioned above, it is more preferably 0.5 mol / L or more, preferably 3 mol / L or less, more preferably 2.5 mol / L or less, still more preferably 2.0 mol / L or less.

リチウムの総モル濃度が低すぎると、電解液の電気伝導率が不十分の場合があり、一方、濃度が高すぎると、粘度上昇のため電気伝導度が低下する場合があり、電池性能が低下する場合がある。 If the total molar concentration of lithium is too low, the electrical conductivity of the electrolyte may be insufficient, while if the concentration is too high, the electrical conductivity may decrease due to the increase in viscosity, resulting in poor battery performance. May be done.

電気二重層キャパシタ用電解液の電解質塩としては、アンモニウム塩が好ましい。
上記アンモニウム塩としては、以下(IIa)〜(IIe)が挙げられる。
(IIa)テトラアルキル4級アンモニウム塩
一般式(IIa):
As the electrolyte salt of the electrolytic solution for the electric double layer capacitor, an ammonium salt is preferable.
Examples of the ammonium salt include the following (IIa) to (IIe).
(IIa) Tetraalkyl Quaternary Ammonium Salt General Formula (IIa):

Figure 0006897264
(式中、R1a、R2a、R3a及びR4aは同じか又は異なり、いずれも炭素数1〜6のエーテル結合を含んでいてもよいアルキル基;Xはアニオン)
で示されるテトラアルキル4級アンモニウム塩が好ましく例示できる。また、このアンモニウム塩の水素原子の一部又は全部がフッ素原子及び/又は炭素数1〜4の含フッ素アルキル基で置換されているものも、耐酸化性が向上する点から好ましい。
Figure 0006897264
(In the formula, R 1a , R 2a , R 3a and R 4a are the same or different, and all of them may contain an ether bond having 1 to 6 carbon atoms; X is an anion).
The tetraalkyl quaternary ammonium salt represented by is preferably exemplified. Further, it is also preferable that a part or all of the hydrogen atoms of this ammonium salt are substituted with a fluorine atom and / or a fluorine-containing alkyl group having 1 to 4 carbon atoms from the viewpoint of improving oxidation resistance.

具体例としては、一般式(IIa−1): As a specific example, the general formula (IIa-1):

Figure 0006897264
(式中、R1a、R2a及びXは前記と同じ;x及びyは同じか又は異なり0〜4の整数で、かつx+y=4)
で示されるテトラアルキル4級アンモニウム塩、一般式(IIa−2):
Figure 0006897264
(In the equation, R 1a , R 2a and X are the same as above; x and y are the same or different integers from 0 to 4, and x + y = 4).
Tetraalkyl quaternary ammonium salt represented by, general formula (IIa-2):

Figure 0006897264
(式中、R5aは炭素数1〜6のアルキル基;R6aは炭素数1〜6の2価の炭化水素基;R7aは炭素数1〜4のアルキル基;zは1又は2;Xはアニオン)
で示されるアルキルエーテル基含有トリアルキルアンモニウム塩、
等が挙げられる。アルキルエーテル基を導入することにより、粘性の低下を図ることができる。
Figure 0006897264
(In the formula, R 5a is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; R 6a is a divalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms; R 7a is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms; z is 1 or 2; X - is an anion)
Alkyl ether group-containing trialkylammonium salt, indicated by
And so on. By introducing an alkyl ether group, the viscosity can be reduced.

アニオンXは、無機アニオンでも有機アニオンでもよい。無機アニオンとしては、例えばAlCl 、BF 、PF 、AsF 、TaF 、I、SbF が挙げられる。有機アニオンとしては、例えばビスオキサラトボレートアニオン、ジフルオロオキサラトボレートアニオン、テトラフルオロオキサラトホスフェートアニオン、ジフルオロビスオキサラトフォスフェートアニオン、CFCOO、CFSO 、(CFSO、(CSO等が挙げられる。 The anion X may be an inorganic anion or an organic anion. The inorganic anions such as AlCl 4 -, BF 4 -, PF 6 -, AsF 6 -, TaF 6 -, I -, SbF 6 - and the like. Examples of the organic anion include bisoxalatoborate anion, difluorooxalatoborate anion, tetrafluorooxalatophosphate anion, difluorobisoxalatphosphate anion, CF 3 COO , CF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ). 2 N , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N − and the like can be mentioned.

これらのうち、耐酸化性やイオン解離性が良好な点から、BF 、PF 、AsF 、SbF が好ましい。 Among these, from the oxidation resistance and ion dissociation viewpoint of good, BF 4 -, PF 6 - , AsF 6 -, SbF 6 - are preferred.

テトラアルキル4級アンモニウム塩の好適な具体例としては、EtNBF、EtNClO、EtNPF、EtNAsF、EtNSbF、EtNCFSO、EtN(CFSON、EtNCSO、EtMeNBF、EtMeNClO、EtMeNPF、EtMeNAsF、EtMeNSbF、EtMeNCFSO、EtMeN(CFSON、EtMeNCSOを用いればよく、特に、EtNBF、EtNPF、EtNSbF、EtNAsF、EtMeNBF、N,N−ジエチル−N−メチル−N−(2−メトキシエチル)アンモニウム塩等が挙げられる。 Suitable specific examples of the tetraalkyl quaternary ammonium salt include Et 4 NBF 4 , Et 4 NClO 4 , Et 4 NPF 6 , Et 4 NAsF 6 , Et 4 NSbF 6 , Et 4 NCF 3 SO 3 , Et 4 N CF 3 SO 2) 2 N, Et 4 NC 4 F 9 SO 3, Et 3 MeNBF 4, Et 3 MeNClO 4, Et 3 MeNPF 6, Et 3 MeNAsF 6, Et 3 MeNSbF 6, Et 3 MeNCF 3 SO 3, Et 3 MeN (CF 3 SO 2) 2 N, may be used Et 3 MeNC 4 F 9 SO 3 , in particular, Et 4 NBF 4, Et 4 NPF 6, Et 4 NSbF 6, Et 4 NAsF 6, Et 3 MeNBF 4 , N, N-diethyl-N-methyl-N- (2-methoxyethyl) ammonium salt and the like.

(IIb)スピロ環ビピロリジニウム塩
一般式(IIb−1):
(IIb) Spiro ring bipyrrolidinium salt General formula (IIb-1):

Figure 0006897264
(式中、R8a及びR9aは同じか又は異なり、いずれも炭素数1〜4のアルキル基;Xはアニオン;n1は0〜5の整数;n2は0〜5の整数)
で示されるスピロ環ビピロリジニウム塩、一般式(IIb−2):
Figure 0006897264
(In the formula, R 8a and R 9a are the same or different, and both are alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms; X is an anion; n1 is an integer of 0 to 5; n2 is an integer of 0 to 5).
Spiro ring bipyrrolidinium salt represented by, general formula (IIb-2):

Figure 0006897264
(式中、R10a及びR11aは同じか又は異なり、いずれも炭素数1〜4のアルキル基;Xはアニオン;n3は0〜5の整数;n4は0〜5の整数)
で示されるスピロ環ビピロリジニウム塩、又は、一般式(IIb−3):
Figure 0006897264
(In the formula, R 10a and R 11a are the same or different, and both are alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms; X is an anion; n3 is an integer of 0 to 5; n4 is an integer of 0 to 5).
Spiro ring bipyrrolidinium salt represented by, or general formula (IIb-3):

Figure 0006897264
(式中、R12a及びR13aは同じか又は異なり、いずれも炭素数1〜4のアルキル基;Xはアニオン;n5は0〜5の整数;n6は0〜5の整数)
で示されるスピロ環ビピロリジニウム塩が好ましく挙げられる。また、このスピロ環ビピロリジニウム塩の水素原子の一部又は全部がフッ素原子及び/又は炭素数1〜4の含フッ素アルキル基で置換されているものも、耐酸化性が向上する点から好ましい。
Figure 0006897264
(In the formula, R 12a and R 13a are the same or different, and both are alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms; X is an anion; n5 is an integer of 0 to 5; n6 is an integer of 0 to 5).
The spiro ring bipyrrolidinium salt represented by is preferably mentioned. Further, it is also preferable that a part or all of the hydrogen atoms of the spiro ring bipyrrolidinium salt are substituted with fluorine atoms and / or fluorine-containing alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms from the viewpoint of improving oxidation resistance.

アニオンXの好ましい具体例は、(IIa)の場合と同じである。なかでも、解離性が高く、高電圧下での内部抵抗が低い点から、BF−、PF−、(CFSON−又は(CSON−が好ましい。 Preferred specific examples of anion X are the same as in the case of (IIa). Among them, high dissociative, terms the internal resistance is low under a high voltage, BF 4 -, PF 6 - , (CF 3 SO 2) 2 N- or (C 2 F 5 SO 2) 2 N- is preferable.

スピロ環ビピロリジニウム塩の好ましい具体例としては、例えば、

Figure 0006897264
等が挙げられる。 Preferred specific examples of the spiro ring bipyrrolidinium salt include, for example,
Figure 0006897264
And so on.

このスピロ環ビピロリジニウム塩は溶媒への溶解性、耐酸化性、イオン伝導性の点で優れている。 This spiro ring bipyrrolidinium salt is excellent in solvent solubility, oxidation resistance, and ionic conductivity.

(IIc)イミダゾリウム塩
一般式(IIc):
(IIc) Imidazole salt general formula (IIc):

Figure 0006897264
(式中、R14a及びR15aは同じか又は異なり、いずれも炭素数1〜6のアルキル基;Xはアニオン)
で示されるイミダゾリウム塩が好ましく例示できる。また、このイミダゾリウム塩の水素原子の一部又は全部がフッ素原子及び/又は炭素数1〜4の含フッ素アルキル基で置換されているものも、耐酸化性が向上する点から好ましい。
Figure 0006897264
(In the formula, R 14a and R 15a are the same or different, and both are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms; X is an anion).
The imidazolium salt represented by is preferably exemplified. Further, it is also preferable that a part or all of the hydrogen atoms of this imidazolium salt are substituted with fluorine atoms and / or fluorine-containing alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms from the viewpoint of improving oxidation resistance.

アニオンXの好ましい具体例は、(IIa)と同じである。 Preferred specific examples of anion X are the same as in (IIa).

好ましい具体例としては、例えば As a preferable specific example, for example

Figure 0006897264
等が挙げられる。
Figure 0006897264
And so on.

このイミダゾリウム塩は粘性が低く、また溶解性が良好な点で優れている。 This imidazolium salt is excellent in that it has low viscosity and good solubility.

(IId):N−アルキルピリジニウム塩
一般式(IId):
(IId): N-alkylpyridinium salt general formula (IId):

Figure 0006897264
(式中、R16aは炭素数1〜6のアルキル基;Xはアニオン)
で示されるN−アルキルピリジニウム塩が好ましく例示できる。また、このN−アルキルピリジニウム塩の水素原子の一部又は全部がフッ素原子及び/又は炭素数1〜4の含フッ素アルキル基で置換されているものも、耐酸化性が向上する点から好ましい。
Figure 0006897264
(In the formula, R 16a is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; X is an anion)
The N-alkylpyridinium salt represented by is preferably exemplified. Further, it is also preferable that a part or all of the hydrogen atoms of this N-alkylpyridinium salt are substituted with fluorine atoms and / or fluorine-containing alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms from the viewpoint of improving oxidation resistance.

アニオンXの好ましい具体例は、(IIa)と同じである。 Preferred specific examples of anion X are the same as in (IIa).

好ましい具体例としては、例えば As a preferable specific example, for example

Figure 0006897264
等が挙げられる。
Figure 0006897264
And so on.

このN−アルキルピリジニウム塩は粘性が低く、また溶解性が良好な点で優れている。 This N-alkylpyridinium salt is excellent in that it has low viscosity and good solubility.

(IIe)N,N−ジアルキルピロリジニウム塩
一般式(IIe):
(IIe) N, N-dialkylpyrrolidinium salt General formula (IIe):

Figure 0006897264
(式中、R17a及びR18aは同じか又は異なり、いずれも炭素数1〜6のアルキル基;Xはアニオン)
で示されるN,N−ジアルキルピロリジニウム塩が好ましく例示できる。また、このN,N−ジアルキルピロリジニウム塩の水素原子の一部又は全部がフッ素原子及び/又は炭素数1〜4の含フッ素アルキル基で置換されているものも、耐酸化性が向上する点から好ましい。
Figure 0006897264
(In the formula, R 17a and R 18a are the same or different, and both are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms; X is an anion).
The N, N-dialkylpyrrolidinium salt represented by is preferably exemplified. Further, the oxidation resistance is also improved when a part or all of the hydrogen atoms of the N, N-dialkylpyrrolidinium salt are substituted with fluorine atoms and / or fluorine-containing alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms. It is preferable from the point of view.

アニオンXの好ましい具体例は、(IIa)と同じである。 Preferred specific examples of anion X are the same as in (IIa).

好ましい具体例としては、例えば As a preferable specific example, for example

Figure 0006897264
Figure 0006897264

Figure 0006897264
等が挙げられる。
Figure 0006897264
And so on.

このN,N−ジアルキルピロリジニウム塩は粘性が低く、また溶解性が良好な点で優れている。 This N, N-dialkylpyrrolidinium salt is excellent in that it has low viscosity and good solubility.

これらのアンモニウム塩のうち、(IIa)、(IIb)及び(IIc)が溶解性、耐酸化性、イオン伝導性が良好な点で好ましく、更には Of these ammonium salts, (IIa), (IIb) and (IIc) are preferable in terms of good solubility, oxidation resistance and ionic conductivity, and further.

Figure 0006897264
(式中、Meはメチル基;Etはエチル基;X、x、yは式(IIa−1)と同じ)
が好ましい。
Figure 0006897264
(In the formula, Me is a methyl group; Et is an ethyl group; X , x, y are the same as in formula (IIa-1))
Is preferable.

また、電気二重層キャパシタ用電解質塩として、リチウム塩を用いてもよい。リチウム塩としては、例えば、LiPF、LiBF、LiN(FSO、LiAsF、LiSbF、LiN(SOが好ましい。
更に容量を向上させるために、マグネシウム塩を用いてもよい。マグネシウム塩としては、例えば、Mg(ClO、Mg(OOC等が好ましい。
Further, a lithium salt may be used as the electrolyte salt for the electric double layer capacitor. Examples of the lithium salt, LiPF 6, LiBF 4, LiN (FSO 2) 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiN (SO 2 C 2 H 5) 2 is preferred.
Magnesium salts may be used to further improve the volume. As the magnesium salt, for example, Mg (ClO 4 ) 2 , Mg (OOC 2 H 5 ) 2, and the like are preferable.

電解質塩が上記アンモニウム塩である場合、濃度は、0.7モル/リットル以上であることが好ましい。0.7モル/リットル未満であると、低温特性が悪くなるだけでなく、初期内部抵抗が高くなってしまうおそれがある。上記電解質塩の濃度は、0.9モル/リットル以上であることがより好ましい。
上記濃度の上限は、低温特性の点で、2.0モル/リットル以下であることが好ましく、1.5モル/リットル以下であることがより好ましい。
上記アンモニウム塩が、4フッ化ホウ酸トリエチルメチルアンモニウム(TEMABF)の場合、その濃度は、低温特性に優れる点で、0.7〜1.5モル/リットルであることが好ましい。
また、4フッ化ホウ酸スピロビピロリジニウム(SBPBF)の場合は、0.7〜2.0モル/リットルであることが好ましい。
When the electrolyte salt is the above-mentioned ammonium salt, the concentration is preferably 0.7 mol / liter or more. If it is less than 0.7 mol / liter, not only the low temperature characteristics deteriorate, but also the initial internal resistance may increase. The concentration of the electrolyte salt is more preferably 0.9 mol / liter or more.
The upper limit of the concentration is preferably 2.0 mol / liter or less, and more preferably 1.5 mol / liter or less in terms of low temperature characteristics.
When the ammonium salt is triethylmethylammonium tetrafluoroborate (TEMABF 4 ), its concentration is preferably 0.7 to 1.5 mol / liter in terms of excellent low temperature characteristics.
Further, in the case of spirobipyrrolidinium tetrafluoride (SBPBF 4 ), it is preferably 0.7 to 2.0 mol / liter.

本発明の電解液は、下記一般式(1a)、(1b)及び(1c)で表されるニトリル化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含んでもよい。

Figure 0006897264
(式中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、シアノ基(CN)、ハロゲン原子、アルキル基、又は、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をハロゲン原子で置換した基を表す。nは1〜10の整数を表す。)
Figure 0006897264
(式中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をハロゲン原子で置換した基、又は、NC−Rc1−Xc1−(Rc1はアルキレン基、Xc1は酸素原子又は硫黄原子を表す。)で表される基を表す。R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、又は、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をハロゲン原子で置換した基を表す。mは1〜10の整数を表す。)
Figure 0006897264
(式中、R、R、R及びRは、それぞれ独立して、シアノ基(CN)を含む基、水素原子(H)、ハロゲン原子、アルキル基、又は、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をハロゲン原子で置換した基を表す。ただし、R、R、R及びRのうち少なくとも1つはシアノ基を含む基である。lは1〜3の整数を表す。)
これにより、電気化学デバイスの高温保存特性を向上させることができる。上記ニトリル化合物を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 The electrolytic solution of the present invention may contain at least one selected from the group consisting of nitrile compounds represented by the following general formulas (1a), (1b) and (1c).
Figure 0006897264
(In the formula, Ra and R b are independent hydrogen atoms, cyano groups (CN), halogen atoms, alkyl groups, or groups in which at least a part of the hydrogen atoms of the alkyl group are replaced with halogen atoms. Represents. N represents an integer of 1 to 10.)
Figure 0006897264
(In the formula, R c is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, a group in which at least a part of the hydrogen atom of the alkyl group is replaced with a halogen atom, or NC-R c1- X c1- (R c1 is an alkylene group). , X c1 is .R d and R e represents a group represented by an oxygen atom or a sulfur atom.) are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, or at least a portion of the alkyl group Represents a group in which the hydrogen atom of is replaced with a halogen atom. M represents an integer of 1 to 10.)
Figure 0006897264
(In the formula, R f , R g , R h and Ri are each independently at least one of a group containing a cyano group (CN), a hydrogen atom (H), a halogen atom, an alkyl group, or an alkyl group. the part hydrogen atoms represents a group obtained by substituting a halogen atom. However, at least one of R f, R g, R h and R i is a group containing a cyano group .l represents an integer of 1 to 3 .)
This makes it possible to improve the high temperature storage characteristics of the electrochemical device. The above nitrile compounds may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

上記一般式(1a)において、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、シアノ基(CN)、ハロゲン原子、アルキル基、又は、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をハロゲン原子で置換した基である。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。中でもフッ素原子が好ましい。
アルキル基としては、炭素数1〜5のものが好ましい。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。
アルキル基の少なくとも一部の水素原子をハロゲン原子で置換した基としては、上述したアルキル基の少なくとも一部の水素原子を上述したハロゲン原子で置換した基が挙げられる。
及びRがアルキル基、又は、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をハロゲン原子で置換した基である場合は、RとRとが互いに結合して環構造(例えば、シクロヘキサン環)を形成していてもよい。
及びRは、水素原子又はアルキル基であることが好ましい。
In the above general formula (1a), Ra and R b independently use a hydrogen atom, a cyano group (CN), a halogen atom, an alkyl group, or at least a part of the hydrogen atom of the alkyl group as a halogen atom. It is a substituted group.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom. Of these, a fluorine atom is preferable.
The alkyl group preferably has 1 to 5 carbon atoms. Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group and the like.
Examples of the group in which at least a part of the hydrogen atom of the alkyl group is replaced with a halogen atom include a group in which at least a part of the hydrogen atom of the above-mentioned alkyl group is replaced with the above-mentioned halogen atom.
When R a and R b are an alkyl group or a group in which at least a part of hydrogen atoms of the alkyl group is substituted with a halogen atom, Ra and R b are bonded to each other to form a ring structure (for example, cyclohexane ring). ) May be formed.
R a and R b are preferably hydrogen atoms or alkyl groups.

上記一般式(1a)において、nは1〜10の整数である。nが2以上である場合、n個のRは全て同じであってもよく、少なくとも一部が異なっていてもよい。Rについても同様である。nは、1〜7の整数が好ましく、2〜5の整数がより好ましい。 In the above general formula (1a), n is an integer of 1 to 10. When n is 2 or more, n pieces of R a may be the same for all, it may be at least partially different. The same applies to R b. n is preferably an integer of 1 to 7, and more preferably an integer of 2 to 5.

