JP7504675B2 - Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery using the same - Google Patents

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Description

本発明は、非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液電池に関するものである。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and a non-aqueous electrolyte battery using the same.

携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯用電子機器の急速な進歩に伴い、その主電源やバックアップ電源に用いられる電池に対する高容量化への要求が高くなっており、ニッケル・カドミウム電池やニッケル・水素電池に比べてエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池等の非水系電解液電池が注目されている。
リチウムイオン二次電池の電解液としては、LiPF、LiBF、LiN(CFSO、LiCF(CFSO等の電解質を、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の高誘電率溶媒と、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の低粘度溶媒との混合溶媒に溶解させた非水系電解液が代表例として挙げられる。
2. Description of the Related Art With the rapid advancement of portable electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers, there is an increasing demand for higher capacity batteries used as their main power sources or backup power sources. As a result, non-aqueous electrolyte batteries such as lithium-ion secondary batteries, which have a higher energy density than nickel-cadmium batteries and nickel-metal hydride batteries, are attracting attention.
Representative examples of the electrolyte for lithium ion secondary batteries include non-aqueous electrolytes in which electrolytes such as LiPF6, LiBF4, LiN(CF3SO2)2, and LiCF3(CF2)3SO3 are dissolved in a mixed solvent of a high dielectric constant solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate, and a low viscosity solvent such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, or ethyl methyl carbonate.

また、リチウムイオン二次電池の負極活物質としては主にリチウムイオンを吸蔵及び放出することができる炭素質材料が用いられており、天然黒鉛、人造黒鉛、非晶質炭素等が代表例として挙げられる。更に高容量化を目指してシリコンやスズ等を用いた金属又は合金系の負極も知られている。正極活物質としては主にリチウムイオンを吸蔵及び放出することができる遷移金属複合酸化物が用いられており、遷移金属の代表例としてはコバルト、ニッケル、マンガン、鉄等が挙げられる。 The negative electrode active material used in lithium ion secondary batteries is mainly a carbonaceous material capable of absorbing and releasing lithium ions, with representative examples including natural graphite, artificial graphite, and amorphous carbon. Furthermore, metal or alloy-based negative electrodes using silicon, tin, and the like, with the aim of achieving higher capacity, are also known. The positive electrode active material is mainly a transition metal composite oxide capable of absorbing and releasing lithium ions, with representative examples of transition metals including cobalt, nickel, manganese, and iron.

このような非水系電解液を用いた非水系電解液二次電池では、その非水系電解液の組成によって反応性が異なるため、非水系電解液により電池特性が大きく変わることになる。非水系電解液二次電池の保存特性等の電池特性を改良したり、過充電時の電池の安全性を高めたりするために、非水溶媒や電解質について種々の検討がなされている。 In non-aqueous electrolyte secondary batteries using such non-aqueous electrolytes, the reactivity differs depending on the composition of the non-aqueous electrolyte, and the battery characteristics change significantly depending on the non-aqueous electrolyte. Various studies have been conducted on non-aqueous solvents and electrolytes to improve the battery characteristics such as storage characteristics of non-aqueous electrolyte secondary batteries and to increase the safety of the battery during overcharging.

特許文献1には、コバルト酸リチウムを活物質とする正極と、シリコンを活物質とする負極と、非水電解液とからなるリチウム電池において、電解液中にハロゲン化炭酸エチレンと特定のリン酸エステルを含有させることにより、高温連続充電後の放電容量維持率を向上させる検討がなされている。
特許文献2には、コバルト酸リチウムを活物質とする正極と、炭素或いはケイ素を活物質とする負極と、非水電解液とからなるリチウム電池において、電解液中にリン酸エステルと共に、スルホン構造を有する化合物を添加することにより、高温保存時の電池の膨れを改善する検討がなされている。
Patent Document 1 studies how to improve the discharge capacity retention rate after high-temperature continuous charging in a lithium battery comprising a positive electrode using lithium cobalt oxide as an active material, a negative electrode using silicon as an active material, and a non-aqueous electrolyte by incorporating halogenated ethylene carbonate and a specific phosphate ester in the electrolyte.
In Patent Document 2, in a lithium battery comprising a positive electrode using lithium cobalt oxide as an active material, a negative electrode using carbon or silicon as an active material, and a non-aqueous electrolyte, a study is conducted on improving swelling of the battery during high-temperature storage by adding a compound having a sulfone structure to the electrolyte together with a phosphoric acid ester.

特開2007-115583号公報JP 2007-115583 A 特開2008-41635号公報JP 2008-41635 A

しかしながら、近年のリチウム非水系電解液電池の特性改善への要求はますます高まっており、高温保存特性、エネルギー密度、出力特性、寿命、高速充放電特性、低温特性等の全ての性能を高いレベルで併せ持つことが求められているが、未だに達成されていない。特に高密度化によるレート特性が低下すること、高温保存試験後の負極抵抗が高いこと、及び高温保存後の電力容量低下など、課題がある。 However, in recent years, there has been an increasing demand for improved performance in lithium non-aqueous electrolyte batteries, and although there is a demand for batteries to have high levels of performance in all areas, including high-temperature storage characteristics, energy density, output characteristics, life span, high-speed charge/discharge characteristics, and low-temperature characteristics, this has not yet been achieved. In particular, there are issues such as a decrease in rate characteristics due to high density, high negative electrode resistance after high-temperature storage tests, and a decrease in power capacity after high-temperature storage.

特許文献1には、リン酸トリフェニル等の特定のリン酸エステルとフルオロエチレンカーボネート等のハロゲン化炭酸エチレンを含有させた電解液を用いると、サイクル試験後の放電容量が改善することが開示されている。しかし、これら特定のハロゲン化炭酸エチレン及びリン酸エステル化合物を組み合わせてもレート特性と、高温保存後の低温における負極抵抗に関して改善する余地がある。
特許文献2に記載には、特定のリン酸エステルと共に、スルホン構造を有する化合物を含有させた電解液を用いると、高温保存時の電池の膨れが改善することが開示されている。しかし、この電解液を用いてもレート特性と、高温保存後の低温における負極抵抗、及び高温保存後の電力容量低下に関して改善する余地がある。
Patent Document 1 discloses that the use of an electrolyte solution containing a specific phosphate ester such as triphenyl phosphate and a halogenated ethylene carbonate such as fluoroethylene carbonate improves the discharge capacity after a cycle test. However, even when these specific halogenated ethylene carbonate and phosphate ester compounds are combined, there is still room for improvement in the rate characteristics and the negative electrode resistance at low temperatures after high-temperature storage.
Patent Document 2 discloses that the swelling of a battery during high-temperature storage can be improved by using an electrolyte solution containing a specific phosphate ester and a compound having a sulfone structure. However, even when this electrolyte solution is used, there is still room for improvement in the rate characteristics, the negative electrode resistance at low temperatures after high-temperature storage, and the decrease in power capacity after high-temperature storage.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、非水系電解液電池において、レート特性と、高温保存後の低温における負極抵抗の増加を改善し得る、非水系電解液及び非水系電解液電池を提供することを課題とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems. That is, the objective of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte and a nonaqueous electrolyte battery that can improve the rate characteristics and the increase in negative electrode resistance at low temperatures after high-temperature storage in a nonaqueous electrolyte battery.

本発明の発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、特定の化合物を電解液中に含有させることによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明の完成に至った。 After extensive research, the inventors of the present invention discovered that the above problems could be solved by adding a specific compound to the electrolyte, which led to the completion of the present invention.

本発明の要旨は、以下に示す通りである。
(a)金属イオンを吸蔵及び放出しうる正極並びに負極を備える非水系電解液電池用の非水系電解液であって、該非水系電解液がアルカリ金属塩及び非水溶媒とともに、(1)下記式(A)で表される化合物、及び(2)炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルを含有することを特徴とする非水系電解液。

Figure 0007504675000001
(式(A)中、R~Rのすべてが水素原子である。)
(b)前記炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルは酢酸メチルであることを特徴とする(a)に記載の非水系電解液。
(c)前記式(A)で表される化合物の濃度が、非水系電解液の全量に対して0.001質量%以上5質量%以下である、(a)又は(b)に記載の非水系電解液。
(d)前記炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルの含有量が、非水系電解液の溶媒全量に対して5体積%以上90体積%以下である、(a)~(c)のいずれかに記載の非水系電解液。
(e)更に、炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネートおよびフッ素原子を有する環状カーボネートからなる群より選ばれる1種以上の化合物を含有することを特徴とする(a)~(d)のいずれかに記載の非水系電解液。
(f)前記、炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネートおよびフッ素原子を有する環状カーボネートからなる群より選ばれる1種以上の化合物の総含有量が、非水系電解液の全量に対して0.001質量%以上5質量%以下である、(e)に記載の非水系電解液。
(g)リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な正極と、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能
な負極と、非水系電解液とを備えた非水系電解液電池であって、該非水系電解液が、(a)~(f)のいずれかに記載の非水系電解液であることを特徴とする非水系電解液電池。 The gist of the present invention is as follows.
(a) A nonaqueous electrolyte solution for a nonaqueous electrolyte battery having a positive electrode and a negative electrode capable of absorbing and releasing metal ions, the nonaqueous electrolyte solution containing, together with an alkali metal salt and a nonaqueous solvent, (1) a compound represented by the following formula (A), and (2) a chain carboxylate ester having 4 or less carbon atoms:
Figure 0007504675000001
(In formula (A), all of R 1 to R 5 are hydrogen atoms.)
(b) The nonaqueous electrolyte according to (a), wherein the chain carboxylate having 4 or less carbon atoms is methyl acetate.
(c) The nonaqueous electrolyte solution according to (a) or (b), wherein the concentration of the compound represented by formula (A) is 0.001% by mass or more and 5% by mass or less with respect to the total amount of the nonaqueous electrolyte solution.
(d) The nonaqueous electrolyte solution according to any one of (a) to (c), wherein the content of the chain carboxylate having 4 or less carbon atoms is 5 vol % or more and 90 vol % or less with respect to the total amount of the solvent in the nonaqueous electrolyte solution.
(e) The nonaqueous electrolyte solution according to any one of (a) to (d), further comprising one or more compounds selected from the group consisting of cyclic carbonates having a carbon-carbon unsaturated bond and cyclic carbonates having a fluorine atom.
(f) The nonaqueous electrolyte solution according to (e), wherein the total content of the one or more compounds selected from the group consisting of cyclic carbonates having a carbon-carbon unsaturated bond and cyclic carbonates having a fluorine atom is 0.001% by mass or more and 5% by mass or less with respect to the total amount of the nonaqueous electrolyte solution.
(g) A nonaqueous electrolyte battery comprising a positive electrode capable of absorbing and releasing lithium ions, a negative electrode capable of absorbing and releasing lithium ions, and a nonaqueous electrolyte, wherein the nonaqueous electrolyte is the nonaqueous electrolyte according to any one of (a) to (f).

本発明によれば、非水系電解液電池に関して、レート特性と、高温保存後の低温における負極抵抗の増加抑制に優れる電池を実現する非水系電解液及び係る非水系電解液を用いた非水系電解液電池を提供することができる。
さらに、本発明の一実施形態に係る非水系電解液によれば、非水系電解液電池の、レート特性と、高温保存後の開回路電圧、容量残存率、及び低温における負極抵抗を改善し得る。
本発明の非水系電解液を用いて作製された非水系電解液電池、及び本発明の非水系電解液電池が、レート特性と、高温保存後の開回路電圧(以下、OCVと記す場合がある)、容量残存率、及び低温における負極抵抗の点で改善された二次電池となる作用・原理は明確ではないが、以下のように考えられる。ただし、本発明は、以下に記述する作用・原理に限定されるものではない。
According to the present invention, it is possible to provide a nonaqueous electrolyte battery that realizes a battery having excellent rate characteristics and suppression of an increase in negative electrode resistance at low temperatures after high-temperature storage, and a nonaqueous electrolyte battery that uses the nonaqueous electrolyte.
Furthermore, the nonaqueous electrolyte according to one embodiment of the present invention can improve the rate characteristics, open circuit voltage after high-temperature storage, capacity retention rate, and negative electrode resistance at low temperatures of a nonaqueous electrolyte battery.
The action and principle by which a nonaqueous electrolyte battery produced using the nonaqueous electrolyte of the present invention and the nonaqueous electrolyte battery of the present invention become a secondary battery improved in terms of rate characteristics, open circuit voltage after high-temperature storage (hereinafter sometimes referred to as OCV), capacity retention rate, and negative electrode resistance at low temperatures is not clear, but is thought to be as follows. However, the present invention is not limited to the action and principle described below.

炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルは鎖状カーボネートに比べて、低粘度かつ高誘電率である。したがって、炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルを含有する電解液は、鎖状カーボネートのみを含有する従来の電解液に比べて、リチウムイオン電導性に優れ、レート特性に優れる電池を実現することができる。しかし、炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルは耐酸化性が鎖状カーボネートに比べて低いため、充放電もしくは高温保存により正極表面において継続的に分解するため、電池の高温保存後のOCV低下、及び、残存容量の低下が起こる。同時に、正極表面を変質させるため、正極の抵抗を増加させる。その結果、電池のレート特性低下が起こる。また、炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルが正極において酸化分解した成分は、電解液中を拡散し、負極表面に到達する。負極表面に到達した酸化分解成分は負極表面で還元分解を起こし、負極の抵抗を増加させる。抵抗が増加した負極では低温におけるリチウムイオンの受け入れが低下し、リチウム電析などが起こりやすくなる。
式(A)で表される化合物は、分子内に易酸化性部位である芳香環を有する。そのため、正極上で上述部位が酸化反応を受けるのだが、式(A)で表される化合物は酸化分解された際に芳香環上にカチオンを発生させる。該カチオンは炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルと素早く反応することで正極表面上に保護被膜を形成し、正極表面で炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルが継続して酸化分解されることを抑制する。そのため、電池の高温保存後のOCV低下を抑制し、かつ、残存容量の低下を改善できる。同時に正極表面の変質を抑制できるため、レート特性が改善されると推定している。また、正極での継続的な炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルの分解が抑えられることで、負極に回り込む酸化分解成分が減り、電池の高温保存後の低温における負極抵抗の増加が抑えられると推定している。なお、式(A)で表される化合物のR~Rが水素原子以外である場合、すなわち、芳香環上に置換基を有する化合物である場合、置換基が酸化され、芳香環上にカチオンが発生しないため、所望の反応が起こらないと推定している。
A chain carboxylate having 4 or less carbon atoms has a low viscosity and a high dielectric constant compared to a chain carbonate. Therefore, an electrolyte containing a chain carboxylate having 4 or less carbon atoms can realize a battery having excellent lithium ion conductivity and rate characteristics compared to a conventional electrolyte containing only a chain carbonate. However, since a chain carboxylate having 4 or less carbon atoms has a lower oxidation resistance than a chain carbonate, it is continuously decomposed on the positive electrode surface by charging and discharging or high-temperature storage, and therefore the OCV and remaining capacity of the battery after high-temperature storage are reduced. At the same time, it alters the positive electrode surface, increasing the resistance of the positive electrode. As a result, the rate characteristics of the battery are reduced. In addition, the components oxidized and decomposed by the chain carboxylate having 4 or less carbon atoms at the positive electrode diffuse in the electrolyte and reach the negative electrode surface. The oxidized and decomposed components that reach the negative electrode surface cause reductive decomposition on the negative electrode surface, increasing the resistance of the negative electrode. In a negative electrode with increased resistance, the acceptance of lithium ions at low temperatures is reduced, and lithium electrodeposition and the like are more likely to occur.
The compound represented by formula (A) has an aromatic ring, which is an easily oxidizable site, in the molecule. Therefore, the above site undergoes an oxidation reaction on the positive electrode, and the compound represented by formula (A) generates a cation on the aromatic ring when it is oxidized and decomposed. The cation quickly reacts with the chain carboxylate ester having 4 or less carbon atoms to form a protective film on the surface of the positive electrode, suppressing the continuous oxidative decomposition of the chain carboxylate ester having 4 or less carbon atoms on the surface of the positive electrode. Therefore, it is possible to suppress the decrease in OCV after high-temperature storage of the battery and improve the decrease in remaining capacity. At the same time, it is estimated that the rate characteristics are improved because the deterioration of the positive electrode surface can be suppressed. In addition, it is estimated that the suppression of the continuous decomposition of the chain carboxylate ester having 4 or less carbon atoms at the positive electrode reduces the oxidative decomposition components that go around to the negative electrode, and the increase in the negative electrode resistance at low temperatures after high-temperature storage of the battery is suppressed. It is estimated that when R 1 to R 5 of the compound represented by formula (A) are other than hydrogen atoms, that is, when the compound has a substituent on the aromatic ring, the substituent is oxidized and no cation is generated on the aromatic ring, so that the desired reaction does not occur.