上記一般式(1a)で表されるニトリル化合物としては、ジニトリル及びトリカルボニトリルが好ましい。
ジニトリルの具体例としては、マロノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、アゼラニトリル、セバコニトリル、ウンデカンジニトリル、ドデカンジニトリル、メチルマロノニトリル、エチルマロノニトリル、イソプロピルマロノニトリル、tert−ブチルマロノニトリル、メチルスクシノニトリル、2,2−ジメチルスクシノニトリル、2,3−ジメチルスクシノニトリル、2,3,3−トリメチルスクシノニトリル、2,2,3,3−テトラメチルスクシノニトリル、2,3−ジエチル−2,3−ジメチルスクシノニトリル、2,2−ジエチル−3,3−ジメチルスクシノニトリル、ビシクロヘキシル−1,1−ジカルボニトリル、ビシクロヘキシル−2,2−ジカルボニトリル、ビシクロヘキシル−3,3−ジカルボニトリル、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジカルボニトリル、2,3−ジイソブチル−2,3−ジメチルスクシノニトリル、2,2−ジイソブチル−3,3−ジメチルスクシノニトリル、2−メチルグルタロニトリル、2,3−ジメチルグルタロニトリル、2,4−ジメチルグルタロニトリル、2,2,3,3−テトラメチルグルタロニトリル、2,2,4,4−テトラメチルグルタロニトリル、2,2,3,4−テトラメチルグルタロニトリル、2,3,3,4−テトラメチルグルタロニトリル、1,4−ジシアノペンタン、2,6−ジシアノヘプタン、2,7−ジシアノオクタン、2,8−ジシアノノナン、1,6−ジシアノデカン等を例示できる。これらのうち、特に好ましいのはスクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリルである。
また、トリカルボニトリルの具体例としてはペンタントリカルボニトリル、プロパントリカルボニトリル、1,3,5−ヘキサントリカルボニトリル、1,3,6−ヘキサントリカルボニトリル、ヘプタントリカルボニトリル、1,2,3−プロパントリカルボニトリル、1,3,5−ペンタントリカルボニトリル等が挙げられ特に好ましいものは、1,3,6−ヘキサントリカルボニトリルである。
As the nitrile compound represented by the general formula (1a), dinitrile and tricarbonitrile are preferable.
Specific examples of dinitrile include malononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimeronitrile, suberonitrile, azeranitrile, sebaconitrile, undecandinitrile, dodecandinitrile, methylmalononitrile, ethylmalononitrile, isopropylmalononitrile, and tert-butyl Marononitrile, methylsuccinonitrile, 2,2-dimethylsuccinonitrile, 2,3-dimethylsuccinonitrile, 2,3,3-trimethylsuccinonitrile, 2,2,3,3-tetramethylsuccinonitrile , 2,3-diethyl-2,3-dimethylsuccinonitrile, 2,2-diethyl-3,3-dimethylsuccinonitrile, bicyclohexyl-1,1-dicarbonitrile, bicyclohexyl-2,2-di Carbonitrile, bicyclohexyl-3,3-dicarbonitrile, 2,5-dimethyl-2,5-hexanedicarbonitrile, 2,3-diisobutyl-2,3-dimethylsuccinonitrile, 2,2-diisobutyl- 3,3-Dimethylsuccinonitrile, 2-methylglutaronitrile, 2,3-dimethylglutaronitrile, 2,4-dimethylglutaronitrile, 2,2,3,3-tetramethylglutaronitrile, 2, 2,4,4-tetramethylglutaronitrile, 2,2,3,4-tetramethylglutaronitrile, 2,3,3,4-tetramethylglutaronitrile, 1,4-dicyanopentane, 2,6 Examples thereof include −dicyanoheptane, 2,7-dicyanooctane, 2,8-dicyanononane, and 1,6-dicyanodecane. Of these, particularly preferred are succinonitrile, glutaronitrile, and adiponitrile.
Specific examples of the tricarbonitrile include pentantricarbonitrile, propantricarbonitrile, 1,3,5-hexanetricarbonitrile, 1,3,6-hexanetricarbonitrile, heptanetricarbonitrile, 1,2. , 3-Propanetricarbonitrile, 1,3,5-pentanetricarbonitrile and the like, and particularly preferable one is 1,3,6-hexanetricarbonitrile.

上記一般式(1b)において、Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をハロゲン原子で置換した基、又は、NC−Rc1−Xc1−(Rc1はアルキレン基、Xc1は酸素原子又は硫黄原子を表す。)で表される基であり、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、又は、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をハロゲン原子で置換した基である。
ハロゲン原子、アルキル基、及び、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をハロゲン原子で置換した基については、上記一般式(1a)について例示したものが挙げられる。
上記NC−Rc1−Xc1−におけるRc1はアルキレン基である。アルキレン基としては、炭素数1〜3のアルキレン基が好ましい。
、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、又は、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をハロゲン原子で置換した基であることが好ましい。
、R及びRの少なくとも1つは、ハロゲン原子、又は、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をハロゲン原子で置換した基であることが好ましく、フッ素原子、又は、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をフッ素原子で置換した基であることがより好ましい。
及びRがアルキル基、又は、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をハロゲン原子で置換した基である場合は、RとRとが互いに結合して環構造(例えば、シクロヘキサン環)を形成していてもよい。
In the above general formula (1b), R c is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, a group in which at least a part of hydrogen atoms of the alkyl group is replaced with a halogen atom, or NC-R c1- X c1- (R). c1 is an alkylene group, X c1 is an oxygen atom or a sulfur atom), and R d and Re are independently hydrogen atoms, halogen atoms, alkyl groups, or alkyl groups. It is a group in which at least a part of hydrogen atoms are replaced with halogen atoms.
Examples of the halogen atom, the alkyl group, and the group in which at least a part of the hydrogen atom of the alkyl group is replaced with the halogen atom include those exemplified by the above general formula (1a).
The NC-R c1 -X c1 - in R c1 is an alkylene group. As the alkylene group, an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms is preferable.
It is preferable that R c , R d and Re are independently hydrogen atoms, halogen atoms, alkyl groups, or groups in which at least a part of the hydrogen atoms of the alkyl groups are substituted with halogen atoms.
At least one of R c , R d and Re is preferably a halogen atom or a group in which at least a part of the hydrogen atom of the alkyl group is replaced with a halogen atom, and at least a fluorine atom or an alkyl group. More preferably, it is a group in which some hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms.
When R d and Re are an alkyl group or a group in which at least a part of hydrogen atoms of the alkyl group is substituted with a halogen atom, R d and Re are bonded to each other to form a ring structure (for example, cyclohexane ring). ) May be formed.

上記一般式(1b)において、mは1〜10の整数である。mが2以上である場合、m個のRは全て同じであってもよく、少なくとも一部が異なっていてもよい。Rについても同様である。mは、2〜7の整数が好ましく、2〜5の整数がより好ましい。 In the above general formula (1b), m is an integer of 1 to 10. When m is 2 or more, all m R ds may be the same, or at least a part thereof may be different. The same applies to the R e. For m, an integer of 2 to 7 is preferable, and an integer of 2 to 5 is more preferable.

上記一般式(1b)で表されるニトリル化合物としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、バレロニトリル、イソバレロニトリル、ラウロニトリル、2−メチルブチロニトリル、トリメチルアセトニトリル、ヘキサンニトリル、シクロペンタンカルボニトリル、シクロヘキサンカルボニトリル、フルオロアセトニトリル、ジフルオロアセトニトリル、トリフルオロアセトニトリル、2−フルオロプロピオニトリル、3−フルオロプロピオニトリル、2,2−ジフルオロプロピオニトリル、2,3−ジフルオロプロピオニトリル、3,3−ジフルオロプロピオニトリル、2,2,3−トリフルオロプロピオニトリル、3,3,3−トリフルオロプロピオニトリル、3,3’−オキシジプロピオニトリル、3,3’−チオジプロピオニトリル、ペンタフルオロプロピオニトリル等が例示できる。これらのうち、特に好ましいのは,3,3,3−トリフルオロプロピオニトリルである。 Examples of the nitrile compound represented by the general formula (1b) include acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, isobutyronitrile, valeronitrile, isovaleronitrile, lauronitrile, 2-methylbutyronitrile, trimethylacetonitrile, and hexanenitrile. , Cyclopentancarbonitrile, cyclohexanecarbonitrile, fluoroacetonitrile, difluoroacetonitrile, trifluoroacetonitrile, 2-fluoropropionitrile, 3-fluoropropionitrile, 2,2-difluoropropionitrile, 2,3-difluoropropio Nitrile, 3,3-difluoropropionitrile, 2,2,3-trifluoropropionitrile, 3,3,3-trifluoropropionitrile, 3,3'-oxydipropionitrile, 3,3'-thiodipro Examples thereof include pionitrile and pentafluoropropionitrile. Of these, 3,3,3-trifluoropropionitrile is particularly preferred.

上記一般式(1c)において、R、R、R及びRは、それぞれ独立して、シアノ基(CN)を含む基、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、又は、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をハロゲン原子で置換した基である。
ハロゲン原子、アルキル基、及び、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をハロゲン原子で置換した基については、上記一般式(1a)について例示したものが挙げられる。
シアノ基を含む基としては、シアノ基のほか、アルキル基の少なくとも一部の水素原子をシアノ基で置換した基が挙げられる。この場合のアルキル基としては、上記一般式(1a)について例示したものが挙げられる。
、R、R及びRのうち少なくとも1つはシアノ基を含む基である。好ましくは、R、R、R及びRのうち少なくとも2つがシアノ基を含む基であることであり、より好ましくは、R及びRがシアノ基を含む基であることである。R及びRがシアノ基を含む基である場合、R及びRは、水素原子であることが好ましい。
In the general formula (1c), R f, R g, R h and R i are each independently, a group containing a cyano group (CN), a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, or at least an alkyl group It is a group in which some hydrogen atoms are replaced with halogen atoms.
Examples of the halogen atom, the alkyl group, and the group in which at least a part of the hydrogen atom of the alkyl group is replaced with the halogen atom include those exemplified by the above general formula (1a).
Examples of the group containing a cyano group include a cyano group and a group in which at least a part of hydrogen atoms of an alkyl group is replaced with a cyano group. Examples of the alkyl group in this case include those exemplified for the above general formula (1a).
R f, R g, at least one of R h and R i is a group containing a cyano group. Preferably is that R f, R g, at least two of R h and R i is a group containing a cyano group, more preferably, is that R h and R i is a group containing a cyano group .. When R h and R i are groups containing a cyano group, R f and R g are preferably hydrogen atoms.

上記一般式(1c)において、lは1〜3の整数である。lが2以上である場合、l個のRは全て同じであってもよく、少なくとも一部が異なっていてもよい。Rについても同様である。lは、1〜2の整数が好ましい。 In the above general formula (1c), l is an integer of 1 to 3. When l is 2 or more, all l R fs may be the same, or at least a part thereof may be different. The same applies to R g. l is preferably an integer of 1 to 2.

上記一般式(1c)で表されるニトリル化合物としては、3−ヘキセンジニトリル、ムコノニトリル、マレオニトリル、フマロニトリル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、クロトノニトリル、3−メチルクロトノニトリル、2−メチル−2−ブテンニトリル、2−ペンテンニトリル、2−メチル−2−ペンテンニトリル、3−メチル−2−ペンテンニトリル、2−ヘキセンニトリル等が例示され、3−ヘキセンジニトリル、ムコノニトリルが好ましく、特に3−ヘキセンジニトリルが好ましい。 Examples of the nitrile compound represented by the general formula (1c) include 3-hexendinitrile, mucononitrile, maleonitrile, fumaronitrile, acrylonitrile, methacrylonitrile, crotononitrile, 3-methylcrotononitrile, and 2-methyl-2-. Butenenitrile, 2-pentenenitrile, 2-methyl-2-pentenenitrile, 3-methyl-2-pentenenitrile, 2-hexenenitrile and the like are exemplified, and 3-hexenedinitrile and mucononitrile are preferable, and 3-hexenedinitrile is particularly preferable. Nitrile is preferred.

上記ニトリル化合物の含有量は、電解液に対して0.2〜7質量%であることが好ましい。これにより、電気化学デバイスの高電圧での高温保存特性、安全性を一層向上させることができる。上記ニトリル化合物の含有量の合計の下限は0.3質量%がより好ましく、0.5質量%が更に好ましい。上限は5質量%がより好ましく、2質量%が更に好ましく、0.5質量%が特に好ましい。 The content of the nitrile compound is preferably 0.2 to 7% by mass with respect to the electrolytic solution. As a result, the high-voltage storage characteristics and safety of the electrochemical device can be further improved. The lower limit of the total content of the nitrile compounds is more preferably 0.3% by mass, further preferably 0.5% by mass. The upper limit is more preferably 5% by mass, further preferably 2% by mass, and particularly preferably 0.5% by mass.

本発明の電解液は、更に、一般式(2)で示される化合物(2)を含んでもよい。 The electrolytic solution of the present invention may further contain the compound (2) represented by the general formula (2).

一般式(2):

Figure 0006897264
(式中、Aa+は金属イオン、水素イオン又はオニウムイオン。aは1〜3の整数、bは1〜3の整数、pはb/a、n23は1〜4の整数、n21は0〜8の整数、n22は0又は1、Z21は遷移金属、周期律表のIII族、IV族又はV族の元素。
21は、O、S、炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数1〜10のハロゲン化アルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基又は炭素数6〜20のハロゲン化アリーレン基(アルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基、及び、ハロゲン化アリーレン基はその構造中に置換基、ヘテロ原子を持っていてもよく、またn22が1でn23が2〜4のときにはn23個のX21はそれぞれが結合していてもよい)
21は、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のハロゲン化アルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のハロゲン化アリール基(アルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基、及び、ハロゲン化アリーレン基はその構造中に置換基、ヘテロ原子を持っていてもよく、またn21が2〜8のときにはn21個のL21はそれぞれが結合して環を形成してもよい)又は−Z2323
21、Y22及びZ23は、それぞれ独立でO、S、NY24、炭化水素基又はフッ素化炭化水素基。Y23及びY24は、それぞれ独立でH、F、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のハロゲン化アルキル基、炭素数6〜20のアリール基又は炭素数6〜20のハロゲン化アリール基(アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基及びハロゲン化アリール基はその構造中に置換基、ヘテロ原子を持っていてもよく、Y23又はY24が複数個存在する場合にはそれぞれが結合して環を形成してもよい)) General formula (2):
Figure 0006897264
(In the formula, A a + is a metal ion, a hydrogen ion or an onium ion. A is an integer of 1 to 3, b is an integer of 1 to 3, p is b / a, n 23 is an integer of 1 to 4, and n 21 is. An integer of 0 to 8, n 22 is 0 or 1, Z 21 is a transition metal, and an element of group III, IV or V of the periodic table.
X 21 is O, S, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or a halogenated arylene group having 6 to 20 carbon atoms (alkylene group). , The alkylene group halide, the arylene group, and the arylene halide group may have a substituent or a heteroatom in the structure, and when n 22 is 1 and n 23 is 2 to 4, n 23 . X 21 may be combined with each other)
L 21 is a halogen atom, a cyano group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkyl halide group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aryl halide group having 6 to 20 carbon atoms ( The alkylene group, the halogenated alkylene group, the arylene group, and the halogenated arylene group may have a substituent or a hetero atom in the structure, and when n 21 is 2 to 8, n 21 L 21s may be present. Each may combine to form a ring) or -Z 23 Y 23 .
Y 21 , Y 22 and Z 23 are independently O, S, NY 24 , hydrocarbon groups or fluorinated hydrocarbon groups, respectively. Y 23 and Y 24 are independently H, F, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkyl halide group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or a halogen having 6 to 20 carbon atoms. The aryl group (alkyl group, alkyl halide group, aryl group and aryl halide group may have a substituent and a hetero atom in the structure, respectively, when a plurality of Y 23 or Y 24 are present, respectively. May combine to form a ring))

a+としては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、セシウムイオン、銀イオン、亜鉛イオン、銅イオン、コバルトイオン、鉄イオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、チタンイオン、鉛イオン、クロムイオン、バナジウムイオン、ルテニウムイオン、イットリウムイオン、ランタノイドイオン、アクチノイドイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラメチルアンモニウムイオン、トリエチルメチルアンモニウムイオン、トリエチルアンモニウムイオン、ピリジニウムイオン、イミダゾリウムイオン、水素イオン、テトラエチルホスホニウムイオン、テトラメチルホスホニウムイオン、テトラフェニルホスホニウムイオン、トリフェニルスルホニウムイオン、トリエチルスルホニウムイオン等が挙げられる。 A a + includes lithium ion, sodium ion, potassium ion, magnesium ion, calcium ion, barium ion, cesium ion, silver ion, zinc ion, copper ion, cobalt ion, iron ion, nickel ion, manganese ion, titanium ion, etc. Lead ion, chromium ion, vanadium ion, ruthenium ion, ittrium ion, lanthanoid ion, actinoid ion, tetrabutylammonium ion, tetraethylammonium ion, tetramethylammonium ion, triethylmethylammonium ion, triethylammonium ion, pyridinium ion, imidazolium ion , Hydrogen ion, tetraethylphosphonium ion, tetramethylphosphonium ion, tetraphenylphosphonium ion, triphenylsulfonium ion, triethylsulfonium ion and the like.

電気化学的なデバイス等の用途に使用する場合、Aa+は、リチウムイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、水素イオンが好ましく、リチウムイオンが特に好ましい。Aa+のカチオンの価数aは、1〜3の整数である。3より大きい場合、結晶格子エネルギーが大きくなるため、溶媒に溶解することが困難になるという問題が起こる。そのため溶解度を必要とする場合は1がより好ましい。アニオンの価数bも同様に1〜3の整数であり、特に1が好ましい。カチオンとアニオンの比を表す定数pは、両者の価数の比b/aで必然的に決まる。 When used in applications such as electrochemical devices, A a + is preferably lithium ion, sodium ion, magnesium ion, tetraalkylammonium ion, or hydrogen ion, and lithium ion is particularly preferable. The cation valence a of A a + is an integer of 1-3. If it is larger than 3, the crystal lattice energy becomes large, which causes a problem that it becomes difficult to dissolve in a solvent. Therefore, 1 is more preferable when solubility is required. The valence b of the anion is also an integer of 1 to 3, and 1 is particularly preferable. The constant p representing the ratio of cations and anions is inevitably determined by the ratio b / a of the valences of both.

次に、一般式(2)の配位子の部分について説明する。本明細書において、一般式(2)におけるZ21に結合している有機又は無機の部分を配位子と呼ぶ。 Next, the ligand portion of the general formula (2) will be described. In the present specification, the organic or inorganic moiety bound to Z 21 in the general formula (2) is referred to as a ligand.

21は、Al、B、V、Ti、Si、Zr、Ge、Sn、Cu、Y、Zn、Ga、Nb、Ta、Bi、P、As、Sc、Hf又はSbであることが好ましく、Al、B又はPであることがより好ましい。 Z 21 is preferably Al, B, V, Ti, Si, Zr, Ge, Sn, Cu, Y, Zn, Ga, Nb, Ta, Bi, P, As, Sc, Hf or Sb, and Al. , B or P is more preferable.

21は、O、S、炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数1〜10のハロゲン化アルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基又は炭素数6〜20のハロゲン化アリーレン基を表す。これらのアルキレン基及びアリーレン基はその構造中に置換基、ヘテロ原子を持っていてもよい。具体的には、アルキレン基及びアリーレン基上の水素の代わりに、ハロゲン原子、鎖状又は環状のアルキル基、アリール基、アルケニル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、スルホニル基、アミノ基、シアノ基、カルボニル基、アシル基、アミド基、水酸基を置換基として持っていてもよいし、アルキレン及びアリーレン上の炭素の代わりに、窒素、硫黄、酸素が導入された構造であってもよい。またn22が1でn23が2〜4のときには、n23個のX21はそれぞれが結合していてもよい。そのような例としては、エチレンジアミン四酢酸のような配位子を挙げることができる。 X 21 represents O, S, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or a halogenated arylene group having 6 to 20 carbon atoms. These alkylene groups and arylene groups may have substituents and heteroatoms in their structures. Specifically, instead of hydrogen on the alkylene group and the arylene group, a halogen atom, a chain or cyclic alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a sulfonyl group, an amino group, a cyano group, and a carbonyl group. It may have a group, an acyl group, an amide group, or a hydroxyl group as a substituent, or it may have a structure in which nitrogen, sulfur, or oxygen is introduced instead of carbon on alkylene and arylene. Further, when n 22 is 1 and n 23 is 2 to 4, n 23 X 21s may be bonded to each other. Such examples include ligands such as ethylenediaminetetraacetic acid.

21は、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のハロゲン化アルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のハロゲン化アリール基又は−Z2323(Z23、Y23については後述)を表す。ここでのアルキル基及びアリール基も、X21と同様に、その構造中に置換基、ヘテロ原子を持っていてもよく、またn21が2〜8のときにはn21個のL21はそれぞれが結合して環を形成していてもよい。L21としては、フッ素原子又はシアノ基が好ましい。フッ素原子の場合には、アニオン化合物の塩の溶解度や解離度が向上し、これに伴ってイオン伝導度が向上するからである。また、耐酸化性が向上し、これにより副反応の発生を抑制することができるからである。 L 21 is a halogen atom, a cyano group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkyl halide group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aryl halide group having 6 to 20 carbon atoms, or the like. -Z 23 Y 23 (Z 23 and Y 23 will be described later). Similar to X 21 , the alkyl group and aryl group here may also have a substituent and a hetero atom in the structure, and when n 21 is 2 to 8, n 21 L 21s are each. They may be combined to form a ring. As L 21 , a fluorine atom or a cyano group is preferable. This is because, in the case of a fluorine atom, the solubility and dissociation degree of the salt of the anionic compound are improved, and the ionic conductivity is improved accordingly. In addition, the oxidation resistance is improved, which can suppress the occurrence of side reactions.

21、Y22及びZ23は、それぞれ独立で、O、S、NY24、炭化水素基又はフッ素化炭化水素基を表す。Y21及びY22は、O、S又はNY24であることが好ましく、Oであることがより好ましい。化合物(2)の特徴として、同一の配位子内にY21及びY22によるZ21との結合があるため、これらの配位子がZ21とキレート構造を構成している。このキレートの効果により、この化合物の耐熱性、化学的安定性、耐加水分解性が向上している。この配位子中の定数n22は0又は1であるが、特に、0の場合はこのキレートリングが五員環になるため、キレート効果が最も強く発揮され安定性が増すため好ましい。
なお、本明細書において、フッ素化炭化水素基は、炭化水素基の水素原子の少なくとも1つがフッ素原子に置換された基である。
Y 21 , Y 22 and Z 23 independently represent O, S, NY 24 , a hydrocarbon group or a fluorinated hydrocarbon group. Y 21 and Y 22 are preferably O, S or NY 24 , and more preferably O. A characteristic of compound (2) is that Y 21 and Y 22 bind to Z 21 in the same ligand, so that these ligands form a chelate structure with Z 21. Due to the effect of this chelate, the heat resistance, chemical stability, and hydrolysis resistance of this compound are improved. The constant n 22 in this ligand is 0 or 1, but in particular, when it is 0, the chelating ring becomes a five-membered ring, so that the chelating effect is most strongly exerted and the stability is increased, which is preferable.
In the present specification, the fluorinated hydrocarbon group is a group in which at least one hydrogen atom of the hydrocarbon group is replaced with a fluorine atom.

23及びY24は、それぞれ独立で、H、F、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のハロゲン化アルキル基、炭素数6〜20のアリール基又は炭素数6〜20のハロゲン化アリール基であり、これらのアルキル基及びアリール基は、その構造中に置換基又はヘテロ原子を有してもよく、またY23又はY24が複数個存在する場合には、それぞれが結合して環を形成してもよい。 Y 23 and Y 24 are independent of each other and have H, F, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkyl halide group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. It is an aryl halide group, and these alkyl groups and aryl groups may have a substituent or a hetero atom in the structure, and when a plurality of Y 23 or Y 24 are present, each of them is bonded. May form a ring.

また、上述した配位子の数に関係する定数n23は、1〜4の整数であり、好ましくは1又は2であり、より好ましくは2である。また、上述した配位子の数に関係する定数n21は、0〜8の整数であり、好ましくは0〜4の整数であり、より好ましくは0、2又は4である。更に、n23が1のときn21は2、n23が2のときn21は0であることが好ましい。 Further, the constant n 23 related to the number of ligands described above is an integer of 1 to 4, preferably 1 or 2, and more preferably 2. Further, the constant n 21 related to the number of ligands described above is an integer of 0 to 8, preferably an integer of 0 to 4, and more preferably 0, 2 or 4. Further, it is preferable that n 21 is 2 when n 23 is 1, and n 21 is 0 when n 23 is 2.

一般式(2)において、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、ハロゲン化アリール基は、分岐や水酸基、エーテル結合等の他の官能基を持つものも含む。 In the general formula (2), the alkyl group, the alkyl halide group, the aryl group, and the aryl halide group include those having other functional groups such as a branch, a hydroxyl group, and an ether bond.

化合物(2)としては、一般式:

Figure 0006897264
(式中、Aa+、a、b、p、n21、Z21及びL21は上述したとおり)で示される化合物、又は、一般式:
Figure 0006897264
(式中、Aa+、a、b、p、n21、Z21及びL21は上述したとおり)で示される化合物であることが好ましい。 The general formula of compound (2) is:
Figure 0006897264
(In the formula, A a + , a, b, p, n 21 , Z 21 and L 21 are as described above), or a general formula:
Figure 0006897264
(In the formula, A a + , a, b, p, n 21 , Z 21 and L 21 are as described above).

化合物(2)としては、リチウムオキサラトボレート塩類が挙げられ、下記式:

Figure 0006897264
で示されるリチウムビス(オキサラト)ボレート(LIBOB)、下記式:
Figure 0006897264
で示されるリチウムジフルオロオキサラトボレート(LIDFOB)等が挙げられる。 Examples of the compound (2) include lithium oxalatoborate salts, which have the following formula:
Figure 0006897264
Lithium bis (oxalate) borate (LIBOB) represented by, the following formula:
Figure 0006897264
Examples thereof include lithium difluorooxalatoborate (LIDFOB) represented by.

化合物(2)としては、また、下記式:

Figure 0006897264
で示されるリチウムジフルオロオキサラトホスファナイト(LIDFOP)、下記式:
Figure 0006897264
で示されるリチウムテトラフルオロオキサラトホスファナイト(LITFOP)、下記式:
Figure 0006897264
で示されるリチウムビス(オキサラト)ジフルオロホスファナイト等が挙げられる。 The compound (2) also includes the following formula:
Figure 0006897264
Lithium difluorooxalatphosphanite (LIDFOP) represented by, the following formula:
Figure 0006897264
Lithium tetrafluorooxalatphosphanite (LITFOP) represented by, the following formula:
Figure 0006897264
Examples thereof include lithium bis (oxalate) difluorophosphanite represented by.

化合物(2)の含有量としては、より一層の優れたサイクル特性が得られることから、上記溶媒に対して、0.001質量%以上が好ましく、0.01質量%以上がより好ましく、10質量%以下が好ましく、3質量%以下がより好ましい。 The content of the compound (2) is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and 10% by mass, based on the above solvent, because further excellent cycle characteristics can be obtained. % Or less is preferable, and 3% by mass or less is more preferable.

本発明の電解液は、更に、重量平均分子量が2000〜4000であり、末端に−OH、−OCOOH、又は、−COOHを有するポリエチレンオキシドを含有してもよい。
このような化合物を含有することにより、電極界面の安定性が向上し、電気化学デバイスの特性を向上させることができる。
上記ポリエチレンオキシドとしては、例えば、ポリエチレンオキシドモノオール、ポリエチレンオキシドカルボン酸、ポリエチレンオキシドジオール、ポリエチレンオキシドジカルボン酸、ポリエチレンオキシドトリオール、ポリエチレンオキシドトリカルボン酸等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なかでも、電気化学デバイスの特性がより良好となる点で、ポリエチレンオキシドモノオールとポリエチレンオキシドジオールの混合物、及び、ポリエチレンカルボン酸とポリエチレンジカルボン酸の混合物であることが好ましい。
The electrolytic solution of the present invention may further contain polyethylene oxide having a weight average molecular weight of 2000 to 4000 and having -OH, -OCOOH, or -COOH at the end.
By containing such a compound, the stability of the electrode interface can be improved and the characteristics of the electrochemical device can be improved.
Examples of the polyethylene oxide include polyethylene oxide monool, polyethylene oxide carboxylic acid, polyethylene oxide diol, polyethylene oxide dicarboxylic acid, polyethylene oxide triol, and polyethylene oxide tricarboxylic acid. These may be used alone or in combination of two or more.
Among them, a mixture of polyethylene oxide monool and polyethylene oxide diol and a mixture of polyethylene carboxylic acid and polyethylene dicarboxylic acid are preferable in that the characteristics of the electrochemical device are improved.

上記ポリエチレンオキシドの重量平均分子量が小さすぎると、酸化分解されやすくなるおそれがある。上記重量平均分子量は、3000〜4000がより好ましい。
上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法によるポリスチレン換算により測定することができる。
If the weight average molecular weight of the polyethylene oxide is too small, it may be easily oxidatively decomposed. The weight average molecular weight is more preferably 3000 to 4000.
The weight average molecular weight can be measured by polystyrene conversion by a gel permeation chromatography (GPC) method.

上記ポリエチレンオキシドの含有量は、電解液中1×10−6〜1×10−2mol/kgであることが好ましい。上記ポリエチレンオキシドの含有量が多すぎると、電気化学デバイスの特性を損なうおそれがある。
上記ポリエチレンオキシドの含有量は、5×10−6mol/kg以上であることがより好ましい。
The content of the polyethylene oxide is preferably 1 × 10 -6 to 1 × 10 −2 mol / kg in the electrolytic solution. If the content of the polyethylene oxide is too high, the characteristics of the electrochemical device may be impaired.
The content of the polyethylene oxide is more preferably 5 × 10-6 mol / kg or more.

本発明の電解液は、更に、不飽和環状カーボネート、過充電防止剤、その他の公知の助剤等を含有していてもよい。これにより、電気化学デバイスの特性の低下を抑制することができる。 The electrolytic solution of the present invention may further contain an unsaturated cyclic carbonate, an overcharge inhibitor, other known auxiliaries and the like. As a result, deterioration of the characteristics of the electrochemical device can be suppressed.

不飽和環状カーボネートとしては、ビニレンカーボネート類、芳香環又は炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート類、フェニルカーボネート類、ビニルカーボネート類、アリルカーボネート類、カテコールカーボネート類等が挙げられる。 Examples of unsaturated cyclic carbonates include vinylene carbonates, ethylene carbonates substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond, phenyl carbonates, vinyl carbonates, and allyl carbonates. Examples include catechol carbonates.

ビニレンカーボネート類としては、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネート、4,5−ジフェニルビニレンカーボネート、ビニルビニレンカーボネート、4,5−ジビニルビニレンカーボネート、アリルビニレンカーボネート、4,5−ジアリルビニレンカーボネート、4−フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−フェニルビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−ビニルビニレンカーボネート、4−アリル−5−フルオロビニレンカーボネート等が挙げられる。 Examples of vinylene carbonates include vinylene carbonate, methylvinylene carbonate, 4,5-dimethylvinylene carbonate, phenylvinylene carbonate, 4,5-diphenylvinylene carbonate, vinylvinylene carbonate, 4,5-divinylvinylene carbonate, allylvinylene carbonate, 4 , 5-Diallyl vinylene carbonate, 4-fluorovinylene carbonate, 4-fluoro-5-methylvinylene carbonate, 4-fluoro-5-phenylvinylene carbonate, 4-fluoro-5-vinylvinylene carbonate, 4-allyl-5-fluoro Examples include vinylene carbonate and the like.

芳香環又は炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート類の具体例としては、ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4−メチル−5−ビニルエチレンカーボネート、4−アリル−5−ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、4,5−ジエチニルエチレンカーボネート、4−メチル−5−エチニルエチレンカーボネート、4−ビニル−5−エチニルエチレンカーボネート、4−アリル−5−エチニルエチレンカーボネート、フェニルエチレンカーボネート、4,5−ジフェニルエチレンカーボネート、4−フェニル−5−ビニルエチレンカーボネート、4−アリル−5−フェニルエチレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、4,5−ジアリルエチレンカーボネート、4−メチル−5−アリルエチレンカーボネート、4−メチレン−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジメチレン−1,3−ジオキソラン−2−オン等が挙げられる。 Specific examples of ethylene carbonates substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond include vinyl ethylene carbonate, 4,5-divinylethylene carbonate, and 4-methyl-5. Vinyl ethylene carbonate, 4-allyl-5-vinylethylene carbonate, ethynylethylene carbonate, 4,5-dietinylethylene carbonate, 4-methyl-5-ethynylethylene carbonate, 4-vinyl-5-ethynylethylene carbonate, 4-allyl -5-Ethynylethylene carbonate, phenylethylene carbonate, 4,5-diphenylethylene carbonate, 4-phenyl-5-vinylethylene carbonate, 4-allyl-5-phenylethylene carbonate, allylethylene carbonate, 4,5-diallylethylene carbonate , 4-Methyl-5-allylethylene carbonate, 4-methylene-1,3-dioxolan-2-one, 4,5-dimethylene-1,3-dioxolan-2-one and the like.

なかでも、不飽和環状カーボネートとしては、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、ビニルビニレンカーボネート、4,5−ビニルビニレンカーボネート、アリルビニレンカーボネート、4,5−ジアリルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4−メチル−5−ビニルエチレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、4,5−ジアリルエチレンカーボネート、4−メチル−5−アリルエチレンカーボネート、4−アリル−5−ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、4,5−ジエチニルエチレンカーボネート、4−メチル−5−エチニルエチレンカーボネート、4−ビニル−5−エチニルエチレンカーボネートが好ましい。また、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネートは更に安定な界面保護被膜を形成するので、特に好ましい。 Among them, the unsaturated cyclic carbonates include vinylene carbonate, methylvinylene carbonate, 4,5-dimethylvinylene carbonate, vinylvinylene carbonate, 4,5-vinylvinylene carbonate, allylvinylene carbonate, 4,5-diallylvinylene carbonate, and vinyl. Ethylene carbonate, 4,5-divinylethylene carbonate, 4-methyl-5-vinylethylene carbonate, allylethylene carbonate, 4,5-diallylethylene carbonate, 4-methyl-5-allylethylene carbonate, 4-allyl-5-vinyl Preferables are ethylene carbonate, ethynyl ethylene carbonate, 4,5-dietinyl ethylene carbonate, 4-methyl-5-ethynyl ethylene carbonate, and 4-vinyl-5-ethynyl ethylene carbonate. Further, vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, and ethynylethylene carbonate are particularly preferable because they form a more stable interfacial protective film.

不飽和環状カーボネートの分子量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。分子量は、好ましくは、50以上、250以下である。この範囲であれば、電解液に対する不飽和環状カーボネートの溶解性を確保しやすく、本発明の効果が十分に発現されやすい。不飽和環状カーボネートの分子量は、より好ましくは80以上であり、また、より好ましくは150以下である。 The molecular weight of the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. The molecular weight is preferably 50 or more and 250 or less. Within this range, the solubility of the unsaturated cyclic carbonate in the electrolytic solution can be easily ensured, and the effect of the present invention can be sufficiently exhibited. The molecular weight of the unsaturated cyclic carbonate is more preferably 80 or more, and more preferably 150 or less.

不飽和環状カーボネートの製造方法は、特に制限されず、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。 The method for producing the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and a known method can be arbitrarily selected for production.

不飽和環状カーボネートは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 As the unsaturated cyclic carbonate, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio.

上記不飽和環状カーボネートの含有量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。上記不飽和環状カーボネートの含有量は、本発明における溶媒100質量%中0.001質量%以上が好ましく、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上である。また、上記含有量は、5質量%以下が好ましく、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。上記範囲内であれば、電解液を用いた電気化学デバイスが十分なサイクル特性向上効果を発現しやすく、また、高温保存特性が低下し、ガス発生量が多くなり、放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。 The content of the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. The content of the unsaturated cyclic carbonate is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and further preferably 0.1% by mass or more in 100% by mass of the solvent in the present invention. The content is preferably 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and further preferably 3% by mass or less. Within the above range, the electrochemical device using the electrolytic solution is likely to exhibit a sufficient effect of improving the cycle characteristics, the high temperature storage characteristics are lowered, the amount of gas generated is increased, and the discharge capacity retention rate is lowered. It is easy to avoid such a situation.

不飽和環状カーボネートとしては、上述のような非フッ素化不飽和環状カーボネートの他、フッ素化不飽和環状カーボネートも好適に用いることができる。
フッ素化不飽和環状カーボネートは、不飽和結合とフッ素原子とを有する環状カーボネートである。フッ素化不飽和環状カーボネートが有するフッ素原子の数は1以上があれば、特に制限されない。中でもフッ素原子が通常6以下、好ましくは4以下であり、1個又は2個のものが最も好ましい。
As the unsaturated cyclic carbonate, in addition to the non-fluorinated unsaturated cyclic carbonate as described above, a fluorinated unsaturated cyclic carbonate can also be preferably used.
Fluorinated unsaturated cyclic carbonates are cyclic carbonates having unsaturated bonds and fluorine atoms. The number of fluorine atoms contained in the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited as long as it is 1 or more. Among them, the number of fluorine atoms is usually 6 or less, preferably 4 or less, and one or two are most preferable.

フッ素化不飽和環状カーボネートとしては、フッ素化ビニレンカーボネート誘導体、芳香環又は炭素−炭素二重結合を有する置換基で置換されたフッ素化エチレンカーボネート誘導体等が挙げられる。 Examples of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate include a fluorinated vinylene carbonate derivative, a fluorinated ethylene carbonate derivative substituted with an aromatic ring or a substituent having a carbon-carbon double bond, and the like.

フッ素化ビニレンカーボネート誘導体としては、4−フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−フェニルビニレンカーボネート、4−アリル−5−フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−ビニルビニレンカーボネート等が挙げられる。 Examples of the fluorinated vinylene carbonate derivative include 4-fluorovinylene carbonate, 4-fluoro-5-methylvinylene carbonate, 4-fluoro-5-phenylvinylene carbonate, 4-allyl-5-fluorovinylene carbonate, and 4-fluoro-5-. Examples include vinyl vinylene carbonate and the like.

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

なかでも、フッ素化不飽和環状カーボネートとしては、4−フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−ビニルビニレンカーボネート、4−アリル−5−フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−アリルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−アリルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−4−アリルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−アリルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジアリルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジアリルエチレンカーボネートが、安定な界面保護被膜を形成するので、より好適に用いられる。 Among them, as the fluorinated unsaturated cyclic carbonate, 4-fluorovinylene carbonate, 4-fluoro-5-methylvinylene carbonate, 4-fluoro-5-vinylvinylene carbonate, 4-allyl-5-fluorovinylene carbonate, 4- Fluoro-4-vinylethylene carbonate, 4-fluoro-4-allylethylene carbonate, 4-fluoro-5-vinylethylene carbonate, 4-fluoro-5-allylethylene carbonate, 4,4-difluoro-4-vinylethylene carbonate, 4,4-Difluoro-4-allylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-vinylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-allylethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-divinylethylene carbonate, 4- Fluoro-4,5-diallylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-divinylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-diallylethylene carbonate form a stable interface protection film, so that it is more effective. It is preferably used.

フッ素化不飽和環状カーボネートの分子量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。分子量は、好ましくは、50以上であり、また、500以下である。この範囲であれば、電解液に対するフッ素化不飽和環状カーボネートの溶解性を確保しやすい。 The molecular weight of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. The molecular weight is preferably 50 or more and 500 or less. Within this range, it is easy to secure the solubility of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate in the electrolytic solution.

フッ素化不飽和環状カーボネートの製造方法は、特に制限されず、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。分子量は、より好ましくは100以上であり、また、より好ましくは200以下である。 The method for producing the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and a known method can be arbitrarily selected for production. The molecular weight is more preferably 100 or more, and more preferably 200 or less.

フッ素化不飽和環状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、フッ素化不飽和環状カーボネートの含有量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。フッ素化不飽和環状カーボネートの含有量は、通常、電解液100質量%中、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.2質量%以上であり、また、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。この範囲内であれば、電解液を用いた電気化学デバイスが十分なサイクル特性向上効果を発現しやすく、また、高温保存特性が低下し、ガス発生量が多くなり、放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。 As the fluorinated unsaturated cyclic carbonate, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio. The content of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. The content of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is usually preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 0.2% by mass or more in 100% by mass of the electrolytic solution. Further, it is preferably 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and further preferably 3% by mass or less. Within this range, the electrochemical device using the electrolytic solution is likely to exhibit a sufficient effect of improving the cycle characteristics, the high temperature storage characteristics are lowered, the amount of gas generated is increased, and the discharge capacity retention rate is lowered. It is easy to avoid such a situation.

本発明の電解液においては、電解液を用いた電気化学デバイスが過充電等の状態になった際に電池の破裂・発火を効果的に抑制するために、過充電防止剤を用いることができる。 In the electrolytic solution of the present invention, an overcharge inhibitor can be used in order to effectively suppress the explosion and ignition of the battery when the electrochemical device using the electrolytic solution is in a state of overcharging or the like. ..

過充電防止剤としては、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物;2−フルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼン等の上記芳香族化合物の部分フッ素化物;2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、2,6−ジフルオロアニソール、3,5−ジフルオロアニソール等の含フッ素アニソール化合物等が挙げられる。中でも、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物が好ましい。これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上併用する場合は、特に、シクロヘキシルベンゼンとt−ブチルベンゼン又はt−アミルベンゼンとの組み合わせ、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン等の酸素を含有しない芳香族化合物から選ばれる少なくとも1種と、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の含酸素芳香族化合物から選ばれる少なくとも1種を併用するのが過充電防止特性と高温保存特性のバランスの点から好ましい。 Examples of the overcharge inhibitor include aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, and partially hydrides of terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, and dibenzofuran; 2-fluorobiphenyl, Partial fluorides of the above aromatic compounds such as o-cyclohexylfluorobenzene and p-cyclohexylfluorobenzene; 2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole, 2,6-difluoroanisole, 3,5-difluoroanisole and the like. Benzene-containing anisole compounds and the like can be mentioned. Among them, aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, a partially hydride of terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether and dibenzofuran are preferable. These may be used alone or in combination of two or more. When two or more kinds are used in combination, in particular, a combination of cyclohexylbenzene and t-butylbenzene or t-amylbenzene, a partially hydride of biphenyl, alkylbiphenyl, tarphenyl, or tarphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, Overcharge prevention characteristics and high temperature storage characteristics are to be used in combination with at least one selected from oxygen-free aromatic compounds such as t-amylbenzene and at least one selected from oxygen-containing aromatic compounds such as diphenyl ether and dibenzofuran. It is preferable from the viewpoint of the balance of.

本発明の電解液には、公知のその他の助剤を用いることができる。その他の助剤としては、エリスリタンカーボネート、スピロ−ビス−ジメチレンカーボネート、メトキシエチル−メチルカーボネート等のカーボネート化合物;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物及びフェニルコハク酸無水物等のカルボン酸無水物;2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、3,9−ジビニル−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン等のスピロ化合物;エチレンサルファイト、1,3−プロパンスルトン、1−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、2−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、3−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、1−プロペン−1,3−スルトン、1−フルオロ−1−プロペン−1,3−スルトン、2−フルオロ−1−プロペン−1,3−スルトン、3−フルオロ−1−プロペン−1,3−スルトン、1,4−ブタンスルトン、1−ブテン−1,4−スルトン、3−ブテン−1,4−スルトン、フルオロスルホン酸メチル、フルオロスルホン酸エチル、メタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル、ブスルファン、スルホレン、ジフェニルスルホン、N,N−ジメチルメタンスルホンアミド、N,N−ジエチルメタンスルホンアミド、ビニルスルホン酸メチル、ビニルスルホン酸エチル、ビニルスルホン酸アリル、ビニルスルホン酸プロパルギル、アリルスルホン酸メチル、アリルスルホン酸エチル、アリルスルホン酸アリル、アリルスルホン酸プロパルギル、1,2−ビス(ビニルスルホニロキシ)エタン等の含硫黄化合物;1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン及びN−メチルスクシンイミド等の含窒素化合物;亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリフェニル、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリフェニル、メチルホスホン酸ジメチル、エチルホスホン酸ジエチル、ビニルホスホン酸ジメチル、ビニルホスホン酸ジエチル、ジエチルホスホノ酢酸エチル、ジメチルホスフィン酸メチル、ジエチルホスフィン酸エチル、トリメチルホスフィンオキシド、トリエチルホスフィンオキシド等の含燐化合物;ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘプタン等の炭化水素化合物、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、ベンゾトリフルオライド等の含フッ素芳香族化合物等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの助剤を添加することにより、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させることができる。 Other known auxiliaries can be used in the electrolytic solution of the present invention. Other auxiliaries include carbonate compounds such as erythritan carbonate, spiro-bis-dimethylene carbonate, methoxyethyl-methyl carbonate; succinic acid anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, anhydrous. Sulfonic acid anhydrides such as itaconic acid, diglycolic acid anhydride, cyclohexanedicarboxylic acid anhydride, cyclopentanetetracarboxylic acid dianhydride and phenylsuccinic acid anhydride; 2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] ] Undecane, 3,9-divinyl-2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] Spiro compounds such as undecane; ethylenesulfite, 1,3-propanesulton, 1-fluoro-1,3- Propane sulton, 2-fluoro-1,3-propane sulton, 3-fluoro-1,3-propane sulton, 1-propen-1,3-sulton, 1-fluoro-1-propen-1,3-sulton, 2 -Fluoro-1-propen-1,3-sulton, 3-fluoro-1-propen-1,3-sulton, 1,4-butane sulton, 1-buten-1,4-sulton, 3-buten-1,4 -Sulton, methyl fluorosulfonate, ethyl fluorosulfonate, methyl methanesulfonate, ethyl methanesulfonate, busulfane, sulfolene, diphenylsulfone, N, N-dimethylmethanesulfonamide, N, N-diethylmethanesulfonamide, vinylsulfone Methyl acid, ethyl vinyl sulfonate, allyl vinyl sulfonate, propargyl vinyl sulfonate, methyl allyl sulfonate, ethyl allyl sulfonate, allyl allyl sulfonate, propargyl allyl sulfonate, 1,2-bis (vinyl sulfonate) ethane Sulfur-containing compounds such as 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and N-methylsuccinimide and the like. Compounds; trimethyl sulfonate, triethyl sulfonate, triphenyl phosphite, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, triphenyl phosphate, dimethyl methyl phosphonate, diethyl ethyl phosphonate, dimethyl vinyl phosphonate, diethyl vinyl phosphonate, Phosphoric compounds such as ethyl diethylphosphonoacetate, methyl dimethylphosphinate, ethyl diethylphosphinate, trimethylphosphine oxide, triethylphosphine oxide; hep Examples thereof include hydrocarbon compounds such as tan, octane, nonane, decane and cycloheptane, and fluorine-containing aromatic compounds such as fluorobenzene, difluorobenzene, hexafluorobenzene and benzotrifluoride. These may be used alone or in combination of two or more. By adding these auxiliaries, the capacity retention characteristics and cycle characteristics after high temperature storage can be improved.