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。
また、ここで“重量%”、“重量ppm”及び“重量部”と“質量%”、“質量ppm”及び“質量部”とは、それぞれ同義である。また、単にppmと記載した場合は、“質量ppm”のことを示す。
The following describes an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the following embodiment and can be modified in any manner without departing from the gist of the present invention.
In addition, "wt%", "ppm by weight", and "parts by weight" are synonymous with "% by mass", "ppm by mass", and "parts by mass", respectively. In addition, when simply written as "ppm", it means "ppm by mass".

1.非水系電解液
1-1.本発明の非水系電解液
本発明に係る非水系電解液は、アルカリ金属塩及び非水溶媒とともに、(1)下記式(A)で表される化合物、及び(2)炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルを含有することを特徴とする。
1. Nonaqueous Electrolyte Solution 1-1. Nonaqueous Electrolyte Solution of the Present Invention The nonaqueous electrolyte solution of the present invention is characterized by containing, in addition to an alkali metal salt and a nonaqueous solvent, (1) a compound represented by the following formula (A), and (2) a chain carboxylate ester having 4 or less carbon atoms:

1-1-1.式(A)で表される化合物 1-1-1. Compound represented by formula (A)

Figure 0007504675000002
Figure 0007504675000002

(式(A)中、R~Rのすべてが水素原子である。) (In formula (A), all of R 1 to R 5 are hydrogen atoms.)

本発明には式(A)で表される化合物が用いられるが、具体的には以下の構造の化合物である。芳香環の立体障害が小さく、炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルとの反応が好適に進行するためである。

Figure 0007504675000003
In the present invention, a compound represented by formula (A) is used, specifically a compound having the following structure: This is because the steric hindrance of the aromatic ring is small, and the reaction with a chain carboxylate having 4 or less carbon atoms proceeds favorably.
Figure 0007504675000003

本発明の非水系電解液全量に対する式(A)で表される化合物の濃度に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液の全量に対して、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.3質量%以上であり、また、通常5.0質量%以下、好ましくは4.5質量%以下、より好ましくは4.0質量%以下、さらに好ましくは3.5質量%以下、特に好ましくは3.0質量%以下の濃度である。上記範囲の濃度であれば、式(A)で表される化合物の電極上での反応性及び電極上で生成した電解液の還元生成物等の塩基成分との反応性が好ましい範囲に調節でき、電池特性を最適にすることが可能となる。 There is no limit to the concentration of the compound represented by formula (A) relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte of the present invention, and it can be any concentration as long as it does not significantly impair the effects of the present invention. However, it is usually 0.001 mass% or more, preferably 0.01 mass% or more, more preferably 0.05 mass% or more, even more preferably 0.1 mass% or more, and particularly preferably 0.3 mass% or more, relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte of the present invention, and is usually 5.0 mass% or less, preferably 4.5 mass% or less, more preferably 4.0 mass% or less, even more preferably 3.5 mass% or less, and particularly preferably 3.0 mass% or less. If the concentration is within the above range, the reactivity of the compound represented by formula (A) on the electrode and the reactivity with base components such as reduction products of the electrolyte generated on the electrode can be adjusted to a preferred range, making it possible to optimize the battery characteristics.

また、式(A)で表される化合物の濃度が上記範囲を満たした場合は、高温特性等の効果がより向上する。 In addition, when the concentration of the compound represented by formula (A) falls within the above range, the effects of high temperature properties, etc. are further improved.

なお、本発明の電解液に、式(A)で表される化合物を配合する方法は、特に制限されない。上記化合物を直接電解液に添加する方法の他に、電池内又は電解液中において上記化合物を発生させる方法が挙げられる。上記化合物を発生させる方法としては、この化合物以外の化合物を添加し、電解液等の電池構成要素を酸化、還元、又は加水分解等して発生させる方法が挙げられる。更には、電池を作製して、充放電等の電気的な負荷をかけることによって、発生させる方法も挙げられる。 The method of blending the compound represented by formula (A) in the electrolyte of the present invention is not particularly limited. In addition to the method of directly adding the compound to the electrolyte, there is a method of generating the compound in a battery or in the electrolyte. Examples of the method of generating the compound include a method of adding a compound other than this compound and generating the compound by oxidizing, reducing, or hydrolyzing a battery component such as the electrolyte. Furthermore, there is also a method of generating the compound by producing a battery and applying an electrical load such as charging and discharging.

1-1-2.炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステル
炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルとして、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチルが挙げられる。なかでも、酢酸メチルが粘度低下による物質拡散の向上の点からより好ましい。
1-1-2. Chain carboxylate esters having 4 or less carbon atoms Examples of chain carboxylate esters having 4 or less carbon atoms include methyl acetate, ethyl acetate, and methyl propionate. Among these, methyl acetate is more preferable from the viewpoint of improving the diffusion of substances by reducing the viscosity.

炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルの含有量は、通常、非水電解液の溶媒全量(100体積%中)に対して、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上、さらに好ましくは15体積%以上、特に好ましくは20体積%以上である。このように下限を設定することで、非水系電解液のリチウムイオン等の金属イオンの拡散を改善し、非水系電解液電池を安全に廃棄できる性能を向上させやすくなる。また、鎖状カルボン酸エステルの含有量は、非水系電解液の溶媒全量(100体積%中)に対して、好ましくは90体積%以下、より好ましくは80体積%以下、さらに好ましくは70体積%以下、特に好ましくは60体積%以下である。このように上限を設定することで、物質の拡散を妨げる重合性化合物の生成量を抑えられ、非水系電解液電池を安全に廃棄処理できる。
炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルは、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。なお、炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルを2種以上併用する場合には、炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルの合計量が上記範囲を満たすようにすればよい。
The content of the chain carboxylate ester having 4 or less carbon atoms is usually preferably 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, even more preferably 15% by volume or more, and particularly preferably 20% by volume or more, based on the total amount of the solvent in the nonaqueous electrolyte (100% by volume). By setting the lower limit in this way, the diffusion of metal ions such as lithium ions in the nonaqueous electrolyte is improved, and the performance of the nonaqueous electrolyte battery can be easily improved so that it can be safely disposed of. In addition, the content of the chain carboxylate ester is preferably 90% by volume or less, more preferably 80% by volume or less, even more preferably 70% by volume or less, and particularly preferably 60% by volume or less, based on the total amount of the solvent in the nonaqueous electrolyte (100% by volume). By setting the upper limit in this way, the amount of polymerizable compounds that hinder the diffusion of substances can be suppressed, and the nonaqueous electrolyte battery can be safely disposed of.
The chain carboxylate ester having 4 or less carbon atoms may be used alone or in any combination and ratio of two or more. When two or more chain carboxylate esters having 4 or less carbon atoms are used in combination, the total amount of the chain carboxylate esters having 4 or less carbon atoms should be within the above range.