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

本発明の電解液は、本発明の効果を損なわない範囲で、環状カルボン酸エステル、エーテル化合物、窒素含有化合物、ホウ素含有化合物、有機ケイ素含有化合物、不燃(難燃)化剤、界面活性剤、高誘電化添加剤、サイクル特性及びレート特性改善剤等の添加剤を更に含有してもよい。 The electrolytic solution of the present invention contains a cyclic carboxylic acid ester, an ether compound, a nitrogen-containing compound, a boron-containing compound, an organosilicon-containing compound, a non-flammable (flame retardant) agent, a surfactant, as long as the effects of the present invention are not impaired. Additives such as high dielectricing additives, cycle property and rate property improvers may be further contained.

上記環状カルボン酸エステルとしては、その構造式中の全炭素原子数が3〜12のものが挙げられる。具体的には、ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトン、ガンマカプロラクトン、イプシロンカプロラクトン等が挙げられる。中でも、ガンマブチロラクトンがリチウムイオン解離度の向上に由来する電気化学デバイスの特性向上の点から特に好ましい。 Examples of the cyclic carboxylic acid ester include those having a total carbon atom number of 3 to 12 in the structural formula. Specific examples thereof include gamma-butyrolactone, gamma-valerolactone, gamma caprolactone, and epsilon caprolactone. Of these, gamma-butyrolactone is particularly preferable from the viewpoint of improving the characteristics of the electrochemical device due to the improvement in the degree of lithium ion dissociation.

添加剤としての環状カルボン酸エステルの配合量は、通常、溶媒100質量%中、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上である。この範囲であると、電解液の電気伝導率を改善し、電気化学デバイスの大電流放電特性を向上させやすくなる。また、環状カルボン酸エステルの配合量は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。このように上限を設定することにより、電解液の粘度を適切な範囲とし、電気伝導率の低下を回避し、負極抵抗の増大を抑制し、電気化学デバイスの大電流放電特性を良好な範囲としやすくする。 The blending amount of the cyclic carboxylic acid ester as an additive is usually 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, based on 100% by mass of the solvent. Within this range, the electrical conductivity of the electrolytic solution can be improved, and the large-current discharge characteristics of the electrochemical device can be easily improved. The blending amount of the cyclic carboxylic acid ester is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less. By setting the upper limit in this way, the viscosity of the electrolytic solution is set to an appropriate range, the decrease in electrical conductivity is avoided, the increase in negative electrode resistance is suppressed, and the large current discharge characteristics of the electrochemical device are set to a good range. Make it easier.

また、上記環状カルボン酸エステルとしては、フッ素化環状カルボン酸エステル(含フッ素ラクトン)も好適に用いることができる。含フッ素ラクトンとしては、例えば、下記式(C): Further, as the cyclic carboxylic acid ester, a fluorinated cyclic carboxylic acid ester (fluorinated lactone) can also be preferably used. Examples of the fluorine-containing lactone include the following formula (C):

Figure 0006897264
Figure 0006897264

(式中、X15〜X20は同じか又は異なり、いずれも−H、−F、−Cl、−CH又はフッ素化アルキル基;ただし、X15〜X20の少なくとも1つはフッ素化アルキル基である)
で示される含フッ素ラクトンが挙げられる。
(In the formula, X 15 to X 20 are the same or different, all of which are -H, -F, -Cl, -CH 3 or fluorinated alkyl groups; where at least one of X 15 to X 20 is alkyl fluorinated. Is the basis)
Fluorine-containing lactones indicated by.

15〜X20におけるフッ素化アルキル基としては、例えば、−CFH、−CFH、−CF、−CHCF、−CFCF、−CHCFCF、−CF(CF等が挙げられ、耐酸化性が高く、安全性向上効果がある点から−CHCF、−CHCFCFが好ましい。 Examples of the fluorinated alkyl group in X 15 to X 20 include -CFH 2 , -CF 2 H, -CF 3 , -CH 2 CF 3 , -CF 2 CF 3 , -CH 2 CF 2 CF 3 , -CF. (CF 3 ) 2 and the like are mentioned, and -CH 2 CF 3 and -CH 2 CF 2 CF 3 are preferable from the viewpoint of high oxidation resistance and safety improving effect.

15〜X20の少なくとも1つがフッ素化アルキル基であれば、−H、−F、−Cl、−CH又はフッ素化アルキル基は、X15〜X20の1箇所のみに置換していてもよいし、複数の箇所に置換していてもよい。好ましくは、電解質塩の溶解性が良好な点から1〜3箇所、更に好ましくは1〜2箇所である。 If at least one of X 15 to X 20 is a fluorinated alkyl group, then the -H, -F, -Cl, -CH 3 or fluorinated alkyl group is replaced with only one location , X 15 to X 20. It may be replaced with a plurality of places. It is preferably 1 to 3 locations, more preferably 1 to 2 locations from the viewpoint of good solubility of the electrolyte salt.

フッ素化アルキル基の置換位置は特に限定されないが、合成収率が良好なことから、X17及び/又はX18が、特にX17又はX18がフッ素化アルキル基、なかでも−CHCF、−CHCFCFであることが好ましい。フッ素化アルキル基以外のX15〜X20は、−H、−F、−Cl又はCHであり、特に電解質塩の溶解性が良好な点から−Hが好ましい。 But it is not fluorinated alkyl group substituted position particularly limited to, since the synthesis yields good, X 17 and / or X 18 is, in particular X 17 or X 18 is a fluorinated alkyl group, inter alia -CH 2 CF 3 , -CH 2 CF 2 CF 3 is preferable. X 15 to X 20 other than the fluorinated alkyl group are −H, −F, −Cl or CH 3 , and −H is particularly preferable from the viewpoint of good solubility of the electrolyte salt.

含フッ素ラクトンとしては、上記式で示されるもの以外にも、例えば、下記式(D): As the fluorine-containing lactone, in addition to those represented by the above formula, for example, the following formula (D):

Figure 0006897264
Figure 0006897264

(式中、A及びBはいずれか一方がCX2627(X26及びX27は同じか又は異なり、いずれも−H、−F、−Cl、−CF、−CH又は水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよくヘテロ原子を鎖中に含んでいてもよいアルキレン基)であり、他方は酸素原子;Rf12はエーテル結合を有していてもよいフッ素化アルキル基又はフッ素化アルコキシ基;X21及びX22は同じか又は異なり、いずれも−H、−F、−Cl、−CF又はCH;X23〜X25は同じか又は異なり、いずれも−H、−F、−Cl又は水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよくヘテロ原子を鎖中に含んでいてもよいアルキル基;n=0又は1)
で示される含フッ素ラクトン等も挙げられる。
(In the formula, either A or B is CX 26 X 27 (X 26 and X 27 are the same or different, and both have -H, -F, -Cl, -CF 3 , -CH 3 or a hydrogen atom. An alkylene group that may be substituted with a halogen atom or may contain a heteroatom in the chain), while the other is an oxygen atom; Rf 12 may have an ether bond fluorinated alkyl group or fluorinated. Alkane groups; X 21 and X 22 are the same or different, both -H, -F, -Cl, -CF 3 or CH 3 ; X 23- X 25 are the same or different, both -H, -F , -Cl or an alkyl group in which the hydrogen atom may be substituted with a halogen atom or a hetero atom may be contained in the chain; n = 0 or 1)
Fluorine-containing lactones and the like shown by are also mentioned.

式(D)で示される含フッ素ラクトンとしては、下記式(E): The fluorine-containing lactone represented by the formula (D) includes the following formula (E):

Figure 0006897264
Figure 0006897264

(式中、A、B、Rf12、X21、X22及びX23は式(D)と同じである)
で示される5員環構造が、合成が容易である点、化学的安定性が良好な点から好ましく挙げられ、更には、AとBの組合せにより、下記式(F):
(In the equation, A, B, Rf 12 , X 21 , X 22 and X 23 are the same as in equation (D))
The 5-membered ring structure represented by (1) is preferably cited from the viewpoint of easy synthesis and good chemical stability. Further, depending on the combination of A and B, the following formula (F):

Figure 0006897264
Figure 0006897264

(式中、Rf12、X21、X22、X23、X26及びX27は式(D)と同じである)
で示される含フッ素ラクトンと、下記式(G):
(In the equation, Rf 12 , X 21 , X 22 , X 23 , X 26 and X 27 are the same as in equation (D))
Fluorine-containing lactone represented by and the following formula (G):

Figure 0006897264
Figure 0006897264

(式中、Rf12、X21、X22、X23、X26及びX27は式(D)と同じである)
で示される含フッ素ラクトンがある。
(In the equation, Rf 12 , X 21 , X 22 , X 23 , X 26 and X 27 are the same as in equation (D))
There is a fluorine-containing lactone indicated by.

これらのなかでも、高い誘電率、高い耐電圧といった優れた特性が特に発揮できる点、そのほか電解質塩の溶解性、内部抵抗の低減が良好な点で本発明における電解液としての特性が向上する点から、 Among these, excellent characteristics such as high dielectric constant and high withstand voltage can be exhibited in particular, and in addition, the characteristics as an electrolytic solution in the present invention are improved in that the solubility of the electrolyte salt and the reduction of internal resistance are good. From

Figure 0006897264
等が挙げられる。
フッ素化環状カルボン酸エステルを含有させることにより、イオン伝導度の向上、安全性の向上、高温時の安定性向上といった効果が得られる。
Figure 0006897264
And so on.
By containing the fluorinated cyclic carboxylic acid ester, effects such as improvement of ionic conductivity, improvement of safety, and improvement of stability at high temperature can be obtained.

上記エーテル化合物としては、炭素数3〜10の鎖状エーテル、及び炭素数3〜6の環状エーテルが好ましい。
炭素数3〜10の鎖状エーテルとしては、ジエチルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジメトキシメタン、メトキシエトキシメタン、ジエトキシメタン、ジメトキシエタン、メトキシエトキシエタン、ジエトキシエタン、エチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。
As the ether compound, a chain ether having 3 to 10 carbon atoms and a cyclic ether having 3 to 6 carbon atoms are preferable.
Chain ethers having 3 to 10 carbon atoms include diethyl ether, di-n-butyl ether, dimethoxymethane, methoxyethoxymethane, diethoxymethane, dimethoxyethane, methoxyethoxyethane, diethoxyethane, and ethylene glycol di-n-propyl. Examples thereof include ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether.

また、上記エーテル化合物としては、フッ素化エーテルも好適に用いることができる。
上記フッ素化エーテルとしては、下記一般式(I):
Rf−O−Rf (I)
(式中、Rf及びRfは同じか又は異なり、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数1〜10のフッ素化アルキル基である。ただし、Rf及びRfの少なくとも一方は、フッ素化アルキル基である。)
で表されるフッ素化エーテル(I)が挙げられる。フッ素化エーテル(I)を含有させることにより、電解液の難燃性が向上するとともに、高温高電圧での安定性、安全性が向上する。
Further, as the ether compound, fluorinated ether can also be preferably used.
The fluorinated ether has the following general formula (I):
Rf 3- O-Rf 4 (I)
(In the formula, Rf 3 and Rf 4 are the same or different, and are an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. However, at least one of Rf 3 and Rf 4 is fluorine. Alkylated group.)
Fluorinated ether (I) represented by. By containing the fluorinated ether (I), the flame retardancy of the electrolytic solution is improved, and the stability and safety at high temperature and high voltage are improved.

上記一般式(I)においては、Rf及びRfの少なくとも一方が炭素数1〜10のフッ素化アルキル基であればよいが、電解液の難燃性及び高温高電圧での安定性、安全性を一層向上させる観点から、Rf及びRfが、ともに炭素数1〜10のフッ素化アルキル基であることが好ましい。この場合、Rf及びRfは同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。
なかでも、Rf及びRfが、同じか又は異なり、Rfが炭素数3〜6のフッ素化アルキル基であり、かつ、Rfが炭素数2〜6のフッ素化アルキル基であることがより好ましい。
In the above general formula (I), at least one of Rf 3 and Rf 4 may be a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, but the electrolytic solution is flame-retardant, stable at high temperature and high voltage, and safe. From the viewpoint of further improving the properties, it is preferable that both Rf 3 and Rf 4 are fluorinated alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms. In this case, Rf 3 and Rf 4 may be the same or different from each other.
Among them, Rf 3 and Rf 4 are the same or different, Rf 3 is a fluorinated alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and Rf 4 is a fluorinated alkyl group having 2 to 6 carbon atoms. More preferred.

Rf及びRfの合計炭素数が少な過ぎるとフッ素化エーテルの沸点が低くなりすぎ、また、Rf又はRfの炭素数が多過ぎると、電解質塩の溶解性が低下し、他の溶媒との相溶性にも悪影響が出始め、また粘度が上昇するためレート特性が低減する。Rfの炭素数が3又は4、Rfの炭素数が2又は3のとき、沸点及びレート特性に優れる点で有利である。 If the total carbon number of Rf 3 and Rf 4 is too small, the boiling point of the fluorinated ether becomes too low, and if the carbon number of Rf 3 or Rf 4 is too large, the solubility of the electrolyte salt decreases, and other solvents The compatibility with the solvent also begins to be adversely affected, and the viscosity increases, so that the rate characteristics decrease. When the carbon number of Rf 3 is 3 or 4, and the carbon number of Rf 4 is 2 or 3, it is advantageous in that it is excellent in boiling point and rate characteristics.

上記フッ素化エーテル(I)は、フッ素含有率が40〜75質量%であることが好ましい。この範囲のフッ素含有率を有するとき、不燃性と相溶性のバランスに特に優れたものになる。また、耐酸化性、安全性が良好な点からも好ましい。
上記フッ素含有率の下限は、45質量%がより好ましく、50質量%が更に好ましく、55質量%が特に好ましい。上限は70質量%がより好ましく、66質量%が更に好ましい。
なお、フッ素化エーテル(I)のフッ素含有率は、フッ素化エーテル(I)の構造式に基づいて、{(フッ素原子の個数×19)/フッ素化エーテル(I)の分子量}×100(%)により算出した値である。
The fluorinated ether (I) preferably has a fluorine content of 40 to 75% by mass. When the fluorine content is in this range, the balance between nonflammability and compatibility becomes particularly excellent. It is also preferable from the viewpoint of good oxidation resistance and safety.
The lower limit of the fluorine content is more preferably 45% by mass, further preferably 50% by mass, and particularly preferably 55% by mass. The upper limit is more preferably 70% by mass, further preferably 66% by mass.
The fluorine content of the fluorinated ether (I) is {(number of fluorine atoms × 19) / molecular weight of the fluorinated ether (I)} × 100 (%) based on the structural formula of the fluorinated ether (I). ) Is the value calculated by.

Rfとしては、例えば、CFCFCH−、CFCFHCF−、HCFCFCF−、HCFCFCH−、CFCFCHCH−、CFCFHCFCH−、HCFCFCFCF−、HCFCFCFCH−、HCFCFCHCH−、HCFCF(CF)CH−等が挙げられる。また、Rfとしては、例えば、−CHCFCF、−CFCFHCF、−CFCFCFH、−CHCFCFH、−CHCHCFCF、−CHCFCFHCF、−CFCFCFCFH、−CHCFCFCFH、−CHCHCFCFH、−CHCF(CF)CFH、−CFCFH、−CHCFH、−CFCH等が挙げられる。 The Rf 3, for example, CF 3 CF 2 CH 2 - , CF 3 CFHCF 2 -, HCF 2 CF 2 CF 2 -, HCF 2 CF 2 CH 2 -, CF 3 CF 2 CH 2 CH 2 -, CF 3 CFHCF 2 CH 2 −, HCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 −, HCF 2 CF 2 CF 2 CH 2 −, HCF 2 CF 2 CH 2 CH 2 −, HCF 2 CF (CF 3 ) CH 2 − and the like can be mentioned. As Rf 4 , for example, -CH 2 CF 2 CF 3 , -CF 2 CFHCF 3 , -CF 2 CF 2 CF 2 H, -CH 2 CF 2 CF 2 H, -CH 2 CH 2 CF 2 CF 3 , -CH 2 CF 2 CFHCF 3 , -CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 H, -CH 2 CF 2 CF 2 CF 2 H, -CH 2 CH 2 CF 2 CF 2 H, -CH 2 CF (CF 3 ) Examples thereof include CF 2 H, -CF 2 CF 2 H, -CH 2 CF 2 H, and -CF 2 CH 3.

上記フッ素化エーテル(I)の具体例としては、例えばHCFCFCHOCFCFH、CFCFCHOCFCFH、HCFCFCHOCFCFHCF、CFCFCHOCFCFHCF、C13OCH、C13OC、C17OCH、C17OC、CFCFHCFCH(CH)OCFCFHCF、HCFCFOCH(C、HCFCFOC、HCFCFOCHCH(C、HCFCFOCHCH(CH等が挙げられる。 Specific examples of the fluorinated ether (I) include, for example, HCF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CF 2 H, CF 3 CF 2 CH 2 OCF 2 CF 2 H, HCF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CFHCF 3 , CF. 3 CF 2 CH 2 OCF 2 CFHCF 3 , C 6 F 13 OCH 3 , C 6 F 13 OC 2 H 5 , C 8 F 17 OCH 3 , C 8 F 17 OC 2 H 5 , CF 3 CFHCF 2 CH (CH 3) ) OCF 2 CFHCF 3 , HCF 2 CF 2 OCH (C 2 H 5 ) 2 , HCF 2 CF 2 OC 4 H 9 , HCF 2 CF 2 OCH 2 CH (C 2 H 5 ) 2 , HCF 2 CF 2 OCH 2 CH (CH 3 ) 2 and the like can be mentioned.

なかでも、片末端又は両末端にHCF−又はCFCFH−を含むものが分極性に優れ、沸点の高いフッ素化エーテル(I)を与えることができる。フッ素化エーテル(I)の沸点は、67〜120℃であることが好ましい。より好ましくは80℃以上、更に好ましくは90℃以上である。 Among them, those containing HCF 2- or CF 3 CFH- at one end or both ends are excellent in polarity and can give fluorinated ether (I) having a high boiling point. The boiling point of the fluorinated ether (I) is preferably 67 to 120 ° C. It is more preferably 80 ° C. or higher, and even more preferably 90 ° C. or higher.

このようなフッ素化エーテル(I)としては、例えば、CFCHOCFCFHCF、CFCFCHOCFCFHCF、HCFCFCHOCFCFHCF、HCFCFCHOCHCFCFH、CFCFHCFCHOCFCFHCF、HCFCFCHOCFCFH、CFCFCHOCFCFH等の1種又は2種以上が挙げられる。
なかでも、高沸点、他の溶媒との相溶性や電解質塩の溶解性が良好な点で有利なことから、HCFCFCHOCFCFHCF(沸点106℃)、CFCFCHOCFCFHCF(沸点82℃)、HCFCFCHOCFCFH(沸点92℃)及びCFCFCHOCFCFH(沸点68℃)からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、HCFCFCHOCFCFHCF(沸点106℃)及びHCFCFCHOCFCFH(沸点92℃)からなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
Examples of such fluorinated ether (I) include CF 3 CH 2 OCF 2 CFHCF 3 , CF 3 CF 2 CH 2 OCF 2 CFHCF 3 , HCF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CFHCF 3 , HCF 2 CF 2 CH. 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H, CF 3 CFHCF 2 CH 2 OCF 2 CFHCF 3 , HCF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CF 2 H, CF 3 CF 2 CH 2 OCF 2 CF 2 H, etc. The above can be mentioned.
Among them, HCF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CFHCF 3 (boiling point 106 ° C) and CF 3 CF 2 CH are advantageous in that they have a high boiling point, compatibility with other solvents, and solubility of electrolyte salts. Selected from the group consisting of 2 OCF 2 CFHCF 3 (boiling point 82 ° C), HCF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CF 2 H (boiling point 92 ° C) and CF 3 CF 2 CH 2 OCF 2 CF 2 H (boiling point 68 ° C). at least it is at least one that is preferably selected from the group consisting of HCF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CFHCF 3 ( boiling point 106 ° C.) and HCF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CF 2 H ( boiling point 92 ° C.) It is more preferable that it is one kind.

炭素数3〜6の環状エーテルとしては、1,3−ジオキサン、2−メチル−1,3−ジオキサン、4−メチル−1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン等、及びこれらのフッ素化化合物が挙げられる。中でも、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、エトキシメトキシメタン、エチレングリコール−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルが、リチウムイオンへの溶媒和能力が高く、イオン解離度を向上させる点で好ましく、特に好ましくは、粘性が低く、高いイオン伝導度を与えることから、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、エトキシメトキシメタンである。 Examples of the cyclic ether having 3 to 6 carbon atoms include 1,3-dioxane, 2-methyl-1,3-dioxane, 4-methyl-1,3-dioxane, 1,4-dioxane and the like, and fluorinated compounds thereof. Can be mentioned. Among them, dimethoxymethane, diethoxymethane, ethoxymethoxymethane, ethylene glycol-n-propyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether have high solvation ability to lithium ions and improve the degree of ion dissociation. Of the above, dimethoxymethane, diethoxymethane, and ethoxymethoxymethane are particularly preferable because they have low viscosity and give high ionic conductivity.

上記窒素含有化合物としては、ニトリル、含フッ素ニトリル、カルボン酸アミド、含フッ素カルボン酸アミド、スルホン酸アミド及び含フッ素スルホン酸アミド等が挙げられる。また、1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、3−メチル−2−オキサジリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン及びN−メチルスクシンイミド等も使用できる。ただし、上記一般式(1a)、(1b)及び(1c)で表されるニトリル化合物は上記窒素含有化合物に含めないものとする。 Examples of the nitrogen-containing compound include nitriles, fluorine-containing nitriles, carboxylic acid amides, fluorine-containing carboxylic acid amides, sulfonic acid amides, and fluorine-containing sulfonic acid amides. Further, 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 3-methyl-2-oxadiridinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methylsuccinimide and the like can also be used. However, the nitrile compounds represented by the general formulas (1a), (1b) and (1c) are not included in the nitrogen-containing compounds.

上記ホウ素含有化合物としては、例えば、トリメチルボレート、トリエチルボレート等のホウ酸エステル、ホウ酸エーテル、及び、ホウ酸アルキル等が挙げられる。 Examples of the boron-containing compound include borate esters such as trimethylborate and triethylborate, borate ether, and alkyl borate.

上記有機ケイ素含有化合物としては、例えば、(CH−Si、(CH−Si−Si(CH等が挙げられる。 Examples of the organosilicon-containing compound include (CH 3 ) 4 -Si, (CH 3 ) 3 -Si-Si (CH 3 ) 3, and the like.

上記不燃(難燃)化剤としては、リン酸エステルやホスファゼン系化合物が挙げられる。上記リン酸エステルとしては、例えば、含フッ素アルキルリン酸エステル、非フッ素系アルキルリン酸エステル、アリールリン酸エステル等が挙げられる。なかでも、少量で不燃効果を発揮できる点で、含フッ素アルキルリン酸エステルであることが好ましい。 Examples of the non-flammable (flame retardant) agent include phosphoric acid esters and phosphazene compounds. Examples of the phosphoric acid ester include a fluorine-containing alkyl phosphoric acid ester, a non-fluorine-based alkyl phosphoric acid ester, and an aryl phosphoric acid ester. Of these, a fluorine-containing alkyl phosphate is preferable because it can exert a non-combustible effect even in a small amount.

上記含フッ素アルキルリン酸エステルとしては、具体的には、特開平11−233141号公報に記載された含フッ素ジアルキルリン酸エステル、特開平11−283669号公報に記載された環状のアルキルリン酸エステル、又は、含フッ素トリアルキルリン酸エステル等が挙げられる。 Specific examples of the fluorine-containing alkyl phosphate ester include the fluorine-containing dialkyl phosphoric acid ester described in JP-A-11-233141 and the cyclic alkyl phosphate ester described in JP-A-11-283669. , Or, a fluorine-containing trialkyl phosphoric acid ester and the like can be mentioned.

上記不燃(難燃)化剤としては、(CHO)P=O、(CFCHO)P=O、(HCFCHO)P=O、(CFCFCHP=O、(HCFCFCHP=O等が好ましい。 Examples of the non-flammable (flame retardant) agent include (CH 3 O) 3 P = O, (CF 3 CH 2 O) 3 P = O, (HCF 2 CH 2 O) 3 P = O, (CF 3 CF 2). CH 2 ) 3 P = O, (HCF 2 CF 2 CH 2 ) 3 P = O and the like are preferable.

上記界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤のいずれでもよいが、サイクル特性、レート特性が良好となる点から、フッ素原子を含むものであることが好ましい。 The surfactant may be any of a cationic surfactant, an anionic surfactant, a nonionic surfactant, and an amphoteric surfactant, but the fluorine atom is good in cycle characteristics and rate characteristics. It is preferable that it contains.

このようなフッ素原子を含む界面活性剤としては、例えば、下記式(3):
RfCOO (3)
(式中、Rfは炭素数3〜10のエーテル結合を含んでいてもよい含フッ素アルキル基;MはLi、Na、K又はNHR’ (R’は同じか又は異なり、いずれもH又は炭素数が1〜3のアルキル基)である)
で表される含フッ素カルボン酸塩や、下記式(4):
RfSO (4)
(式中、Rfは炭素数3〜10のエーテル結合を含んでいてもよい含フッ素アルキル基;MはLi、Na、K又はNHR’ (R’は同じか又は異なり、いずれもH又は炭素数が1〜3のアルキル基)である)
で表される含フッ素スルホン酸塩等が好ましい。
Examples of such a surfactant containing a fluorine atom include the following formula (3):
Rf 5 COO M + (3)
(Wherein, Rf 5 is a fluorine-containing alkyl group which may contain an ether bond having 3 to 10 carbon atoms; M + is Li +, Na +, K + or NHR '3 + (R' are the same or different , Both are H or alkyl groups with 1 to 3 carbon atoms)
Fluorine-containing carboxylate represented by and the following formula (4):
Rf 6 SO 3 - M + (4)
(Wherein, Rf 6 is a fluorine-containing alkyl group which may contain an ether bond having 3 to 10 carbon atoms; M + is Li +, Na +, K + or NHR '3 + (R' are the same or different , Both are H or alkyl groups with 1 to 3 carbon atoms)
A fluorine-containing sulfonate represented by is preferable.

上記界面活性剤の含有量は、充放電サイクル特性を低下させずに電解液の表面張力を低下させることができる点から、電解液中0.01〜2質量%であることが好ましい。 The content of the surfactant is preferably 0.01 to 2% by mass in the electrolytic solution from the viewpoint that the surface tension of the electrolytic solution can be reduced without deteriorating the charge / discharge cycle characteristics.

上記高誘電化添加剤としては、例えば、スルホラン、メチルスルホラン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等が挙げられる。 Examples of the high-dielectric additive include sulfolane, methyl sulfolane, γ-butyrolactone, γ-valerolactone and the like.

上記サイクル特性及びレート特性改善剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等が挙げられる。 Examples of the cycle property and rate property improving agent include methyl acetate, ethyl acetate, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and the like.

また、本発明の電解液は、更に高分子材料と組み合わせてゲル状(可塑化された)のゲル電解液としてもよい。 Further, the electrolytic solution of the present invention may be further combined with a polymer material to form a gel-like (plasticized) gel electrolytic solution.

かかる高分子材料としては、従来公知のポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシド、それらの変性体(特開平8−222270号公報、特開2002−100405号公報);ポリアクリレート系ポリマー、ポリアクリロニトリルや、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等のフッ素樹脂(特表平4−506726号公報、特表平8−507407号公報、特開平10−294131号公報);それらフッ素樹脂と炭化水素系樹脂との複合体(特開平11−35765号公報、特開平11−86630号公報)等が挙げられる。特には、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体をゲル電解質用高分子材料として用いることが望ましい。 Examples of such polymer materials include conventionally known polyethylene oxides and polypropylene oxides and modified products thereof (Japanese Patent Laid-Open Nos. 8-222270 and 2002-100405); polyacrylate-based polymers, polyacrylonitrile, and polyvinylidene fluoride. , Fluororesin such as vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (Japanese Patent Laid-Open No. 4-506726, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-507407, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-294131); Examples thereof include a composite with a resin (Japanese Patent Laid-Open No. 11-35765, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-86630) and the like. In particular, it is desirable to use polyvinylidene fluoride or vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer as a polymer material for a gel electrolyte.

そのほか、本発明の電解液は、特願2004−301934号明細書に記載されているイオン伝導性化合物も含んでいてもよい。 In addition, the electrolytic solution of the present invention may also contain the ionic conductive compound described in Japanese Patent Application No. 2004-301934.

このイオン伝導性化合物は、式(J):
A−(D)−B (J)
[式中、Dは式(2−1):
−(D1)−(FAE)−(AE)−(Y)− (2−1)
(式中、D1は、式(2a):
This ionic conductive compound has the formula (J) :.
A- (D) -B (J)
[In the formula, D is the formula (2-1):
− (D1) n − (FAE) m − (AE) p − (Y) q − (2-1)
(In the formula, D1 is the formula (2a):

Figure 0006897264
Figure 0006897264

(式中、Rfは架橋性官能基を有していてもよい含フッ素エーテル基;R10はRfと主鎖を結合する基又は結合手)
で示される側鎖に含フッ素エーテル基を有するエーテル単位;
FAEは、式(2b):
(Wherein, Rf is a fluorine-containing ether group which may have a crosslinkable functional group; groups R 10 couples Rf main chain or a bond)
An ether unit having a fluorine-containing ether group in the side chain indicated by;
FAE is the formula (2b):

Figure 0006897264
Figure 0006897264

(式中、Rfaは水素原子、架橋性官能基を有していてもよいフッ素化アルキル基;R11はRfaと主鎖を結合する基又は結合手)
で示される側鎖にフッ素化アルキル基を有するエーテル単位;
AEは、式(2c):
(Wherein, Rfa is hydrogen atom, a crosslinkable good fluorinated alkyl group optionally having a functional group; R 11 couples Rfa main chain group or a bond)
An ether unit having an alkyl fluorinated group in the side chain indicated by;
AE is the formula (2c):

Figure 0006897264
Figure 0006897264

(式中、R13は水素原子、架橋性官能基を有していてもよいアルキル基、架橋性官能基を有していてもよい脂肪族環式炭化水素基又は架橋性官能基を有していてもよい芳香族炭化水素基;R12はR13と主鎖を結合する基又は結合手)
で示されるエーテル単位;
Yは、式(2d−1)〜(2d−3):
(In the formula, R 13 has a hydrogen atom, an alkyl group which may have a crosslinkable functional group, an aliphatic cyclic hydrocarbon group which may have a crosslinkable functional group, or a crosslinkable functional group. May be aromatic hydrocarbon group; R 12 is a group or bond that binds the main chain to R 13)
Ether unit indicated by;
Y is the formula (2d-1) to (2d-3):

Figure 0006897264
Figure 0006897264

の少なくとも1種を含む単位;
nは0〜200の整数;mは0〜200の整数;pは0〜10000の整数;qは1〜100の整数;ただしn+mは0ではなく、D1、FAE、AE及びYの結合順序は特定されない);
A及びBは同じか又は異なり、水素原子、フッ素原子及び/又は架橋性官能基を含んでいてもよいアルキル基、フッ素原子及び/又は架橋性官能基を含んでいてもよいフェニル基、−COOH基、−OR(Rは水素原子又はフッ素原子及び/又は架橋性官能基を含んでいてもよいアルキル基)、エステル基又はカーボネート基(ただし、Dの末端が酸素原子の場合は−COOH基、−OR、エステル基及びカーボネート基ではない)]
で表される側鎖に含フッ素基を有する非晶性含フッ素ポリエーテル化合物である。
Units containing at least one of;
n is an integer from 0 to 200; m is an integer from 0 to 200; p is an integer from 0 to 10000; q is an integer from 1 to 100; where n + m is not 0 and the combination order of D1, FAE, AE and Y is Not specified);
A and B are the same or different, an alkyl group which may contain a hydrogen atom, a fluorine atom and / or a crosslinkable functional group, a phenyl group which may contain a fluorine atom and / or a crosslinkable functional group, -COOH. A group, -OR (R is an alkyl group that may contain a hydrogen or fluorine atom and / or a crosslinkable functional group), an ester group or a carbonate group (provided that D is an oxygen atom, a -COOH group, -OR, not ester or carbonate group)]
It is an amorphous fluorine-containing polyether compound having a fluorine-containing group in the side chain represented by.

本発明の電解液には必要に応じて、更に他の添加剤を配合してもよい。他の添加剤としては、例えば、金属酸化物、ガラス等が挙げられる。 If necessary, other additives may be added to the electrolytic solution of the present invention. Examples of other additives include metal oxides, glass and the like.

本発明の電解液は、フッ化水素(HF)の含有量が5〜200ppmであることが好ましい。HFを含有することにより、化合物(1)や、上述した添加剤の被膜形成を促進させることができる。HFの含有量が少なすぎると、負極上での被膜形成能力が下がり、電気化学デバイスの特性が低下する傾向がある。また、HF含有量が多すぎると、HFの影響により電解液の耐酸化性が低下する傾向がある。本発明の電解液は、上記範囲のHFを含有しても、電気化学デバイスの高温保存性回復容量率を低下させることがない。
HFの含有量は、10ppm以上がより好ましく、20ppm以上が更に好ましい。HFの含有量はまた、100ppm以下がより好ましく、80ppm以下が更に好ましく、50ppm以下が特に好ましい。
HFの含有量は、中和滴定法により測定することができる。
The electrolytic solution of the present invention preferably has a hydrogen fluoride (HF) content of 5 to 200 ppm. By containing HF, film formation of compound (1) and the above-mentioned additives can be promoted. If the HF content is too low, the film forming ability on the negative electrode tends to decrease, and the characteristics of the electrochemical device tend to deteriorate. Further, if the HF content is too large, the oxidation resistance of the electrolytic solution tends to decrease due to the influence of HF. Even if the electrolytic solution of the present invention contains HF in the above range, it does not reduce the high-temperature storage recovery capacity rate of the electrochemical device.
The content of HF is more preferably 10 ppm or more, further preferably 20 ppm or more. The content of HF is also more preferably 100 ppm or less, further preferably 80 ppm or less, and particularly preferably 50 ppm or less.
The content of HF can be measured by the neutralization titration method.

本発明の電解液は、上述した成分を用いて、任意の方法で調製するとよい。 The electrolytic solution of the present invention may be prepared by any method using the above-mentioned components.

本発明の電解液は、例えば、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタ等の電気化学デバイスに好適に適用することができる。このような本発明の電解液を備えた電気化学デバイスもまた、本発明の一つである。 The electrolytic solution of the present invention can be suitably applied to an electrochemical device such as a lithium ion secondary battery or an electric double layer capacitor. An electrochemical device provided with such an electrolytic solution of the present invention is also one of the present inventions.

電気化学デバイスとしては、リチウムイオン二次電池、キャパシタ(電気二重層キャパシタ)、ラジカル電池、太陽電池(特に色素増感型太陽電池)、燃料電池、各種電気化学センサー、エレクトロクロミック素子、電気化学スイッチング素子、アルミニウム電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ等が挙げられ、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタが好適である。
上記電気化学デバイスを備えたモジュールも本発明の一つである。
Electrochemical devices include lithium ion secondary batteries, capacitors (electric double-layer capacitors), radical batteries, solar cells (particularly dye-sensitized solar cells), fuel cells, various electrochemical sensors, electrochromic elements, and electrochemical switching. Examples thereof include elements, aluminum electrolytic capacitors, tantalum electrolytic capacitors and the like, and lithium ion secondary batteries and electric double layer capacitors are suitable.
A module including the above electrochemical device is also one of the present inventions.

本発明はまた、本発明の電解液を備えるリチウムイオン二次電池でもある。
上記リチウムイオン二次電池は、正極、負極、及び、上述の電解液を備えていてよい。
The present invention is also a lithium ion secondary battery comprising the electrolytic solution of the present invention.
The lithium ion secondary battery may include a positive electrode, a negative electrode, and the above-mentioned electrolytic solution.

<正極>
正極は、正極活物質を含む正極活物質層と、集電体とから構成される。
<Positive electrode>
The positive electrode is composed of a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a current collector.

上記正極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば特に制限されないが、例えば、リチウムと少なくとも1種の遷移金属を含有する物質が好ましい。具体例としては、リチウム含有遷移金属複合酸化物、リチウム含有遷移金属リン酸化合物が挙げられる。なかでも、正極活物質としては、特に、高電圧を産み出すリチウム含有遷移金属複合酸化物が好ましい。 The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions, but for example, a substance containing lithium and at least one transition metal is preferable. Specific examples include a lithium-containing transition metal composite oxide and a lithium-containing transition metal phosphoric acid compound. Among them, as the positive electrode active material, a lithium-containing transition metal composite oxide that produces a high voltage is particularly preferable.

リチウム含有遷移金属複合酸化物の遷移金属としてはV、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、LiCoO等のリチウム・コバルト複合酸化物、LiNiO等のリチウム・ニッケル複合酸化物、LiMnO、LiMn、LiMnO等のリチウム・マンガン複合酸化物、これらのリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部をNa、K、B、F、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、Nb、Mo、Sn、W等の他の元素で置換したもの等が挙げられる。置換されたものの具体例としては、例えば、LiNi0.5Mn0.5、LiNi0.85Co0.10Al0.05、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiNi0.33Co0.33Mn0.33、LiNi0.45Co0.10Al0.45、LiMn1.8 Al0.2、LiMn1.5Ni0.5等が挙げられる。 The transition metal of the lithium-containing transition metal composite oxide is preferably V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu or the like, and specific examples thereof include a lithium-cobalt composite oxide such as LiCoO 2 or LiNiO 2. Lithium-nickel composite oxides, lithium-manganese composite oxides such as LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 MnO 4, etc., and some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal composite oxides are Na. Replaced with other elements such as K, B, F, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si, Nb, Mo, Sn, W And so on. Specific examples of the substituted ones include, for example, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O. 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiNi 0.45 Co 0.10 Al 0.45 O 2 , LiMn 1. 8 Al 0.2 O 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4, and the like can be mentioned.

なかでも、上記リチウム含有遷移金属複合酸化物としては、高電圧にした場合でもエネルギー密度が高いLiMn1.5Ni0.5、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiNi0.6Co0.2Mn0.2が好ましい。 Among them, as the lithium-containing transition metal composite oxide, LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 and LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 have high energy densities even when the voltage is high. LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 is preferable.

リチウム含有遷移金属リン酸化合物の遷移金属としては、V、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、例えば、LiFePO、LiFe(PO、LiFeP等のリン酸鉄類、LiCoPO等のリン酸コバルト類、これらのリチウム遷移金属リン酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Nb、Si等の他の元素で置換したもの等が挙げられる。 The transition metal of the lithium-containing transition metal phosphoric acid compound is preferably V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu or the like, and specific examples thereof include, for example, LiFePO 4 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ). 3. Iron phosphates such as LiFeP 2 O 7 , cobalt phosphates such as LiCoPO 4 , and some of the transition metal atoms that are the main constituents of these lithium transition metal phosphate compounds are Al, Ti, V, Cr, Mn. , Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb, Si and the like substituted with other elements.

上記リチウム含有遷移金属複合酸化物としては、例えば、
式:LiMn2−b (式中、0.9≦a;0≦b≦1.5;MはFe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、Cr、V、Ti、Mg、Ca、Sr、B、Ga、In、Si及びGeよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属)で表されるリチウム・マンガンスピネル複合酸化物、
式:LiNi1−c (式中、0≦c≦0.5;MはFe、Co、Mn、Cu、Zn、Al、Sn、Cr、V、Ti、Mg、Ca、Sr、B、Ga、In、Si及びGeよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属)で表されるリチウム・ニッケル複合酸化物、又は、
式:LiCo1−d (式中、0≦d≦0.5;MはFe、Ni、Mn、Cu、Zn、Al、Sn、Cr、V、Ti、Mg、Ca、Sr、B、Ga、In、Si及びGeよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属)で表されるリチウム・コバルト複合酸化物が挙げられる。
Examples of the lithium-containing transition metal composite oxide include, for example.
Formula: Li a Mn 2-b M 1 b O 4 (in the formula, 0.9 ≦ a; 0 ≦ b ≦ 1.5; M 1 is Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, Lithium-manganese spinel composite oxide represented by (at least one metal selected from the group consisting of V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si and Ge),
Formula: LiNi 1-c M 2 c O 2 (in the formula, 0 ≦ c ≦ 0.5; M 2 is Fe, Co, Mn, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, A lithium-nickel composite oxide represented by (at least one metal selected from the group consisting of Sr, B, Ga, In, Si and Ge), or
Formula: LiCo 1-d M 3 d O 2 (in the formula, 0 ≦ d ≦ 0.5; M 3 is Fe, Ni, Mn, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Examples thereof include a lithium-cobalt composite oxide represented by (at least one metal selected from the group consisting of Sr, B, Ga, In, Si and Ge).

なかでも、エネルギー密度が高く、高出力なリチウムイオン二次電池を提供できる点から、LiCoO、LiMnO、LiNiO、LiMn、LiNi0.8Co0.15Al0.05、またはLiNi1/3Co1/3Mn1/3が好ましい。 Among them, LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 from the viewpoint of providing a lithium ion secondary battery having high energy density and high output. , Or LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 is preferable.

その他の上記正極活物質として、LiFePO、LiNi0.8Co0.2、Li1.2Fe0.4Mn0.4、LiNi0.5Mn0.5、LiV等が挙げられる。 Other positive electrode active materials include LiFePO 4 , LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 , Li 1.2 Fe 0.4 Mn 0.4 O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , and LiV 3. O 6 and the like can be mentioned.

また、正極活物質にリン酸リチウムを含ませると、連続充電特性が向上するので好ましい。リン酸リチウムの使用に制限はないが、前記の正極活物質とリン酸リチウムを混合して用いることが好ましい。使用するリン酸リチウムの量は上記正極活物質とリン酸リチウムの合計に対し、下限が、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上であり、上限が、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。 Further, it is preferable to include lithium phosphate in the positive electrode active material because the continuous charging characteristics are improved. The use of lithium phosphate is not limited, but it is preferable to use a mixture of the above-mentioned positive electrode active material and lithium phosphate. The lower limit of the amount of lithium phosphate used is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, still more preferably 0.5% by mass, based on the total of the positive electrode active material and lithium phosphate. % Or more, and the upper limit is preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less.