1-2.電解質
<アルカリ金属塩>
非水系電解液における電解質としては、アルカリ金属塩が使用されるが、通常、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、この用途に用いることが知られているものであれば特に制限がなく、任意のものを用いることができ、具体的には以下のものが挙げられる。
1-2. Electrolytes <alkali metal salts>
As the electrolyte in the non-aqueous electrolyte solution, an alkali metal salt is used, and usually a lithium salt is used. The lithium salt is not particularly limited as long as it is known to be used for this purpose, and any lithium salt can be used, and specifically, the following can be mentioned.

フルオロホウ酸リチウム塩類、フルオロリン酸リチウム塩類、タングステン酸リチウム塩類、カルボン酸リチウム塩類、スルホン酸リチウム塩類、リチウムイミド塩類、リチウムメチド塩類、リチウムオキサラート塩類、及び含フッ素有機リチウム塩類等が挙げられる。 These include lithium fluoroborates, lithium fluorophosphates, lithium tungstates, lithium carboxylates, lithium sulfonates, lithium imide salts, lithium methide salts, lithium oxalate salts, and fluorine-containing organic lithium salts.

なかでも、フルオロホウ酸リチウム塩類としてLiBF;フルオロリン酸リチウム塩類としてLiPF6、LiPOF、LiPO;スルホン酸リチウム塩類としてLiFSO、CHSOLi;リチウムイミド塩類として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;リチウムメチド塩類として、LiC(FSO、LiC(CFSO、LiC(CSO;リチウムオキサラート塩類として、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、リチウムテトラフルオロオキサラトフォスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート、リチウムトリス(オキサラト)フォスフェート等が、低温出力特性やハイレート充放電特性、インピーダンス特性、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より好ましい。さらに好ましくは、LiPF、LiN(FSO、リチウムビス(オキサラト)ボレート及びLiFSOであり、特に好ましくはLiPFである。また、上記リチウム塩は、単独で用いても、2種以上を併用してもよい。 Among them, the lithium fluoroborate salts include LiBF 4 ; the lithium fluorophosphate salts include LiPF 6, Li 2 PO 3 F, and LiPO 2 F 2 ; the lithium sulfonate salts include LiFSO 3 and CH 3 SO 3 Li; the lithium imide salts include LiN(FSO 2 ) 2 , LiN(FSO 2 )(CF 3 SO 2 ), LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium cyclic 1,2-perfluoroethane disulfonylimide, and lithium cyclic 1,3-perfluoropropane disulfonylimide; and the lithium methide salts include LiC(FSO 2 ) 3 , LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , and LiC(C 2 F 5 SO 2 ) 3 ; as the lithium oxalate salts, lithium difluorooxalatoborate, lithium bis(oxalato)borate, lithium tetrafluorooxalatophosphate, lithium difluorobis(oxalato)phosphate, lithium tris(oxalato)phosphate, etc. are more preferred because they have the effect of improving low-temperature output characteristics, high-rate charge/discharge characteristics, impedance characteristics, high-temperature storage characteristics, cycle characteristics, etc. More preferred are LiPF6 , LiN( FSO2 ) 2 , lithium bis(oxalato)borate, and LiFSO3 , and particularly preferred is LiPF6 . The above lithium salts may be used alone or in combination of two or more.

これらのリチウム塩を2種以上を併用する場合の好ましい一例は、LiPFとLiN(FSO、LiPFとLiBF、LiPFとLiN(CFSO、L
iBFとLiN(FSO、LiBFとLiPFとLiN(FSOが挙げられる。なかでも、好ましくは、LiPFとLiN(FSO、LiPFとLiBF、LiBFとLiPFとLiN(FSO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。
Preferred examples of the combination of two or more of these lithium salts include LiPF6 and LiN( FSO2 ) 2 , LiPF6 and LiBF4 , LiPF6 and LiN( CF3SO2 )2, and LiPF6 and LiN( CF3SO2 ) 2 .
Examples of the combination include iBF4 and LiN( FSO2 ) 2 , and LiBF4 , LiPF6 , and LiN( FSO2 ) 2 . Among these, the combination of LiPF6 and LiN( FSO2 ) 2 , LiPF6 and LiBF4, LiBF4 , LiPF6 , and LiN( FSO2 ) 2 is preferable, and has the effect of improving the load characteristics and cycle characteristics.

非水系電解液中のこれらのリチウム塩の濃度は、本発明の効果を損なわない限り、その含有量は特に制限されないが、電解液の電気伝導率を良好な範囲とし、良好な電池性能を確保する点から、非水系電解液中のリチウムの総モル濃度は、好ましくは0.3mol/L以上、より好ましくは0.4mol/L以上、さらに好ましくは0.5mol/L以上であり、また、好ましくは3mol/L以下、より好ましくは2.5mol/L以下、さらに好ましくは2.0mol/L以下である。
リチウムの総モル濃度が上記範囲内にあることにより、電解液の電気伝導率が十分となり、また、粘度上昇による電気伝導度の低下、それに起因する電池性能の低下を防ぐ。
The concentration of these lithium salts in the nonaqueous electrolyte is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired; however, from the viewpoint of keeping the electrical conductivity of the electrolyte in a good range and ensuring good battery performance, the total molar concentration of lithium in the nonaqueous electrolyte is preferably 0.3 mol/L or more, more preferably 0.4 mol/L or more, even more preferably 0.5 mol/L or more, and is preferably 3 mol/L or less, more preferably 2.5 mol/L or less, even more preferably 2.0 mol/L or less.
When the total molar concentration of lithium is within the above range, the electrical conductivity of the electrolyte becomes sufficient, and a decrease in electrical conductivity due to an increase in viscosity and a resulting decrease in battery performance are prevented.

1-3.非水溶媒
本発明における非水溶媒について特に制限はなく、公知の有機溶媒を用いることが可能である。これらを例示すると、フッ素原子を有さない環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状カルボン酸エステル、炭素数5以上の鎖状カルボン酸エステル、エーテル系化合物、スルホン系化合物等が挙げられる。2種以上の有機溶媒の組み合わせとして、特段の制限はないが、フッ素原子を有さない環状カーボネートと炭素数5以上の鎖状カルボン酸エステル、環状カルボン酸エステルと鎖状カーボネート、及びフッ素原子を有さない環状カーボネートと鎖状カーボネートと炭素数5以上の鎖状カルボン酸エステルが挙げられる。なかでも、フッ素原子を有さない環状カーボネートと鎖状カーボネート、及び飽和環状カーボネートと鎖状カーボネートと炭素数5以上の鎖状カルボン酸エステルが好ましい。
1-3. Nonaqueous Solvent There is no particular limitation on the nonaqueous solvent in the present invention, and known organic solvents can be used. Examples of these include fluorine atom-free cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic carboxylates, chain carboxylates having 5 or more carbon atoms, ether compounds, and sulfone compounds. There is no particular limitation on the combination of two or more organic solvents, and examples thereof include fluorine atom-free cyclic carbonates and chain carboxylates having 5 or more carbon atoms, cyclic carboxylates and chain carbonates, and fluorine atom-free cyclic carbonates, chain carbonates and chain carboxylates having 5 or more carbon atoms. Among these, fluorine atom-free cyclic carbonates and chain carbonates, and saturated cyclic carbonates, chain carbonates and chain carboxylates having 5 or more carbon atoms are preferred.