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

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

表面付着物質の量としては、上記正極活物質に対して質量で、下限として好ましくは0.1ppm以上、より好ましくは1ppm以上、さらに好ましくは10ppm以上、上限として、好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、さらに好ましくは5%以下で用いられる。表面付着物質により、正極活物質表面での電解液の酸化反応を抑制することができ、電池寿命を向上させることができるが、その付着量が少なすぎる場合その効果は十分に発現せず、多すぎる場合には、リチウムイオンの出入りを阻害するため抵抗が増加する場合がある。 The amount of the surface adhering substance is preferably 0.1 ppm or more, more preferably 1 ppm or more, still more preferably 10 ppm or more, and the upper limit is preferably 20% or less, more preferably 20% or less, in terms of mass with respect to the positive electrode active material. Is used at 10% or less, more preferably 5% or less. The surface adhering substance can suppress the oxidation reaction of the electrolytic solution on the surface of the positive electrode active material and improve the battery life, but if the adhering amount is too small, the effect is not sufficiently exhibited and is often present. If it is too much, the resistance may increase because it blocks the ingress and egress of lithium ions.

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

正極活物質のタップ密度は、好ましくは0.5g/cm以上、より好ましくは0.8g/cm以上、さらに好ましくは1.0g/cm以上である。該正極活物質のタップ密度が上記下限を下回ると正極活物質層形成時に、必要な分散媒量が増加すると共に、導電材や結着剤の必要量が増加し、正極活物質層への正極活物質の充填率が制約され、電池容量が制約される場合がある。タップ密度の高い複合酸化物粉体を用いることにより、高密度の正極活物質層を形成することができる。タップ密度は一般に大きいほど好ましく、特に上限はないが、大きすぎると、正極活物質層内における電解液を媒体としたリチウムイオンの拡散が律速となり、負荷特性が低下しやすくなる場合があるため、上限は、好ましくは4.0g/cm以下、より好ましくは3.7g/cm以下、さらに好ましくは3.5g/cm以下である。
なお、本発明では、タップ密度は、正極活物質粉体5〜10gを10mlのガラス製メスシリンダーに入れ、ストローク約20mmで200回タップした時の粉体充填密度(タップ密度)g/cmとして求める。
The tap density of the positive electrode active material is preferably 0.5 g / cm 3 or more, more preferably 0.8 g / cm 3 or more, and further preferably 1.0 g / cm 3 or more. When the tap density of the positive electrode active material is less than the above lower limit, the amount of the dispersion medium required for forming the positive electrode active material layer increases, and the required amount of the conductive material and the binder increases, so that the positive electrode to the positive electrode active material layer is formed. The filling rate of the active material is restricted, and the battery capacity may be restricted. By using the composite oxide powder having a high tap density, a high density positive electrode active material layer can be formed. Generally, the larger the tap density is, the more preferable it is, and there is no particular upper limit. However, if it is too large, the diffusion of lithium ions using the electrolytic solution as a medium in the positive electrode active material layer becomes rate-determining, and the load characteristics may be easily deteriorated. The upper limit is preferably 4.0 g / cm 3 or less, more preferably 3.7 g / cm 3 or less, and further preferably 3.5 g / cm 3 or less.
In the present invention, the tap density is the powder packing density (tap density) g / cm 3 when 5 to 10 g of positive electrode active material powder is placed in a 10 ml glass graduated cylinder and tapped 200 times with a stroke of about 20 mm. Ask as.

正極活物質の粒子のメジアン径d50(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子径)は好ましくは0.3μm以上、より好ましくは0.5μm以上、さらに好ましくは0.8μm以上、最も好ましくは1.0μm以上であり、また、好ましくは30μm以下、より好ましくは27μm以下、さらに好ましくは25μm以下、最も好ましくは22μm以下である。上記下限を下回ると、高タップ密度品が得られなくなる場合があり、上限を超えると粒子内のリチウムの拡散に時間がかかるため、電池性能の低下をきたしたり、電池の正極作成、即ち活物質と導電材やバインダー等を溶媒でスラリー化し、薄膜状に塗布する際に、スジを引く等の問題を生ずる場合がある。ここで、異なるメジアン径d50をもつ上記正極活物質を2種類以上混合することで、正極作成時の充填性をさらに向上させることができる。 The median diameter d50 of the particles of the positive electrode active material (secondary particle diameter when the primary particles are aggregated to form secondary particles) is preferably 0.3 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, still more preferable. Is 0.8 μm or more, most preferably 1.0 μm or more, and preferably 30 μm or less, more preferably 27 μm or less, still more preferably 25 μm or less, and most preferably 22 μm or less. If it falls below the above lower limit, a high tap density product may not be obtained, and if it exceeds the upper limit, it takes time to diffuse lithium in the particles, which causes deterioration of battery performance or preparation of a positive electrode of the battery, that is, an active material. When a conductive material, a binder, or the like is slurried with a solvent and applied in a thin film form, problems such as streaks may occur. Here, by mixing two or more kinds of the positive electrode active materials having different median diameters d50, the filling property at the time of producing the positive electrode can be further improved.

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

一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には、上記正極活物質の平均一次粒子径としては、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.2μm以上であり、上限は、好ましくは5μm以下、より好ましくは4μm以下、さらに好ましくは3μm以下、最も好ましくは2μm以下である。上記上限を超えると球状の二次粒子を形成し難く、粉体充填性に悪影響を及ぼしたり、比表面積が大きく低下するために、出力特性等の電池性能が低下する可能性が高くなる場合がある。逆に、上記下限を下回ると、通常、結晶が未発達であるために充放電の可逆性が劣る等の問題を生ずる場合がある。 When the primary particles are aggregated to form secondary particles, the average primary particle diameter of the positive electrode active material is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, still more preferably 0. It is 2 μm or more, and the upper limit is preferably 5 μm or less, more preferably 4 μm or less, still more preferably 3 μm or less, and most preferably 2 μm or less. If it exceeds the above upper limit, it is difficult to form spherical secondary particles, which adversely affects the powder filling property and greatly reduces the specific surface area, so that there is a high possibility that the battery performance such as output characteristics is deteriorated. is there. On the contrary, if it is less than the above lower limit, problems such as inferior reversibility of charge / discharge may occur because the crystal is usually underdeveloped.

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

正極活物質のBET比表面積は、好ましくは0.1m/g以上、より好ましくは0.2m/g以上、さらに好ましくは0.3m/g以上であり、上限は好ましくは50m/g以下、より好ましくは40m/g以下、さらに好ましくは30m/g以下である。BET比表面積がこの範囲よりも小さいと電池性能が低下しやすく、大きいとタップ密度が上がりにくくなり、正極活物質層形成時の塗布性に問題が発生しやすい場合がある。 BET specific surface area of the positive electrode active material is preferably 0.1 m 2 / g or more, more preferably 0.2 m 2 / g or more, still more preferably 0.3 m 2 / g or more, and the upper limit is preferably 50 m 2 / It is g or less, more preferably 40 m 2 / g or less, still more preferably 30 m 2 / g or less. If the BET specific surface area is smaller than this range, the battery performance tends to deteriorate, and if it is large, the tap density does not easily increase, and a problem may easily occur in the coatability when forming the positive electrode active material layer.

なお、本発明では、BET比表面積は、表面積計(例えば、大倉理研社製全自動表面積測定装置)を用い、試料に対して窒素流通下150℃で30分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用い、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって測定した値で定義される。 In the present invention, the BET specific surface area is large after pre-drying the sample at 150 ° C. for 30 minutes under nitrogen flow using a surface area meter (for example, a fully automatic surface area measuring device manufactured by Okura Riken Co., Ltd.). It is defined by the value measured by the nitrogen adsorption BET 1-point method by the gas flow method using a nitrogen helium mixed gas accurately adjusted so that the value of the relative pressure of nitrogen with respect to the atmospheric pressure is 0.3.

本発明のリチウムイオン二次電池が、ハイブリッド自動車用や分散電源用の大型リチウムイオン二次電池として使用される場合、高出力が要求されるため、上記正極活物質の粒子は二次粒子が主体となることが好ましい。
上記正極活物質の粒子は、二次粒子の平均粒子径が40μm以下で、かつ、平均一次粒子径が1μm以下の微粒子を、0.5〜7.0体積%含むものであることが好ましい。平均一次粒子径が1μm以下の微粒子を含有させることにより、電解液との接触面積が大きくなり、電極と電解液との間でのリチウムイオンの拡散をより速くすることができ、その結果、電池の出力性能を向上させることができる。
When the lithium ion secondary battery of the present invention is used as a large lithium ion secondary battery for a hybrid vehicle or a distributed power source, high output is required. Therefore, the particles of the positive electrode active material are mainly secondary particles. Is preferable.
The particles of the positive electrode active material preferably contain 0.5 to 7.0% by volume of fine particles having an average particle size of 40 μm or less and an average primary particle size of 1 μm or less. By containing fine particles having an average primary particle size of 1 μm or less, the contact area with the electrolytic solution is increased, and the diffusion of lithium ions between the electrode and the electrolytic solution can be made faster, and as a result, the battery Output performance can be improved.

正極活物質の製造法としては、無機化合物の製造法として一般的な方法が用いられる。特に球状ないし楕円球状の活物質を作成するには種々の方法が考えられるが、例えば、遷移金属の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、攪拌をしながらpHを調節して球状の前駆体を作成回収し、これを必要に応じて乾燥した後、LiOH、LiCO、LiNO等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法等が挙げられる。 As a method for producing the positive electrode active material, a general method is used as a method for producing an inorganic compound. In particular, various methods can be considered for producing a spherical or elliptical spherical active material. For example, the raw material of a transition metal is dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water, and the pH is adjusted while stirring. A method of obtaining an active material by preparing and recovering a spherical precursor, drying the precursor as necessary, adding a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , or LiNO 3 and firing at a high temperature can be mentioned. ..

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

上記正極活物質の含有量は、電池容量が高い点で、正極活物質層の50〜99質量%が好ましく、80〜99質量%がより好ましい。また、正極活物質の、正極活物質層中の含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは82質量%以上、特に好ましくは84質量%以上である。また上限は、好ましくは99質量%以下、より好ましくは98質量%以下である。正極活物質層中の正極活物質の含有量が低いと電気容量が不十分となる場合がある。逆に含有量が高すぎると正極の強度が不足する場合がある。 The content of the positive electrode active material is preferably 50 to 99% by mass, more preferably 80 to 99% by mass of the positive electrode active material layer in terms of high battery capacity. The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably 80% by mass or more, more preferably 82% by mass or more, and particularly preferably 84% by mass or more. The upper limit is preferably 99% by mass or less, more preferably 98% by mass or less. If the content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is low, the electric capacity may be insufficient. On the contrary, if the content is too high, the strength of the positive electrode may be insufficient.

上記正極活物質層は、更に、結着剤、増粘剤、導電材を含むことが好ましい。
上記結着剤としては、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安全な材料であれば、任意のものを使用することができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、キトサン、アルギン酸、ポリアクリル酸、ポリイミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物;EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン共重合体、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
The positive electrode active material layer preferably further contains a binder, a thickener, and a conductive material.
As the binder, any material can be used as long as it is a material that is safe for the solvent and electrolytic solution used in electrode production, and for example, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, and fragrance. Resin-based polymer such as group polyamide, chitosan, alginic acid, polyacrylic acid, polyimide, cellulose, nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, fluororubber, NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), ethylene -Rubber polymer such as propylene rubber; styrene-butadiene-styrene block copolymer or hydrogen additive thereof; EPDM (ethylene-propylene-diene ternary copolymer), styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer, Thermoplastic elastomeric polymers such as styrene / isoprene / styrene block copolymer or hydrogenated products thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin Soft resinous polymer such as copolymer; Fluorine-based polymer such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, vinylidene fluoride copolymer, tetrafluoroethylene / ethylene copolymer; alkali metal ion (particularly lithium ion) Examples thereof include a polymer composition having ionic conductivity of the above. These may be used alone or in any combination and ratio of two or more.

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

上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 Examples of the thickener include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and salts thereof. One type may be used alone, or two or more types may be used in any combination and ratio.

活物質に対する増粘剤の割合は、通常0.1質量%以上、好ましくは0.2質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上であり、また、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下の範囲である。この範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。上回ると、正極活物質層に占める活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や正極活物質間の抵抗が増大する問題が生じる場合がある。 The ratio of the thickener to the active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and usually 5% by mass or less, preferably 3%. It is in the range of mass% or less, more preferably 2 mass% or less. Below this range, the coatability may be significantly reduced. If it exceeds, the ratio of the active material to the positive electrode active material layer decreases, which may cause a problem that the capacity of the battery decreases and a problem that the resistance between the positive electrode active materials increases.

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

正極活物質層を形成するためのスラリーを形成するための溶媒としては、正極活物質、導電材、結着剤、並びに必要に応じて使用される増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。水系溶媒としては、例えば、水、アルコールと水との混合媒等が挙げられる。有機系溶媒としては、例えば、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルナフタレン等の芳香族炭化水素類;キノリン、ピリジン等の複素環化合物;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸メチル、アクリル酸メチル等のエステル類;ジエチレントリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン等のアミン類;ジエチルエーテル、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類;N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。 As the solvent for forming the slurry for forming the positive electrode active material layer, the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the thickener used as necessary can be dissolved or dispersed. The type of solvent is not particularly limited, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. Examples of the aqueous solvent include water, a mixed medium of alcohol and water, and the like. Examples of the organic solvent include aliphatic hydrocarbons such as hexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and methylnaphthalene; heterocyclic compounds such as quinoline and pyridine; and ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone. Classes; esters such as methyl acetate and methyl acrylate; amines such as diethylenetriamine, N, N-dimethylaminopropylamine; ethers such as diethyl ether, propylene oxide and tetrahydrofuran (THF); N-methylpyrrolidone (NMP) , Amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; aprotonic polar solvents such as hexamethylphosphalamide and dimethylsulfoxide can be mentioned.

正極用集電体の材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼、ニッケル等の金属、又は、その合金等の金属材料;カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が挙げられる。なかでも、金属材料、特にアルミニウム又はその合金が好ましい。 Examples of the material of the current collector for the positive electrode include metals such as aluminum, titanium, tantalum, stainless steel and nickel, or metal materials such as alloys thereof; carbon materials such as carbon cloth and carbon paper. Of these, metal materials, especially aluminum or alloys thereof, are preferable.

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

また、集電体の表面に導電助剤が塗布されていることも、集電体と正極活物質層の電気接触抵抗を低下させる観点で好ましい。導電助剤としては、炭素や、金、白金、銀等の貴金属類が挙げられる。 It is also preferable that the surface of the current collector is coated with a conductive auxiliary agent from the viewpoint of reducing the electrical contact resistance between the current collector and the positive electrode active material layer. Examples of the conductive auxiliary agent include carbon and precious metals such as gold, platinum, and silver.

集電体と正極活物質層の厚さの比は特には限定されないが、(電解液注液直前の片面の正極活物質層の厚さ)/(集電体の厚さ)の値が20以下であることが好ましく、より好ましくは15以下、最も好ましくは10以下であり、また、0.5以上が好ましく、より好ましくは0.8以上、最も好ましくは1以上の範囲である。この範囲を上回ると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じる場合がある。この範囲を下回ると、正極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。 The ratio of the thickness of the current collector to the positive electrode active material layer is not particularly limited, but the value of (thickness of the positive electrode active material layer on one side immediately before the electrolyte injection) / (thickness of the current collector) is 20. It is preferably less than or equal to, more preferably 15 or less, most preferably 10 or less, and preferably 0.5 or more, more preferably 0.8 or more, and most preferably 1 or more. If it exceeds this range, the current collector may generate heat due to Joule heat during high current density charging / discharging. Below this range, the volume ratio of the current collector to the positive electrode active material may increase and the capacity of the battery may decrease.

正極の製造は、常法によればよい。例えば、上記正極活物質に、上述した結着剤、増粘剤、導電材、溶媒等を加えてスラリー状の正極合剤とし、これを集電体に塗布し、乾燥した後にプレスして高密度化する方法が挙げられる。 The positive electrode may be produced by a conventional method. For example, the above-mentioned binder, thickener, conductive material, solvent, etc. are added to the above-mentioned positive electrode active material to form a slurry-like positive electrode mixture, which is applied to a current collector, dried, and then pressed to obtain a high density. There is a method of densifying.

上記高密度化は、ハンドプレス、ローラープレス等により行うことができる。正極活物質層の密度は、好ましくは1.5g/cm以上、より好ましくは2g/cm以上、さらに好ましくは2.2g/cm以上であり、また、好ましくは5g/cm以下、より好ましくは4.5g/cm以下、さらに好ましくは4g/cm以下の範囲である。この範囲を上回ると集電体/活物質界面付近への電解液の浸透性が低下し、特に高電流密度での充放電特性が低下し高出力が得られない場合がある。また下回ると活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大し高出力が得られない場合がある。 The high density can be achieved by a hand press, a roller press, or the like. The density of the positive electrode active material layer is preferably 1.5 g / cm 3 or more, more preferably 2 g / cm 3 or more, further preferably 2.2 g / cm 3 or more, and preferably 5 g / cm 3 or less. The range is more preferably 4.5 g / cm 3 or less, still more preferably 4 g / cm 3 or less. If it exceeds this range, the permeability of the electrolytic solution to the vicinity of the current collector / active material interface decreases, and the charge / discharge characteristics particularly at a high current density may decrease, so that high output may not be obtained. If it is lower than that, the conductivity between the active materials decreases, the battery resistance increases, and high output may not be obtained.

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

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

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

<負極>
負極は、負極活物質を含む負極活物質層と、集電体とから構成される。
<Negative electrode>
The negative electrode is composed of a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material and a current collector.

上記負極活物質としては、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物や人造黒鉛、天然黒鉛等のリチウムを吸蔵・放出可能な炭素質材料;酸化錫、酸化ケイ素等のリチウムを吸蔵・放出可能な金属酸化物材料;リチウム金属;種々のリチウム合金;リチウム含有金属複合酸化物材料等を挙げることができる。これらの負極活物質は、2種以上を混合して用いてもよい。 The negative electrode active material is a carbonaceous material that can occlude and release lithium such as thermal decomposition products of organic substances and artificial graphite and natural graphite under various thermal decomposition conditions; and occludes and releases lithium such as tin oxide and silicon oxide. Possible metal oxide materials; lithium metals; various lithium alloys; lithium-containing metal composite oxide materials and the like can be mentioned. Two or more kinds of these negative electrode active materials may be mixed and used.

リチウムを吸蔵・放出可能な炭素質材料としては、種々の原料から得た易黒鉛性ピッチの高温処理によって製造された人造黒鉛もしくは精製天然黒鉛、又は、これらの黒鉛にピッチその他の有機物で表面処理を施した後炭化して得られるものが好ましく、天然黒鉛、人造黒鉛、人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質を400〜3200℃の範囲で1回以上熱処理した炭素質材料、負極活物質層が少なくとも2種類以上の異なる結晶性を有する炭素質からなり、かつ/又はその異なる結晶性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料、負極活物質層が少なくとも2種以上の異なる配向性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料、から選ばれるものが、初期不可逆容量、高電流密度充放電特性のバランスがよくより好ましい。また、これらの炭素材料は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 As a carbonaceous material capable of storing and releasing lithium, artificial graphite or purified natural graphite produced by high-temperature treatment of easy-to-graphite pitch obtained from various raw materials, or surface treatment of these graphites with pitch or other organic substances. It is preferable that the material is obtained by carbonizing after applying the above-mentioned material, and the natural graphite, the artificial graphite, the artificial carbonaceous substance, and the carbonaceous material and the negative electrode active material layer obtained by heat-treating the artificial graphite material at least once in the range of 400 to 3200 ° C. A carbonaceous material composed of at least two or more types of graphite having different crystalline properties and / or having an interface in which the different crystalline carbonaceous materials are in contact, the negative electrode active material layer has at least two or more different orientations. A material selected from a carbonaceous material having an interface in contact with the graphite is more preferable because it has a good balance between initial irreversible capacitance and high current density charge / discharge characteristics. In addition, one of these carbon materials may be used alone, or two or more of these carbon materials may be used in any combination and ratio.

上記の人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質を400〜3200℃の範囲で1回以上熱処理した炭素質材料としては、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチ、石油系ピッチ及びこれらピッチを酸化処理したもの、ニードルコークス、ピッチコークス及びこれらを一部黒鉛化した炭素剤、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等の有機物の熱分解物、炭化可能な有機物及びこれらの炭化物、又は炭化可能な有機物をベンゼン、トルエン、キシレン、キノリン、n−ヘキサン等の低分子有機溶剤に溶解させた溶液及びこれらの炭化物等が挙げられる。 As the carbonaceous material obtained by heat-treating the above-mentioned artificial carbonaceous substance and artificial graphite substance at least once in the range of 400 to 3200 ° C., coal-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch, petroleum-based pitch, and these pitches are oxidized. Treated, needle coke, pitch coke and partially graphitized carbon agents, furnace black, acetylene black, thermal decomposition products of organic substances such as pitch carbon fibers, carbonizable organic substances and their carbonized products, or carbonizable Examples thereof include solutions in which various organic substances are dissolved in low molecular weight organic solvents such as benzene, toluene, xylene, quinoline, and n-hexane, and carbonized products thereof.

上記負極活物質として用いられる金属材料(但し、リチウムチタン複合酸化物を除く)としては、リチウムを吸蔵・放出可能であれば、リチウム単体、リチウム合金を形成する単体金属及び合金、又はそれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硫化物若しくはリン化物等の化合物のいずれであってもよく、特に制限されない。リチウム合金を形成する単体金属及び合金としては、13族及び14族の金属・半金属元素を含む材料であることが好ましく、より好ましくはアルミニウム、ケイ素及びスズ(以下、「特定金属元素」と略記)の単体金属及びこれら原子を含む合金又は化合物である。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 As the metal material used as the negative electrode active material (excluding lithium titanium composite oxide), if lithium can be stored and released, lithium alone, a single metal and alloy forming a lithium alloy, or oxidation thereof. It may be any compound such as a substance, a carbide, a nitride, a silicide, a sulfide or a phosphor, and is not particularly limited. The elemental metal and alloy forming the lithium alloy are preferably materials containing group 13 and group 14 metal / semi-metal elements, and more preferably aluminum, silicon and tin (hereinafter abbreviated as "specific metal element"). ) Is a simple substance metal and an alloy or compound containing these atoms. One of these may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

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

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

具体的には、Si単体、SiB、SiB、MgSi、NiSi、TiSi、MoSi、CoSi、NiSi、CaSi、CrSi、CuSi、FeSi、MnSi、NbSi、TaSi、VSi、WSi、ZnSi、SiC、Si、SiO、SiO(0<v≦2)、LiSiOあるいはスズ単体、SnSiO、LiSnO、MgSn、SnO(0<w≦2)が挙げられる。
また、SiまたはSnを第一の構成元素とし、それに加えて第2、第3の構成元素を含む複合材料が挙げられる。第2の構成元素は、例えば、コバルト、鉄、マグネシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム及びジルコニウムのうち少なくとも1種である。第3の構成元素は、例えば、ホウ素、炭素、アルミニウム及びリンのうち少なくとも1種である。
特に、高い電池容量および優れた電池特性が得られることから、上記金属材料として、ケイ素またはスズの単体(微量の不純物を含んでよい)、SiO(0<v≦2)、SnO(0≦w≦2)、Si−Co−C複合材料、Si−Ni−C複合材料、Sn−Co−C複合材料、Sn−Ni−C複合材料が好ましい。
Specifically, Si alone, SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 , CoSi 2 , NiSi 2 , CaSi 2 , CrSi 2 , Cu 6 Si, FeSi 2 , MnSi 2 , NbSi 2 , TaSi 2 , VSi 2 , WSi 2 , ZnSi 2 , SiC, Si 3 N 4 , Si 2 N 2 O, SiO v (0 <v ≦ 2), LiSiO or tin alone, SnSiO 3 , LiSnO, Mg 2 Sn, SnO w (0 <w ≦ 2) can be mentioned.
Further, a composite material containing Si or Sn as the first constituent element and the second and third constituent elements in addition to the first constituent element can be mentioned. The second constituent element is, for example, at least one of cobalt, iron, magnesium, titanium, vanadium, chromium, manganese, nickel, copper, zinc, gallium and zirconium. The third constituent element is, for example, at least one of boron, carbon, aluminum and phosphorus.
In particular, since high battery capacity and excellent battery characteristics can be obtained, as the metal material, silicon or tin alone (may contain a trace amount of impurities), SiO v (0 <v ≦ 2), SnO w (0). ≦ w ≦ 2), Si—Co—C composite material, Si—Ni—C composite material, Sn—Co—C composite material, Sn—Ni—C composite material are preferable.

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

上記リチウムチタン複合酸化物としては、一般式:
LiTi
[式中、Mは、Na、K、Co、Al、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、Cu、Zn及びNbからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を表わす。]
で表される化合物であることが好ましい。
上記組成の中でも、
(i)1.2≦x≦1.4、1.5≦y≦1.7、z=0
(ii)0.9≦x≦1.1、1.9≦y≦2.1、z=0
(iii)0.7≦x≦0.9、2.1≦y≦2.3、z=0
の構造が、電池性能のバランスが良好なため特に好ましい。
The lithium-titanium composite oxide has a general formula:
Li x Ti y M z O 4
[In the formula, M represents at least one element selected from the group consisting of Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn and Nb. ]
It is preferably a compound represented by.
Among the above compositions,
(I) 1.2 ≦ x ≦ 1.4, 1.5 ≦ y ≦ 1.7, z = 0
(Ii) 0.9 ≦ x ≦ 1.1, 1.9 ≦ y ≦ 2.1, z = 0
(Iii) 0.7 ≦ x ≦ 0.9, 2.1 ≦ y ≦ 2.3, z = 0
This structure is particularly preferable because it has a good balance of battery performance.

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

上記負極活物質層は、更に、結着剤、増粘剤、導電材を含むことが好ましい。 The negative electrode active material layer preferably further contains a binder, a thickener, and a conductive material.

上記結着剤としては、上述した、正極に用いることができる結着剤と同様のものが挙げられる。負極活物質に対する結着剤の割合は、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がさらに好ましく、0.6質量%以上が特に好ましく、また、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましく、8質量%以下が特に好ましい。負極活物質に対する結着剤の割合が、上記範囲を上回ると、結着剤量が電池容量に寄与しない結着剤割合が増加して、電池容量の低下を招く場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極電極の強度低下を招く場合がある。 Examples of the binder include the same binders that can be used for the positive electrode described above. The ratio of the binder to the negative electrode active material is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, particularly preferably 0.6% by mass or more, and preferably 20% by mass or less, 15% by mass. It is more preferably mass% or less, further preferably 10 mass% or less, and particularly preferably 8 mass% or less. If the ratio of the binder to the negative electrode active material exceeds the above range, the ratio of the binder whose amount does not contribute to the battery capacity increases, which may lead to a decrease in the battery capacity. Further, if it falls below the above range, the strength of the negative electrode may decrease.

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

上記増粘剤としては、上述した、正極に用いることができる増粘剤と同様のものが挙げられる。負極活物質に対する増粘剤の割合は、通常0.1質量%以上であり、0.5質量%以上が好ましく、0.6質量%以上がさらに好ましく、また、通常5質量%以下であり、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がさらに好ましい。負極活物質に対する増粘剤の割合が、上記範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。また、上記範囲を上回ると、負極活物質層に占める負極活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や負極活物質間の抵抗が増大する場合がある。 Examples of the thickener include the same thickeners that can be used for the positive electrode described above. The ratio of the thickener to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, further preferably 0.6% by mass or more, and usually 5% by mass or less. It is preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less. If the ratio of the thickener to the negative electrode active material is less than the above range, the coatability may be significantly reduced. On the other hand, if it exceeds the above range, the ratio of the negative electrode active material to the negative electrode active material layer decreases, which may cause a problem that the capacity of the battery decreases and an increase in resistance between the negative electrode active materials.

負極の導電材としては、銅やニッケル等の金属材料;グラファイト、カーボンブラック等の炭素材料等が挙げられる。 Examples of the conductive material of the negative electrode include metal materials such as copper and nickel; carbon materials such as graphite and carbon black.

負極活物質層を形成するためのスラリーを形成するための溶媒としては、負極活物質、結着剤、並びに必要に応じて使用される増粘剤及び導電材を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。
水系溶媒としては、水、アルコール等が挙げられ、有機系溶媒としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジエチルエーテル、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。
As the solvent for forming the slurry for forming the negative electrode active material layer, the negative electrode active material, the binder, and the thickener and the conductive material used as needed can be dissolved or dispersed. The type of solvent is not particularly limited, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.
Examples of the aqueous solvent include water, alcohol and the like, and examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methylethylketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N-. Examples thereof include dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, diethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene and hexane.

負極用集電体の材質としては、銅、ニッケルまたはステンレス等が挙げられる。なかでも、薄膜に加工しやすいという点、及び、コストの点から銅箔が好ましい。 Examples of the material of the current collector for the negative electrode include copper, nickel, stainless steel and the like. Of these, copper foil is preferable from the viewpoint of easy processing into a thin film and cost.

集電体の厚さは、通常1μm以上、好ましくは5μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは50μm以下である。負極集電体の厚さが厚すぎると、電池全体の容量が低下し過ぎることがあり、逆に薄すぎると取扱いが困難になることがある。 The thickness of the current collector is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, and usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less. If the thickness of the negative electrode current collector is too thick, the capacity of the entire battery may be reduced too much, and conversely, if it is too thin, handling may be difficult.

負極の製造は、常法によればよい。例えば、上記負極材料に、上述した結着剤、増粘剤、導電材、溶媒等を加えてスラリー状とし、集電体に塗布し、乾燥した後にプレスして高密度化する方法が挙げられる。また、合金材料を用いる場合には、蒸着法、スパッタ法、メッキ法等の手法により、上述の負極活物質を含有する薄膜層(負極活物質層)を形成する方法も用いられる。 The negative electrode may be manufactured by a conventional method. For example, there is a method in which the above-mentioned binder, thickener, conductive material, solvent and the like are added to the above-mentioned negative electrode material to form a slurry, which is applied to a current collector, dried and then pressed to increase the density. .. When an alloy material is used, a method of forming a thin film layer (negative electrode active material layer) containing the above-mentioned negative electrode active material by a method such as a vapor deposition method, a sputtering method, or a plating method is also used.

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

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

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

<セパレータ>
本発明のリチウムイオン二次電池は、更に、セパレータを備えることが好ましい。
上記セパレータの材質や形状は、電解液に安定であり、かつ、保液性に優れていれば特に限定されず、公知のものを使用することができる。なかでも、本発明の電解液に対し安定な材料で形成された、樹脂、ガラス繊維、無機物等が用いられ、保液性に優れた多孔性シート又は不織布状の形態の物等を用いるのが好ましい。
<Separator>
The lithium ion secondary battery of the present invention preferably further includes a separator.
The material and shape of the separator are not particularly limited as long as they are stable in the electrolytic solution and have excellent liquid retention properties, and known ones can be used. Among them, resins, glass fibers, inorganic substances, etc., which are formed of a material stable to the electrolytic solution of the present invention, are used, and a porous sheet or a non-woven fabric-like material having excellent liquid retention property is used. preferable.

樹脂、ガラス繊維セパレータの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、芳香族ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ガラスフィルター等を用いることができる。ポリプロピレン/ポリエチレン2層フィルム、ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレン3層フィルム等、これらの材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。なかでも、上記セパレータは、電解液の浸透性やシャットダウン効果が良好である点で、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを原料とする多孔性シート又は不織布等であることが好ましい。 As the material of the resin and the glass fiber separator, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, aromatic polyamides, polytetrafluoroethylene, polyether sulfone, glass filters and the like can be used. These materials, such as polypropylene / polyethylene two-layer film and polypropylene / polyethylene / polypropylene three-layer film, may be used alone or in any combination and ratio of two or more. Among them, the separator is preferably a porous sheet or a non-woven fabric made of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene because it has good permeability of the electrolytic solution and a good shutdown effect.

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

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

また、セパレータの平均孔径も任意であるが、通常0.5μm以下であり、0.2μm以下が好ましく、また、通常0.05μm以上である。平均孔径が、上記範囲を上回ると、短絡が生じ易くなる。また、上記範囲を下回ると、膜抵抗が大きくなりレート特性が低下する場合がある。 The average pore size of the separator is also arbitrary, but is usually 0.5 μm or less, preferably 0.2 μm or less, and usually 0.05 μm or more. If the average pore diameter exceeds the above range, a short circuit is likely to occur. Further, if it falls below the above range, the film resistance may increase and the rate characteristics may deteriorate.

一方、無機物の材料としては、例えば、アルミナや二酸化ケイ素等の酸化物、窒化アルミや窒化ケイ素等の窒化物、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩が用いられ、粒子形状もしくは繊維形状のものが用いられる。 On the other hand, as the inorganic material, for example, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used, and those having a particle shape or a fiber shape are used. Used.

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

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

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

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

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

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

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

本発明のリチウムイオン二次電池の形状は任意であり、例えば、円筒型、角型、ラミネート型、コイン型、大型等の形状が挙げられる。なお、正極、負極、セパレータの形状及び構成は、それぞれの電池の形状に応じて変更して使用することができる。 The shape of the lithium ion secondary battery of the present invention is arbitrary, and examples thereof include a cylindrical type, a square type, a laminated type, a coin type, and a large size. The shapes and configurations of the positive electrode, the negative electrode, and the separator can be changed and used according to the shape of each battery.

また、本発明のリチウムイオン二次電池を備えたモジュールも本発明の一つである。 A module including the lithium ion secondary battery of the present invention is also one of the present inventions.

また、正極、負極、及び、上述の電解液を備え、上記正極は、正極集電体及び正極活物質を含む正極活物質層を備えており、上記正極活物質は、Mnを含むことを特徴とするリチウムイオン二次電池も、好適な態様の一つである。Mnを含む正極活物質を含む正極活物質層を備えることから、上記リチウムイオン二次電池は、高温保存特性により一層優れる。 Further, the positive electrode, the negative electrode, and the above-mentioned electrolytic solution are provided, the positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, and the positive electrode active material is characterized by containing Mn. The lithium ion secondary battery is also one of the preferred embodiments. Since the positive electrode active material layer containing the positive electrode active material containing Mn is provided, the lithium ion secondary battery is more excellent in high temperature storage characteristics.

上記Mnを含む正極活物質としては、エネルギー密度が高く、高出力なリチウムイオン二次電池を提供できる点から、LiMn1.5Ni0.5、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiNi0.6Co0.2Mn0.2が好ましい。 As the positive electrode active material containing Mn, LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 and LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0 can be provided because a lithium ion secondary battery having high energy density and high output can be provided. .3 O 2 and LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 are preferable.

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

上記正極活物質層は、更に、導電材、増粘剤及び結着剤を含んでもよい。 The positive electrode active material layer may further contain a conductive material, a thickener and a binder.

上記結着剤としては、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安全な材料であれば、任意のものを使用することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、エチレン−プロピレンゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 As the binder, any material can be used as long as it is a material that is safe against the solvent and electrolytic solution used in the manufacture of the electrode. For example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene can be used. , SBR (Styrene-butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer, polyethylene terephthalate, polymethylmethacrylate, polyimide, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose, NBR (Acrylonitrile-butadiene rubber), fluororubber, ethylene-propylene rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymer or hydrogen additive thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene ternary copolymer), styrene / ethylene / butadiene / Ethylene copolymer, styrene / isoprene / styrene block copolymer or hydrogen additive thereof, syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer , Fluorinated polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene / ethylene copolymer, polymer composition having ionic conductivity of alkali metal ions (particularly lithium ions) and the like. In addition, as these substances, 1 type may be used alone, and 2 or more types may be used together in arbitrary combinations and ratios.

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

上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 Examples of the thickener include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and salts thereof. One type may be used alone, or two or more types may be used in any combination and ratio.

活物質に対する増粘剤の割合は、通常0.1質量%以上、好ましくは0.2質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上であり、また、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下の範囲である。この範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。上回ると、正極活物質層に占める活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や正極活物質間の抵抗が増大する問題が生じる場合がある。 The ratio of the thickener to the active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and usually 5% by mass or less, preferably 3%. It is in the range of mass% or less, more preferably 2 mass% or less. Below this range, the coatability may be significantly reduced. If it exceeds, the ratio of the active material to the positive electrode active material layer decreases, which may cause a problem that the capacity of the battery decreases and a problem that the resistance between the positive electrode active materials increases.

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

上記正極集電体は、高温保存特性がより一層改善することから、弁金属又はその合金で構成されていることが好ましい。上記弁金属としては、アルミニウム、チタン、タンタル、クロム等が挙げられる。上記正極集電体は、アルミニウム又はアルミニウムの合金で構成されていることがより好ましい。 The positive electrode current collector is preferably made of a valve metal or an alloy thereof because the high temperature storage characteristics are further improved. Examples of the valve metal include aluminum, titanium, tantalum, and chromium. It is more preferable that the positive electrode current collector is made of aluminum or an alloy of aluminum.

上記リチウムイオン二次電池は、高温保存特性がより一層改善することから、上記正極集電体と電気的に接続されている部分のうち電解液と接触する部分についても、弁金属又はその合金で構成されていることが好ましい。特に、電池外装ケース、及び、上記電池外装ケースに収容されるリード線や安全弁などのうち正極集電体と電気的に接続されていて、かつ非水電解液と接触する部分は、弁金属又はその合金で構成することが好ましい。弁金属又はその合金により被覆したステンレスを使用してもよい。 Since the high temperature storage characteristics of the lithium ion secondary battery are further improved, the portion of the portion electrically connected to the positive electrode current collector that comes into contact with the electrolytic solution is also made of a valve metal or an alloy thereof. It is preferably configured. In particular, the battery outer case and the parts of the lead wires and safety valves housed in the battery outer case that are electrically connected to the positive electrode current collector and that come into contact with the non-aqueous electrolytic solution are made of valve metal or. It is preferably composed of the alloy. Stainless steel coated with a valve metal or an alloy thereof may be used.

上記正極の製造方法は、上述したとおりであり、例えば、上記正極活物質に、上述した結着剤、増粘剤、導電材、溶媒等を加えてスラリー状の正極合剤とし、これを上記正極集電体に塗布し、乾燥した後にプレスして高密度化する方法が挙げられる。 The method for producing the positive electrode is as described above. For example, the above-mentioned binder, thickener, conductive material, solvent and the like are added to the above-mentioned positive electrode active material to prepare a slurry-like positive electrode mixture, which is used as described above. Examples thereof include a method in which the film is applied to a positive electrode current collector, dried, and then pressed to increase the density.

上記負極の構成は上述したとおりである。 The configuration of the negative electrode is as described above.

上記電気二重層キャパシタは、正極、負極、及び、上述の電解液を備えていてよい。
上記電気二重層キャパシタでは、正極及び負極の少なくとも一方は分極性電極であり、分極性電極及び非分極性電極としては特開平9−7896号公報に詳しく記載されている以下の電極が使用できる。
The electric double layer capacitor may include a positive electrode, a negative electrode, and the above-mentioned electrolytic solution.
In the electric double layer capacitor, at least one of the positive electrode and the negative electrode is a polarizable electrode, and the following electrodes described in detail in JP-A-9-7896 can be used as the polarizable electrode and the non-polarizing electrode.

本発明で用いる活性炭を主体とする分極性電極は、好ましくは大比表面積の不活性炭と電子伝導性を付与するカーボンブラック等の導電剤とを含むものである。分極性電極は種々の方法で形成することができる。例えば、活性炭粉末とカーボンブラックとフェノール系樹脂を混合し、プレス成形後不活性ガス雰囲気中及び水蒸気雰囲気中で焼成、賦活することにより、活性炭とカーボンブラックからなる分極性電極を形成できる。好ましくは、この分極性電極は集電体と導電性接着剤などで接合する。 The polarizable electrode mainly composed of activated carbon used in the present invention preferably contains an activated carbon having a large specific surface area and a conductive agent such as carbon black that imparts electron conductivity. The polar electrode can be formed by various methods. For example, a polarized electrode made of activated carbon and carbon black can be formed by mixing activated carbon powder, carbon black, and a phenolic resin, and firing and activating them in an inert gas atmosphere and a steam atmosphere after press molding. Preferably, the polarizing electrode is bonded to the current collector with a conductive adhesive or the like.

また、活性炭粉末、カーボンブラック及び結合剤をアルコールの存在下で混練してシート状に成形し、乾燥して分極性電極とすることもできる。この結合剤には、例えばポリテトラフルオロエチレンが用いられる。また、活性炭粉末、カーボンブラック、結合剤及び溶媒を混合してスラリーとし、このスラリーを集電体の金属箔にコートし、乾燥して集電体と一体化された分極性電極とすることもできる。 Alternatively, activated carbon powder, carbon black and a binder can be kneaded in the presence of alcohol to form a sheet and dried to obtain a polar electrode. For this binder, for example, polytetrafluoroethylene is used. Alternatively, activated carbon powder, carbon black, a binder and a solvent may be mixed to form a slurry, and this slurry may be coated on a metal foil of a current collector and dried to form a polar electrode integrated with the current collector. it can.

活性炭を主体とする分極性電極を両極に用いて電気二重層キャパシタとしてもよいが、片側に非分極性電極を用いる構成、例えば、金属酸化物等の電池活物質を主体とする正極と、活性炭を主体とする分極性電極の負極とを組合せた構成、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、離脱しうる炭素材料を主体とする負極、又はリチウム金属やリチウム合金の負極と、活性炭を主体とする分極性の正極とを組合せた構成も可能である。 A polarization electrode mainly composed of activated carbon may be used for both electrodes to form an electric double layer capacitor, but a configuration using a non-polarizing electrode on one side, for example, a positive electrode mainly composed of a battery active material such as a metal oxide and activated carbon. A configuration that combines a negative electrode of a polarization electrode mainly composed of, a negative electrode mainly composed of a carbon material capable of reversibly storing and desorbing lithium ions, or a negative electrode mainly composed of a lithium metal or a lithium alloy and a portion mainly composed of activated carbon. A configuration in combination with a polar positive electrode is also possible.

また、活性炭に代えて又は併用して、カーボンブラック、グラファイト、膨張黒鉛、ポーラスカーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、ケッチェンブラックなどの炭素質材料を用いてもよい。 Further, a carbonaceous material such as carbon black, graphite, expanded graphite, porous carbon, carbon nanotube, carbon nanohorn, or Ketjen black may be used instead of or in combination with activated carbon.

非分極性電極としては、好ましくはリチウムイオンを可逆的に吸蔵、離脱しうる炭素材料を主体とするものとし、この炭素材料にリチウムイオンを吸蔵させたものを電極に使用する。この場合、電解質にはリチウム塩が使用される。この構成の電気二重層キャパシタによれば、さらに高い4Vを超える耐電圧が得られる。 The non-polarizing electrode is preferably mainly composed of a carbon material capable of occluding and desorbing lithium ions reversibly, and a carbon material in which lithium ions are occluded is used for the electrode. In this case, a lithium salt is used as the electrolyte. According to the electric double layer capacitor of this configuration, a higher withstand voltage exceeding 4V can be obtained.

電極の作製におけるスラリーの調製に用いる溶媒は結合剤を溶解するものが好ましく、結合剤の種類に合わせ、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、トルエン、キシレン、イソホロン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸メチル、フタル酸ジメチル、エタノール、メタノール、ブタノール又は水が適宜選択される。 The solvent used for preparing the slurry in the preparation of the electrode is preferably one in which a binder is dissolved, and N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, toluene, xylene, isophorone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methyl acetate, and phthal are used according to the type of the binder. Dimethyl acetate, ethanol, methanol, butanol or water are appropriately selected.