<フッ素原子を有さない環状カーボネート>
フッ素原子を有さない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環状カーボネートが挙げられる。
炭素数2~4のアルキレン基を有する、フッ素原子を有さない環状カーボネートの具体的な例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートが挙げられる。中でも、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートがリチウムイオン解離度の向上に由来する電池特性向上の点から特に好ましい。
<Fluorine-free cyclic carbonate>
Examples of cyclic carbonates not containing fluorine atoms include cyclic carbonates having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms.
Specific examples of fluorine-free cyclic carbonates having an alkylene group with 2 to 4 carbon atoms include ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate. Among these, ethylene carbonate and propylene carbonate are particularly preferred from the viewpoint of improving battery characteristics due to the improvement in the degree of dissociation of lithium ions.

フッ素原子を有さない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。
フッ素原子を有さない環状カーボネートの配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水溶媒100体積%中、通常3体積%以上、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上である。この範囲とすることで、非水系電解液の誘電率の低下に由来する電気伝導率の低下を回避し、非水系電解液電池の大電流放電特性、負極に対する安定性、サイクル特性を良好な範囲としやすくなる。また、95体積%以下、より好ましくは90体積%以下、さらに好ましくは85体積%以下、特に好ましくは80体積%以下である。この範囲とすることで、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、イオン伝導度の低下を抑制し、ひいては非水系電解液電池の負荷特性を良好な範囲としやすくなる。
The fluorine-free cyclic carbonate may be used alone or in any combination of two or more kinds in any ratio.
The amount of the cyclic carbonate having no fluorine atom is not particularly limited and may be any amount as long as it does not significantly impair the effects of the present invention, but is usually 3% by volume or more, preferably 5% by volume or more, and more preferably 10% by volume or more in 100% by volume of the nonaqueous solvent. By setting it in this range, the decrease in electrical conductivity due to the decrease in the dielectric constant of the nonaqueous electrolyte can be avoided, and the large current discharge characteristics, stability to the negative electrode, and cycle characteristics of the nonaqueous electrolyte battery can be easily set in a good range. In addition, it is 95% by volume or less, more preferably 90% by volume or less, even more preferably 85% by volume or less, and particularly preferably 80% by volume or less. By setting it in this range, the viscosity of the nonaqueous electrolyte can be set in an appropriate range, the decrease in ion conductivity can be suppressed, and the load characteristics of the nonaqueous electrolyte battery can be easily set in a good range.

<鎖状カーボネート>
鎖状カーボネートとしては、炭素数3~7の鎖状カーボネートが好ましく、炭素数3~7のジアルキルカーボネートがより好ましい。
鎖状カーボネートの具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ-n-プロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、n-プロピルイソプロピ
ルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチル-n-プロピルカーボネートが挙げられる。特に好ましくはジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートである。
また、フッ素原子を有する鎖状カーボネート類(以下、「フッ素化鎖状カーボネート」と記載する場合がある)も好適に用いることができる。
<Chain carbonate>
As the chain carbonate, a chain carbonate having 3 to 7 carbon atoms is preferable, and a dialkyl carbonate having 3 to 7 carbon atoms is more preferable.
Specific examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, diisopropyl carbonate, n-propyl isopropyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and methyl-n-propyl carbonate. Dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are particularly preferred.
Furthermore, chain carbonates having fluorine atoms (hereinafter, sometimes referred to as "fluorinated chain carbonates") can also be suitably used.

フッ素化鎖状カーボネートが有するフッ素原子の数は、1以上であれば特に制限されないが、通常6以下であり、好ましくは4以下である。フッ素化鎖状カーボネートが複数のフッ素原子を有する場合、それらは互いに同一の炭素に結合していてもよく、異なる炭素に結合していてもよい。
フッ素化鎖状カーボネートとしては、フルオロメチルメチルカーボネート等のフッ素化ジメチルカーボネート誘導体、2-フルオロエチルメチルカーボネート等のフッ素化エチルメチルカーボネート誘導体、エチル-(2-フルオロエチル)カーボネート等のフッ素化ジエチルカーボネート誘導体等が挙げられる。
The number of fluorine atoms in the fluorinated chain carbonate is not particularly limited as long as it is 1 or more, but is usually 6 or less, and preferably 4 or less. When the fluorinated chain carbonate has a plurality of fluorine atoms, they may be bonded to the same carbon or different carbons.
Examples of the fluorinated chain carbonate include fluorinated dimethyl carbonate derivatives such as fluoromethyl methyl carbonate, fluorinated ethyl methyl carbonate derivatives such as 2-fluoroethyl methyl carbonate, and fluorinated diethyl carbonate derivatives such as ethyl-(2-fluoroethyl) carbonate.

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。
鎖状カーボネートの配合量は、非水溶媒100体積%中、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上、さらに好ましくは15体積%以上、ことさらに好ましくは20体積%以上、特に好ましくは25体積%以上である。このように下限を設定することにより、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、イオン伝導度の低下を抑制し、ひいては非水系電解液電池の大電流放電特性を良好な範囲としやすくなる。また、鎖状カーボネートは、非水溶媒100体積%中、90体積%以下、より好ましくは85体積%以下、特に好ましくは80体積%以下であることが好ましい。このように上限を設定することにより、非水系電解液の誘電率の低下に由来する電気伝導率の低下を回避し、非水系電解液電池の大電流放電特性を良好な範囲としやすくなる。
The chain carbonate may be used alone or in any combination of two or more kinds in any ratio.
The amount of the chain carbonate is preferably 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, even more preferably 15% by volume or more, even more preferably 20% by volume or more, and particularly preferably 25% by volume or more, based on 100% by volume of the nonaqueous solvent. By setting the lower limit in this way, the viscosity of the nonaqueous electrolyte is set to an appropriate range, the decrease in ion conductivity is suppressed, and the large current discharge characteristics of the nonaqueous electrolyte battery are easily set to a good range. In addition, the chain carbonate is preferably 90% by volume or less, more preferably 85% by volume or less, and particularly preferably 80% by volume or less, based on 100% by volume of the nonaqueous solvent. By setting the upper limit in this way, the decrease in electrical conductivity due to the decrease in the dielectric constant of the nonaqueous electrolyte is avoided, and the large current discharge characteristics of the nonaqueous electrolyte battery are easily set to a good range.