分極性電極に用いる活性炭としては、フェノール樹脂系活性炭、やしがら系活性炭、石油コークス系活性炭などがある。これらのうち大きい容量を得られる点で石油コークス系活性炭又はフェノール樹脂系活性炭を使用するのが好ましい。また、活性炭の賦活処理法には、水蒸気賦活処理法、溶融KOH賦活処理法などがあり、より大きな容量が得られる点で溶融KOH賦活処理法による活性炭を使用するのが好ましい。 Examples of the activated carbon used for the polar electrode include a phenol resin-based activated carbon, a palm-based activated carbon, and a petroleum coke-based activated carbon. Of these, petroleum coke-based activated carbon or phenol resin-based activated carbon is preferably used because a large capacity can be obtained. Further, the activated carbon activation treatment method includes a steam activation treatment method, a molten KOH activation treatment method, and the like, and it is preferable to use the activated carbon by the molten KOH activation treatment method in that a larger capacity can be obtained.

分極性電極に用いる好ましい導電剤としては、カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛、金属ファイバ、導電性酸化チタン、酸化ルテニウムがあげられる。分極性電極に使用するカーボンブラック等の導電剤の混合量は、良好な導電性(低い内部抵抗)を得るように、また多すぎると製品の容量が減るため、活性炭との合計量中1〜50質量%とするのが好ましい。 Preferred conductive agents used for the polarization electrode include carbon black, Ketjen black, acetylene black, natural graphite, artificial graphite, metal fiber, conductive titanium oxide, and ruthenium oxide. The mixing amount of the conductive agent such as carbon black used for the polar electrode is 1 to 1 in the total amount with activated carbon because good conductivity (low internal resistance) is obtained and the capacity of the product decreases if it is too large. It is preferably 50% by mass.

また、分極性電極に用いる活性炭としては、大容量で低内部抵抗の電気二重層キャパシタが得られるように、平均粒径が20μm以下で比表面積が1500〜3000m/gの活性炭を使用するのが好ましい。また、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、離脱しうる炭素材料を主体とする電極を構成するための好ましい炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化メソカーボン小球体、黒鉛化ウィスカ、気層成長炭素繊維、フルフリルアルコール樹脂の焼成品又はノボラック樹脂の焼成品があげられる。 As the activated carbon used for the polar electrode, activated carbon having an average particle size of 20 μm or less and a specific surface area of 1500 to 3000 m 2 / g is used so that an electric double layer capacitor having a large capacity and low internal resistance can be obtained. Is preferable. Further, as preferable carbon materials for forming an electrode mainly composed of a carbon material capable of reversibly occluding and releasing lithium ions, natural graphite, artificial graphite, graphitized mesocarbon globules, graphitized whiskers, and air layer Examples thereof include a calcined product of grown carbon fiber, a furfuryl alcohol resin, and a calcined product of novolak resin.

集電体は化学的、電気化学的に耐食性のあるものであればよい。活性炭を主体とする分極性電極の集電体としては、ステンレス、アルミニウム、チタン又はタンタルが好ましく使用できる。これらのうち、ステンレス又はアルミニウムが、得られる電気二重層キャパシタの特性と価格の両面において特に好ましい材料である。リチウムイオンを可逆的に吸蔵、離脱しうる炭素材料を主体とする電極の集電体としては、好ましくはステンレス、銅又はニッケルが使用される。 The current collector may be chemically or electrochemically corrosion resistant. Stainless steel, aluminum, titanium or tantalum can be preferably used as the current collector of the polar electrode mainly composed of activated carbon. Of these, stainless steel or aluminum is a particularly preferable material in terms of both characteristics and price of the obtained electric double layer capacitor. Stainless steel, copper or nickel is preferably used as the current collector of the electrode mainly composed of a carbon material capable of reversibly occluding and releasing lithium ions.

また、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、離脱しうる炭素材料にあらかじめリチウムイオンを吸蔵させるには、(1)粉末状のリチウムを、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、離脱しうる炭素材料に混ぜておく方法、(2)リチウムイオンを可逆的に吸蔵、離脱しうる炭素材料と結合剤により形成された電極上にリチウム箔を載せ、電極と電気的に接触させた状態で、この電極をリチウム塩を溶かした電解液中に浸漬することによりリチウムをイオン化させ、リチウムイオンを炭素材料中に取り込ませる方法、(3)リチウムイオンを可逆的に吸蔵、離脱しうる炭素材料と結合剤により形成された電極をマイナス側に置き、リチウム金属をプラス側に置いてリチウム塩を電解質とする非水系電解液中に浸漬し、電流を流して電気化学的に炭素材料中にリチウムをイオン化した状態で取り込ませる方法がある。 Further, in order to store lithium ions in advance in a carbon material capable of reversibly storing and releasing lithium ions, (1) powdered lithium is mixed with a carbon material capable of reversibly storing and releasing lithium ions. Method of leaving, (2) A lithium foil is placed on an electrode formed of a carbon material and a binder that can reversibly store and release lithium ions, and this electrode is placed in a state of being in electrical contact with the electrode as a lithium salt. A method of ionizing lithium by immersing it in an electrolytic solution in which lithium ions are dissolved and incorporating lithium ions into a carbon material. (3) Formed by a carbon material and a binder capable of reversibly storing and releasing lithium ions. The electrode is placed on the minus side, the lithium metal is placed on the plus side, and the lithium salt is immersed in a non-aqueous electrolyte solution as an electrolyte, and an electric current is applied to electrochemically incorporate lithium into the carbon material in an ionized state. There is a way.

電気二重層キャパシタとしては、巻回型電気二重層キャパシタ、ラミネート型電気二重層キャパシタ、コイン型電気二重層キャパシタなどが一般に知られており、上記電気二重層キャパシタもこれらの形式とすることができる。 As the electric double layer capacitor, a wound type electric double layer capacitor, a laminated type electric double layer capacitor, a coin type electric double layer capacitor and the like are generally known, and the above electric double layer capacitor can also be of these types. ..

例えば巻回型電気二重層キャパシタは、集電体と電極層の積層体(電極)からなる正極及び負極を、セパレータを介して巻回して巻回素子を作製し、この巻回素子をアルミニウム製などのケースに入れ、電解液、好ましくは非水系電解液を満たしたのち、ゴム製の封口体で封止して密封することにより組み立てられる。 For example, in a wound electric double layer capacitor, a positive electrode and a negative electrode composed of a laminate of a current collector and an electrode layer are wound via a separator to produce a wound element, and the wound element is made of aluminum. It is assembled by putting it in a case such as, filling it with an electrolytic solution, preferably a non-aqueous electrolytic solution, and then sealing it with a rubber sealing body.

セパレータとしては、従来公知の材料と構成のものが使用できる。例えば、ポリエチレン多孔質膜、ポリプロピレン繊維やガラス繊維、セルロース繊維の不織布などがあげられる。 As the separator, a conventionally known material and composition can be used. For example, polyethylene porous film, polypropylene fiber, glass fiber, non-woven fabric of cellulose fiber and the like can be mentioned.

また、公知の方法により、電解液とセパレータを介してシート状の正極及び負極を積層したラミネート型電気二重層キャパシタや、ガスケットで固定して電解液とセパレータを介して正極及び負極をコイン型に構成したコイン型電気二重層キャパシタとすることもできる。 Further, by a known method, a laminated electric double layer capacitor in which a sheet-shaped positive electrode and a negative electrode are laminated via an electrolytic solution and a separator, or a coin type positive electrode and a negative electrode are formed into a coin type via an electrolytic solution and a separator by fixing with a gasket. It can also be a configured coin-type electric double layer capacitor.

本発明の電解液は、ハイブリッド自動車用や分散電源用の大型リチウムイオン二次電池用や、電気二重層キャパシタ用の電解液として有用である。 The electrolytic solution of the present invention is useful as an electrolytic solution for a large lithium ion secondary battery for a hybrid vehicle or a distributed power source, or for an electric double layer capacitor.

次に本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。 Next, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to such examples.

実施例及び比較例において添加剤として使用した、表1及び2中の化合物は以下の通りである。

Figure 0006897264
The compounds in Tables 1 and 2 used as additives in Examples and Comparative Examples are as follows.
Figure 0006897264

[4.9V級リチウムイオン二次電池特性]
実施例1〜12、比較例1〜5
(非水電解液の調製)
フルオロエチレンカーボネート30体積%、2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート60体積%、ジフルオロ酢酸メチル10体積%からなる混合有機溶媒に、リチウム塩としてLiPFを1mol/Lの濃度で溶解した。さらに、電解液添加剤として、実施例ではA1〜A5、比較例ではB1〜B4を表1に示す割合で電解質溶液に溶解し非水電解液を調製した。
[Characteristics of 4.9V class lithium ion secondary battery]
Examples 1-12, Comparative Examples 1-5
(Preparation of non-aqueous electrolyte solution)
LiPF 6 as a lithium salt was dissolved in a mixed organic solvent consisting of 30% by volume of fluoroethylene carbonate, 60% by volume of 2,2,2-trifluoroethylmethyl carbonate and 10% by volume of methyl difluoroacetate at a concentration of 1 mol / L. Further, as the electrolyte solution additive, A1 to A5 in Examples and B1 to B4 in Comparative Examples were dissolved in the electrolyte solution at the ratios shown in Table 1 to prepare a non-aqueous electrolyte solution.

(正極の作製1)
正極活物質としてLiNi0.5Mn1.5、導電材としてアセチレンブラック、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)のN−メチル−2−ピロリドンディスパージョンを用い、活物質、導電材、結着剤の固形分比が92/3/5(質量%比)になるよう混合した正極合剤スラリーを準備した。厚さ20μmのアルミ箔集電体上に、得られた正極合剤スラリーを均一に塗布し、乾燥した後、プレス機により圧縮成形して、正極とした。
(Preparation of positive electrode 1)
Using LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 as the positive electrode active material, acetylene black as the conductive material, and N-methyl-2-pyrrolidone dispersion of polyvinylidene fluoride (PVdF) as the binder, the active material, the conductive material, A positive electrode mixture slurry mixed so that the solid content ratio of the binder was 92/3/5 (mass ratio) was prepared. The obtained positive electrode mixture slurry was uniformly applied onto an aluminum foil current collector having a thickness of 20 μm, dried, and then compression-molded by a press to obtain a positive electrode.

(負極の作製)
負極活物質として人造黒鉛粉末、増粘剤としてカルボキシルメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)、結着剤としてスチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)を用い、活物質、増粘剤、結着剤の固形分比が97.6/1.2/1.2(質量%比)にて水溶媒中で、混合してスラリー状とした負極合剤スラリーを準備した。厚さ20μmの銅箔に均一に塗布、乾燥した後、プレス機により圧縮形成して、負極とした。
(Preparation of negative electrode)
Artificial graphite powder as negative electrode active material, aqueous dispersion of sodium carboxylmethylcellulose as thickener (concentration of sodium carboxymethylcellulose 1% by mass), aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber as binder (concentration of styrene-butadiene rubber 50) By mass%), the active material, thickener, and binder have a solid content ratio of 97.6 / 1.2 / 1.2 (mass ratio) and are mixed in an aqueous solvent to form a slurry. The negative electrode mixture slurry was prepared. It was uniformly applied to a copper foil having a thickness of 20 μm, dried, and then compressed and formed by a press to obtain a negative electrode.

(リチウムイオン二次電池の作製)
上記のとおり製造した負極、正極及びポリエチレン製セパレータを負極、セパレータ、正極の順に積層して、電池要素を作製した。この電池要素を、アルミニウムシート(厚さ40μm)の両面を樹脂層で被覆したラミネートフィルムからなる袋内に正極と負極の端子を突設させながら挿入した後、表1に記載の組成を有する電解液をそれぞれ袋内に注入し、真空封止をおこない、シート状のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Manufacturing of lithium ion secondary battery)
The negative electrode, the positive electrode and the polyethylene separator manufactured as described above were laminated in this order of the negative electrode, the separator and the positive electrode to prepare a battery element. After inserting this battery element into a bag made of a laminated film in which both sides of an aluminum sheet (thickness 40 μm) are coated with a resin layer while projecting the positive electrode and negative electrode terminals, an electrolyte having the composition shown in Table 1 is inserted. Each of the liquids was injected into a bag and vacuum-sealed to prepare a sheet-shaped lithium ion secondary battery.

(高温サイクル特性評価試験)
上記で製造した二次電池を、板で挟み加圧した状態で、60℃において、0.5Cに相当する電流で4.9Vまで定電流−定電圧充電(以下、CC/CV充電と表記する。)(0.1Cカット)した後、0.5Cの定電流で3Vまで放電し、これを1サイクルとし、これを200サイクルに達するまで繰り返した。そして、以下の式により60℃200サイクル後のサイクル容量維持率を求めた。
(200サイクル後の放電容量)÷(初期放電容量)×100=サイクル容量維持率(%)
また、電池を十分に冷却させた後アルキメデス法により体積を測定し、サイクル試験前後の体積変化から発生したガス量を求めた。結果を表1に示す。
(High temperature cycle characterization test)
The secondary battery manufactured above is sandwiched between plates and pressurized, and at 60 ° C., constant current-constant voltage charging up to 4.9V with a current equivalent to 0.5C (hereinafter referred to as CC / CV charging). (.) (0.1C cut), then discharged to 3V with a constant current of 0.5C, this was set as one cycle, and this was repeated until 200 cycles were reached. Then, the cycle capacity retention rate after 200 cycles at 60 ° C. was determined by the following formula.
(Discharge capacity after 200 cycles) ÷ (Initial discharge capacity) x 100 = Cycle capacity retention rate (%)
In addition, after the battery was sufficiently cooled, the volume was measured by the Archimedes method, and the amount of gas generated from the volume change before and after the cycle test was determined. The results are shown in Table 1.

Figure 0006897264
Figure 0006897264

[4.4V級リチウムイオン二次電池特性]
実施例13〜24、比較例6〜10
(非水電解液の調製)
エチレンカーボネート30体積%、エチルメチルカーボネート40体積%、ジメチルカーボネート30体積%からなる混合有機溶媒に、リチウム塩としてLiPFを1mol/Lの濃度で溶解した。さらに、電解液添加剤として、実施例ではA1〜A5、比較例ではB1〜B4を表2に示す割合で電解質溶液に溶解し、非水電解液を調製した。
[Characteristics of 4.4V class lithium ion secondary battery]
Examples 13 to 24, Comparative Examples 6 to 10
(Preparation of non-aqueous electrolyte solution)
LiPF 6 as a lithium salt was dissolved at a concentration of 1 mol / L in a mixed organic solvent composed of 30% by volume of ethylene carbonate, 40% by volume of ethylmethyl carbonate and 30% by volume of dimethyl carbonate. Further, as the electrolyte solution additive, A1 to A5 in Examples and B1 to B4 in Comparative Examples were dissolved in the electrolyte solution at the ratios shown in Table 2 to prepare a non-aqueous electrolyte solution.

(正極の作製2)
正極活物質としてLiNi0.5Mn0.3Co0.2、導電材としてアセチレンブラック、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)のN−メチル−2−ピロリドンディスパージョンを用い、活物質、導電材、結着剤の固形分比が92/3/5(質量%比)になるよう混合した正極合剤スラリーを準備した。厚さ20μmのアルミ箔集電体上に、得られた正極合剤スラリーを均一に塗布し、乾燥した後、プレス機により圧縮成形して、正極とした。
(Preparation of positive electrode 2)
LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 was used as the positive electrode active material, acetylene black was used as the conductive material, and N-methyl-2-pyrrolidone dispersion of polyvinylidene fluoride (PVdF) was used as the binder, and the active material was used. , A positive electrode mixture slurry mixed so that the solid content ratio of the conductive material and the binder was 92/3/5 (mass ratio) was prepared. The obtained positive electrode mixture slurry was uniformly applied onto an aluminum foil current collector having a thickness of 20 μm, dried, and then compression-molded by a press to obtain a positive electrode.

(負極の作製)
負極活物質として人造黒鉛粉末、増粘剤としてカルボキシルメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)、結着剤としてスチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)を用い、活物質、増粘剤、結着剤の固形分比が97.6/1.2/1.2(質量%比)にて水溶媒中で、混合してスラリー状とした負極合剤スラリーを準備した。厚さ20μmの銅箔に均一に塗布、乾燥した後、プレス機により圧縮形成して、負極とした。
(Preparation of negative electrode)
Artificial graphite powder as negative electrode active material, aqueous dispersion of sodium carboxylmethylcellulose as thickener (concentration of sodium carboxymethylcellulose 1% by mass), aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber as binder (concentration of styrene-butadiene rubber 50) By mass%), the active material, thickener, and binder have a solid content ratio of 97.6 / 1.2 / 1.2 (mass ratio) and are mixed in an aqueous solvent to form a slurry. The negative electrode mixture slurry was prepared. It was uniformly applied to a copper foil having a thickness of 20 μm, dried, and then compressed and formed by a press to obtain a negative electrode.

(リチウムイオン二次電池の作製)
上記のとおり製造した負極、正極及びポリエチレン製セパレータを負極、セパレータ、正極の順に積層して、電池要素を作製した。
この電池要素を、アルミニウムシート(厚さ40μm)の両面を樹脂層で被覆したラミネートフィルムからなる袋内に正極と負極の端子を突設させながら挿入した後、表2に記載の組成を有する電解液をそれぞれ袋内に注入し、真空封止をおこない、シート状のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Manufacturing of lithium ion secondary battery)
The negative electrode, the positive electrode and the polyethylene separator manufactured as described above were laminated in this order of the negative electrode, the separator and the positive electrode to prepare a battery element.
After inserting this battery element into a bag made of a laminated film in which both sides of an aluminum sheet (thickness 40 μm) are coated with a resin layer while projecting the positive electrode and negative electrode terminals, an electrolyte having the composition shown in Table 2 is inserted. Each of the liquids was injected into a bag and vacuum-sealed to prepare a sheet-shaped lithium ion secondary battery.

(高温サイクル特性評価試験)
上記で製造した二次電池を、板で挟み加圧した状態で、60℃において、0.5Cに相当する電流で4.4Vまで定電流−定電圧充電(以下、CC/CV充電と表記する。)(0.1Cカット)した後、0.5Cの定電流で3Vまで放電し、これを1サイクルとし、これを200サイクルに達するまで繰り返した。そして、以下の式により60℃200サイクル後のサイクル容量維持率を求めた。
(200サイクル後の放電容量)÷(初期放電容量)×100=サイクル容量維持率(%)
また、電池を十分に冷却させた後、アルキメデス法により体積を測定し、サイクル試験前後の体積変化から発生したガス量を求めた。
(High temperature cycle characterization test)
The secondary battery manufactured above is sandwiched between plates and pressurized, and at 60 ° C., constant current-constant voltage charging up to 4.4V with a current equivalent to 0.5C (hereinafter referred to as CC / CV charging). After (0.1 C cut), the battery was discharged to 3 V with a constant current of 0.5 C, which was set as one cycle, and this was repeated until 200 cycles were reached. Then, the cycle capacity retention rate after 200 cycles at 60 ° C. was determined by the following formula.
(Discharge capacity after 200 cycles) ÷ (Initial discharge capacity) x 100 = Cycle capacity retention rate (%)
In addition, after the battery was sufficiently cooled, the volume was measured by the Archimedes method, and the amount of gas generated from the volume change before and after the cycle test was determined.

Figure 0006897264
Figure 0006897264

Claims (5)

溶媒、及び、
下記一般式(1−1):
Figure 0006897264
(式中、R及びRは、同一又は異なって、直鎖若しくは分岐鎖の炭素数1〜4のアルキル基、又は、直鎖若しくは分岐鎖の炭素数2〜6のアルケニル基であり、前記アルキル基及びアルケニル基は、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよい。R及びRは、同一又は異なって、−H、−F、直鎖若しくは分岐鎖の炭素数1〜4のアルキル基、又は、直鎖若しくは分岐鎖の炭素数2〜6のアルケニル基であり、前記アルキル基及びアルケニル基は、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよい。ただし、R及びRの少なくとも一方は、−Fである。式中の波線はシス配置又はトランス配置のいずれかを示す。)で示される化合物(1−1)、及び、下記一般式(1−2):
Figure 0006897264
(式中、R及びRは、同一又は異なって、直鎖又は分岐鎖の炭素数1〜12のアルキレン基であり、前記アルキレン基は、1個以上のフッ素原子により置換されていてもよく、1個以上の二重結合を含んでいてもよい。)で示される化合物(1−2)からなる群より選択される少なくとも1種の化合物(1)
を含むことを特徴とする電解液を備えるリチウムイオン二次電池
Solvent and
The following general formula (1-1):
Figure 0006897264
(In the formula, R 1 and R 4 are the same or different alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms in the linear or branched chain, or alkenyl groups having 2 to 6 carbon atoms in the linear or branched chain. The alkyl group and alkenyl group may be substituted with one or more fluorine atoms. R 2 and R 3 are the same or different, and have 1 to 1 carbon atoms in the -H, -F, linear or branched chain. 4 alkyl group, or a straight or branched chain alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, said alkyl and alkenyl groups may be substituted by one or more fluorine atoms. However, R 2 And at least one of R 3 is −F . The wavy line in the formula indicates either the cis configuration or the trans configuration), and the compound (1-1) represented by the formula (1-1), and the following general formula (1-2). :
Figure 0006897264
(In the formula, R 5 and R 6 are the same or different alkylene groups having 1 to 12 carbon atoms in the linear or branched chain, even if the alkylene group is substituted with one or more fluorine atoms. Well, at least one compound (1) selected from the group consisting of the compounds (1-2) represented by (may contain one or more double bonds).
A lithium ion secondary battery comprising an electrolytic solution comprising.
一般式(1−1)におけるR及びRの少なくとも一方が−H又は−Fである請求項1記載のリチウムイオン二次電池 The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein at least one of R 2 and R 3 in the general formula (1-1) is −H or −F. 化合物(1)の含有量は、前記溶媒に対して、0.0001〜10質量%である請求項1又は2記載のリチウムイオン二次電池 The lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the content of the compound (1) is 0.0001 to 10% by mass with respect to the solvent. 前記電解液は、更に、電解質塩を含む請求項1、2又は3記載のリチウムイオン二次電池 The lithium ion secondary battery according to claim 1, 2 or 3 , wherein the electrolytic solution further contains an electrolyte salt. 求項1、2、3又は4記載のリチウムイオン二次電池を備えることを特徴とするモジュール。 Module comprising: a lithium ion secondary batteryMotomeko 1, 2, 3 or 4, wherein.
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