<炭素数5以上の鎖状カルボン酸エステル>
炭素数5以上の鎖状カルボン酸エステルとしては、炭素数が5以上であれば特に限定されない。具体的には、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸メチル、酪酸エチル、吉草酸メチル、イソ酪酸メチル、イソ酪酸エチル、及びピバル酸メチルが挙げられる。上述の化合物の水素の一部をフッ素で置換した鎖状カルボン酸エステルも好適に使える。
炭素数5以上の鎖状カルボン酸エステルの配合量は、非水溶媒100体積%中、通常1体積%以上、好ましくは5体積%以上、より好ましくは15体積%以上である。この範囲であれば、非水系電解液の電気伝導率を改善し、非水系電解液電池の大電流放電特性を向上させやすくなる。また、炭素数5以上の鎖状カルボン酸エステルの配合量は、通常70体積%以下、好ましくは50体積%以下、より好ましくは40体積%以下である。このように上限を設定することにより、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、電気伝導率の低下を回避し、負極抵抗の増大を抑制し、非水系電解液電池の大電流放電特性を良好な範囲としやすくなる。
<Chain Carboxylic Acid Ester Having 5 or More Carbon Atoms>
The chain carboxylate having 5 or more carbon atoms is not particularly limited as long as it has 5 or more carbon atoms. Specific examples include butyl acetate, ethyl propionate, propyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, methyl valerate, methyl isobutyrate, ethyl isobutyrate, and methyl pivalate. Chain carboxylates in which some of the hydrogen atoms of the above-mentioned compounds are replaced with fluorine can also be used suitably.
The amount of the chain carboxylate having 5 or more carbon atoms is usually 1 vol% or more, preferably 5 vol% or more, more preferably 15 vol% or more in 100 vol% of the nonaqueous solvent. In this range, the electrical conductivity of the nonaqueous electrolyte is improved, and the large current discharge characteristics of the nonaqueous electrolyte battery are easily improved. In addition, the amount of the chain carboxylate having 5 or more carbon atoms is usually 70 vol% or less, preferably 50 vol% or less, more preferably 40 vol% or less. By setting the upper limit in this way, the viscosity of the nonaqueous electrolyte is in an appropriate range, a decrease in electrical conductivity is avoided, an increase in the negative electrode resistance is suppressed, and the large current discharge characteristics of the nonaqueous electrolyte battery are easily in a good range.

<環状カルボン酸エステル>
環状カルボン酸エステルとしては、炭素原子数が3~12のものが好ましい。
具体的には、ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトン、ガンマカプロラクトン、イプシロンカプロラクトン等が挙げられる。中でも、ガンマブチロラクトンがリチウムイオン解離度の向上に由来する電池特性向上の点から特に好ましい。
<Cyclic Carboxylic Acid Ester>
The cyclic carboxylic acid ester preferably has 3 to 12 carbon atoms.
Specific examples include gamma-butyrolactone, gamma-valerolactone, gamma-caprolactone, epsilon-caprolactone, etc. Among these, gamma-butyrolactone is particularly preferred from the viewpoint of improving the battery characteristics resulting from the improvement in the degree of dissociation of lithium ions.

環状カルボン酸エステルは、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。
環状カルボン酸エステルの配合量は、通常、非水溶媒100体積%中、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上である。この範囲であれば、非水系電解液の電気伝導率を改善し、非水系電解液電池の大電流放電特性を向上させやすくなる。また、環状カルボン酸エステルの配合量は、好ましくは50体積%以下、より好ましくは40体積%以下である。このように上限を設定することにより、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、電気伝導率の低下を回避し、負極抵抗の増大を抑制し、非水系電解液電池の大電流放電特性を良好な範囲としやすくなる。
The cyclic carboxylate ester may be used alone or in any combination of two or more kinds in any ratio.
The amount of the cyclic carboxylate is usually 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, based on 100% by volume of the nonaqueous solvent. In this range, the electrical conductivity of the nonaqueous electrolyte is improved, and the large-current discharge characteristics of the nonaqueous electrolyte battery are easily improved. In addition, the amount of the cyclic carboxylate is preferably 50% by volume or less, more preferably 40% by volume or less. By setting the upper limit in this way, the viscosity of the nonaqueous electrolyte is in an appropriate range, a decrease in electrical conductivity is avoided, an increase in the negative electrode resistance is suppressed, and the large-current discharge characteristics of the nonaqueous electrolyte battery are easily in a good range.

<エーテル系化合物>
エーテル系化合物としては、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、エトキシメトキシメタン、エチレングリコールジ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等の炭素数3~10の鎖状エーテル、及びテトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、3-メチルテトラヒドロフラン、1,3-ジオキサン、2-メチル-1,3-ジオキサン、4-メチル-1,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン等炭素数3~6の環状エーテルが好ましい。なお、上述のエーテル系化合物の一部の水素がフッ素にて置換されていても良い。
なかでも、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、エトキシメトキシメタン、エチレングリコールジ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルが、リチウムイオンへの溶媒和能力が高く、イオン解離性を向上させる点で好ましく、特に好ましくは、粘性が低く、高いイオン伝導度を与えることから、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、エトキシメトキシメタンである。
<Ether compounds>
Preferred ether compounds include chain ethers having 3 to 10 carbon atoms, such as dimethoxymethane, diethoxymethane, ethoxymethoxymethane, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether, and cyclic ethers having 3 to 6 carbon atoms, such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 3-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxane, 2-methyl-1,3-dioxane, 4-methyl-1,3-dioxane, and 1,4-dioxane. Some of the hydrogen atoms in the above-mentioned ether compounds may be substituted with fluorine.
Among these, dimethoxymethane, diethoxymethane, ethoxymethoxymethane, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether are preferred in that they have a high ability to solvate lithium ions and improve ion dissociation properties, and dimethoxymethane, diethoxymethane, and ethoxymethoxymethane are particularly preferred because they have a low viscosity and provide high ionic conductivity.

エーテル系化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
エーテル系化合物の配合量は、通常、非水溶媒100体積%中、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上、さらに好ましくは15体積%以上、また、好ましくは70体積%以下、より好ましくは60体積%以下、さらに好ましくは50体積%以下である。
The ether-based compounds may be used alone or in any combination of two or more in any ratio.
The amount of the ether-based compound is usually, based on 100 volume% of the nonaqueous solvent, preferably 5 vol% or more, more preferably 10 vol% or more, even more preferably 15 vol% or more, and preferably 70 vol% or less, more preferably 60 vol% or less, even more preferably 50 vol% or less.

この範囲であれば、エーテル系化合物のリチウムイオン解離度の向上と粘度低下に由来するイオン伝導度の向上効果を確保しやすく、負極活物質が炭素質材料の場合、エーテル系化合物がリチウムイオンと共に共挿入されて容量が低下するといった事態を回避しやすい。 Within this range, it is easy to ensure the effect of improving ionic conductivity due to the improved degree of lithium ion dissociation of the ether-based compound and the reduced viscosity, and when the negative electrode active material is a carbonaceous material, it is easy to avoid a situation in which the ether-based compound is co-intercalated with the lithium ion, resulting in a decrease in capacity.

<スルホン系化合物>
スルホン系化合物としては、炭素数3~6の環状スルホン、及び炭素数2~6の鎖状スルホンが好ましい。スルホン系化合物の1分子中のスルホニル基の数は、1又は2であることが好ましい。
<Sulfone-based compounds>
The sulfone-based compound is preferably a cyclic sulfone having 3 to 6 carbon atoms, or a chain sulfone having 2 to 6 carbon atoms. The number of sulfonyl groups in one molecule of the sulfone-based compound is preferably 1 or 2.

炭素数3~6の環状スルホンとしては、
モノスルホン化合物であるトリメチレンスルホン類、テトラメチレンスルホン類、ペンタメチレンスルホン類、ヘキサメチレンスルホン類;
ジスルホン化合物であるトリメチレンジスルホン類、テトラメチレンジスルホン類、ヘキサメチレンジスルホン類等が挙げられる。
Examples of cyclic sulfones having 3 to 6 carbon atoms include:
Monosulfone compounds such as trimethylene sulfones, tetramethylene sulfones, pentamethylene sulfones, and hexamethylene sulfones;
Examples of disulfone compounds include trimethylene disulfones, tetramethylene disulfones, and hexamethylene disulfones.

中でも誘電率と粘性の観点から、テトラメチレンスルホン類、テトラメチレンジスルホン類、ヘキサメチレンスルホン類、ヘキサメチレンジスルホン類がより好ましく、テトラメチレンスルホン類(スルホラン類)が特に好ましい。
スルホラン類としては、スルホラン及び/又はスルホラン誘導体(以下、スルホランも含めて「スルホラン類」と記載する場合がある)が好ましい。スルホラン誘導体としては
、スルホラン環を構成する炭素原子上に結合した水素原子の1以上がフッ素原子やアルキル基で置換されたものが好ましい。
Among these, from the viewpoint of dielectric constant and viscosity, tetramethylene sulfones, tetramethylene disulfones, hexamethylene sulfones, and hexamethylene disulfones are more preferable, and tetramethylene sulfones (sulfolanes) are particularly preferable.
The sulfolane is preferably sulfolane and/or a sulfolane derivative (hereinafter, sulfolane may also be referred to as "sulfolane"). The sulfolane derivative is preferably one in which one or more hydrogen atoms bonded to the carbon atom constituting the sulfolane ring are substituted with a fluorine atom or an alkyl group.

なかでも、2-メチルスルホラン、3-メチルスルホラン、2-フルオロスルホラン、3-フルオロスルホラン、2,3-ジフルオロスルホラン、2-トリフルオロメチルスルホラン、3-トリフルオロメチルスルホラン等が、イオン伝導度が高く、入出力特性が高い点で好ましい。 Among these, 2-methylsulfolane, 3-methylsulfolane, 2-fluorosulfolane, 3-fluorosulfolane, 2,3-difluorosulfolane, 2-trifluoromethylsulfolane, 3-trifluoromethylsulfolane, etc. are preferred because of their high ionic conductivity and high input/output characteristics.

また、炭素数2~6の鎖状スルホンとしては、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、モノフルオロメチルメチルスルホン、ジフルオロメチルメチルスルホン、トリフルオロメチルメチルスルホン、ペンタフルオロエチルメチルスルホン等が挙げられる。なかでも、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、モノフルオロメチルメチルスルホンが等がイオン伝導度が高く、入出力特性が高い点で好ましい。 Examples of chain sulfones having 2 to 6 carbon atoms include dimethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, diethyl sulfone, monofluoromethyl methyl sulfone, difluoromethyl methyl sulfone, trifluoromethyl methyl sulfone, and pentafluoroethyl methyl sulfone. Among these, dimethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, and monofluoromethyl methyl sulfone are preferred because of their high ionic conductivity and high input/output characteristics.

スルホン系化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
スルホン系化合物の配合量は、通常、非水溶媒100体積%中、好ましくは0.3体積%以上、より好ましくは1体積%以上、さらに好ましくは5体積%以上であり、また、好ましくは40体積%以下、より好ましくは35体積%以下、さらに好ましくは30体積%以下である。
この範囲であれば、サイクル特性や保存特性等の耐久性の向上効果が得られやすく、また、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、電気伝導率の低下を回避することができ、非水系電解液電池の充放電を高電流密度で行う場合に、充放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。
The sulfone-based compounds may be used alone or in any combination of two or more in any ratio.
The amount of the sulfone-based compound is usually, based on 100 volume% of the nonaqueous solvent, preferably 0.3 vol% or more, more preferably 1 vol% or more, even more preferably 5 vol% or more, and preferably 40 vol% or less, more preferably 35 vol% or less, even more preferably 30 vol% or less.
Within this range, the effect of improving durability such as cycle characteristics and storage characteristics can be easily obtained, and the viscosity of the nonaqueous electrolyte can be set within an appropriate range, making it possible to avoid a decrease in electrical conductivity, and making it easy to avoid a situation in which the charge/discharge capacity retention rate decreases when charging/discharging the nonaqueous electrolyte battery at a high current density.

1-5.助剤
本発明の非水系電解液において、式(A)で表される化合物、及び炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステル以外に、目的に応じて適宜助剤を用いてもよい。助剤としては、従来公知のものを任意に用いることができる。なお、助剤は、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。
1-5. Auxiliary Agent In the nonaqueous electrolyte solution of the present invention, in addition to the compound represented by formula (A) and the chain carboxylate having 4 or less carbon atoms, an auxiliary agent may be appropriately used depending on the purpose. As the auxiliary agent, any conventionally known agent may be used. The auxiliary agent may be used alone or in any combination and ratio of two or more types.

非水系電解液に含有していてもよい助剤としては、炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネート、フッ素原子を有する環状カーボネート、イソシアナト基(イソシアネート基)を有する化合物、硫黄含有有機化合物、式(A)で表される化合物以外のリン含有有機化合物、シアノ基を有する有機化合物、ケイ素含有化合物、式(A)で表される化合物以外の芳香族化合物、炭素数5以上のフッ素非含有カルボン酸エステル、エーテル結合を有する環状化合物、カルボン酸無水物、ホウ酸塩、シュウ酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、フルオロスルホン酸塩等が例示できる。硫黄含有有機化合物、式(A)で表される化合物以外のリン含有有機化合物、シアノ基を有する有機化合物、ケイ素含有化合物、式(A)で表される化合物以外の芳香族化合物、炭素数5以上のフッ素非含有カルボン酸エステル、エーテル結合を有する環状化合物、カルボン酸無水物、ホウ酸塩、シュウ酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、フルオロスルホン酸塩は、例えば、国際公開公報第2015/111676号に記載の化合物等が挙げられる。エーテル結合を有する環状化合物は、非水系電解液において助剤として用いることもできるし、1-3.で示したとおり非水溶媒としても用いることができるものも含まれる。エーテル結合を有する環状化合物を助剤として用いる場合は、4質量%未満の量で用いる。ホウ酸塩、シュウ酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、フルオロスルホン酸塩は、非水系電解液において助剤として用いることもできるし、1-2.で示したとおり電解質として用いることができるものも含まれる。これら化合物を助剤として用いる場合は、3質量%未満で用いる。
なかでも、本発明の一実施形態に係る非水系電解液は、炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネート及びフッ素原子を有する環状カーボネートからなる群より選ばれる1種以上をさらに含有することが、電池特性向上の点から好ましく、炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネート及びフッ素原子を有する環状カーボネートをさらに含有することが特に好ましい。
式(A)で表される化合物は活物質上で酸化反応を受けて、構造内に活性ラジカル・カチオンを形成する。また、炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネートおよびフッ素原子を有する環状カーボネートは構造中にラジカル・カチオン受容部位を有している。そのため、複合的な被膜が形成されることが考えられる。
したがって、それぞれの化合物を単独で添加した時よりも、活物質表面での電解液の反応をより抑制するため、電池特性は向上する。
Examples of the auxiliary agent that may be contained in the non-aqueous electrolyte solution include cyclic carbonates having carbon-carbon unsaturated bonds, cyclic carbonates having fluorine atoms, compounds having an isocyanato group (isocyanate group), sulfur-containing organic compounds, phosphorus-containing organic compounds other than the compound represented by formula (A), organic compounds having a cyano group, silicon-containing compounds, aromatic compounds other than the compound represented by formula (A), fluorine-free carboxylic acid esters having 5 or more carbon atoms, cyclic compounds having ether bonds, carboxylic acid anhydrides, borates, oxalates, monofluorophosphates, difluorophosphates, fluorosulfonates, etc. Examples of sulfur-containing organic compounds, phosphorus-containing organic compounds other than the compound represented by formula (A), organic compounds having a cyano group, silicon-containing compounds, aromatic compounds other than the compound represented by formula (A), fluorine-free carboxylic acid esters having 5 or more carbon atoms, cyclic compounds having ether bonds, carboxylic acid anhydrides, borates, oxalates, monofluorophosphates, difluorophosphates, and fluorosulfonates include, for example, compounds described in International Publication No. 2015/111676. The cyclic compound having an ether bond can be used as an auxiliary in a non-aqueous electrolyte, and also includes those that can be used as a non-aqueous solvent as shown in 1-3. When the cyclic compound having an ether bond is used as an auxiliary, it is used in an amount of less than 4 mass%. Borates, oxalates, monofluorophosphates, difluorophosphates, and fluorosulfonates can be used as auxiliary in a non-aqueous electrolyte, and also includes those that can be used as an electrolyte as shown in 1-2. When these compounds are used as auxiliary, they are used in an amount of less than 3 mass%.
In particular, from the viewpoint of improving battery characteristics, the nonaqueous electrolyte solution according to one embodiment of the present invention preferably further contains one or more selected from the group consisting of a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond and a cyclic carbonate having a fluorine atom, and it is particularly preferable that the nonaqueous electrolyte solution further contains a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond and a cyclic carbonate having a fluorine atom.
The compound represented by formula (A) undergoes an oxidation reaction on the active material to form active radicals and cations within the structure. In addition, the cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond and the cyclic carbonate having a fluorine atom have radical and cation receptor sites within the structure. Therefore, it is considered that a composite coating is formed.
Therefore, the reaction of the electrolyte on the surface of the active material is more suppressed than when each compound is added alone, and the battery characteristics are improved.

<炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネート>
炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネート(以下、「不飽和環状カーボネート」と記載する場合がある)としては、炭素-炭素二重結合または炭素-炭素三重結合を有する環状カーボネートであれば、特に制限はなく、任意の不飽和カーボネートを用いることができる。なお、芳香環を有する環状カーボネートも、不飽和環状カーボネートに包含されることとする。
<Cyclic carbonate having carbon-carbon unsaturated bond>
The cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond (hereinafter, sometimes referred to as "unsaturated cyclic carbonate") is not particularly limited, and any unsaturated carbonate can be used as long as it is a cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond. Note that cyclic carbonates having an aromatic ring are also included in the unsaturated cyclic carbonate.

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、カテコールカーボネート類または芳香環、炭素-炭素二重結合もしくは炭素-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、等が挙げられる。
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 the unsaturated cyclic carbonate include vinylene carbonates, catechol carbonates, and ethylene carbonates substituted with a substituent having an aromatic ring, a carbon-carbon double bond, or a carbon-carbon triple bond.
Vinylene carbonates include:
Examples of the vinylene carbonate include vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, phenyl vinylene carbonate, 4,5-diphenyl vinylene carbonate, vinyl vinylene carbonate, 4,5-divinyl vinylene carbonate, allyl vinylene carbonate, 4,5-diallyl vinylene carbonate, 4-fluoro vinylene carbonate, 4-fluoro-5-methyl vinylene carbonate, 4-fluoro-5-phenyl vinylene carbonate, 4-fluoro-5-vinyl vinylene carbonate, and 4-allyl-5-fluoro vinylene carbonate.

芳香環、炭素-炭素二重結合もしくは炭素-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等が挙げられる。
Specific examples of ethylene carbonates substituted with a substituent having an aromatic ring, a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond include:
Examples of the ethylene carbonate include vinyl ethylene carbonate, 4,5-divinyl ethylene carbonate, 4-methyl-5-vinyl ethylene carbonate, 4-allyl-5-vinyl ethylene carbonate, ethynyl ethylene carbonate, 4,5-diethynyl ethylene carbonate, 4-methyl-5-ethynyl ethylene carbonate, 4-vinyl-5-ethynyl ethylene carbonate, 4-allyl-5-ethynyl ethylene carbonate, phenyl ethylene carbonate, 4,5-diphenyl ethylene carbonate, 4-phenyl-5-vinyl ethylene carbonate, 4-allyl-5-phenyl ethylene carbonate, allyl ethylene carbonate, 4,5-diallyl ethylene carbonate, and 4-methyl-5-allyl ethylene carbonate.

中でも、好ましい不飽和環状カーボネートとしては、
ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、4,5-ジメチルビニレンカーボネート、ビニルビニレンカーボネート、4,5-ビニルビニレンカーボネート、アリルビニレンカーボネート、4,5-ジアリルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、4,5-ジビニルエチレンカーボネート、4-メチル-5-ビニルエチレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、4,5-ジアリルエチレンカーボネート、4-メチル-5-アリルエチレンカーボネート、4-アリル-5-ビニルエチレンカーボネー
ト、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挙げられる。
Among them, preferred unsaturated cyclic carbonates are
vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, vinyl vinylene carbonate, 4,5-vinyl vinylene carbonate, allyl vinylene carbonate, 4,5-diallyl vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, 4,5-divinyl ethylene carbonate, 4-methyl-5-vinyl ethylene carbonate, allyl ethylene carbonate, 4,5-diallyl ethylene carbonate, 4-methyl-5-allyl ethylene carbonate, 4-allyl-5-vinyl ethylene carbonate, ethynyl ethylene carbonate, 4,5-diethynyl ethylene carbonate, 4-methyl-5-ethynyl ethylene carbonate, and 4-vinyl-5-ethynyl ethylene carbonate.

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さらに安定な界面保護被膜を形成するので、特に好ましい。
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、80以上、250以下である。この範囲であれば、非水系電解液に対する不飽和環状カーボネートの溶解性を確保しやすく、本発明の効果が十分に発現されやすい。不飽和環状カーボネートの分子量は、より好ましくは85以上であり、また、より好ましくは150以下である。不飽和環状カーボネートの製造方法は、特に制限されず、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。
Furthermore, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, and ethynyl ethylene carbonate are particularly preferred since they form a more stable interface protective film.
The molecular weight of the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and may be any as long as it does not significantly impair the effects of the present invention. The molecular weight is preferably 80 or more and 250 or less. In this range, the solubility of the unsaturated cyclic carbonate in the non-aqueous electrolyte is easily ensured, and the effects of the present invention are easily fully exhibited. The molecular weight of the unsaturated cyclic carbonate is more preferably 85 or more, and more preferably 150 or less. The method for producing the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and it is possible to produce it by arbitrarily selecting a known method.

不飽和環状カーボネートは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、不飽和環状カーボネートの配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液100質量%中、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上であり、更に好ましくは0.5質量%以上、特に好ましくは1質量%以上、また、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、特に好ましくは2質量%以下である。この範囲内であれば、非水系電解液電池が十分なサイクル特性向上効果を発現しやすく、また、高温保存特性が低下し、ガス発生量が多くなり、放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。 The unsaturated cyclic carbonate may be used alone or in any combination and ratio of two or more kinds. The amount of the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited and may be any amount as long as it does not significantly impair the effects of the present invention. In 100% by mass of the nonaqueous electrolyte, the amount is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, even more preferably 0.5% by mass or more, particularly preferably 1% by mass or more, and usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, particularly preferably 2% by mass or less. Within this range, the nonaqueous electrolyte battery is likely to exhibit a sufficient cycle characteristic improvement effect, and it is also easy to avoid situations such as a decrease in high-temperature storage characteristics, an increase in the amount of gas generated, and a decrease in the discharge capacity retention rate.

<フッ素原子を有する環状カーボネート>
フッ素原子を有する環状カーボネート化合物としては、炭素原子数2~6のアルキレン基を有する環状カーボネートのフッ素化物、及びその誘導体が挙げられ、例えばエチレンカーボネートのフッ素化物、及びその誘導体が挙げられる。エチレンカーボネートのフッ素化物の誘導体としては、例えば、アルキル基(例えば、炭素原子数1~4個のアルキル基)で置換されたエチレンカーボネートのフッ素化物が挙げられる。中でもフッ素原子を1~8個有するエチレンカーボネート、及びその誘導体が好ましい。
<Fluorine Atom-Containing Cyclic Carbonate>
Examples of cyclic carbonate compounds having fluorine atoms include fluorinated cyclic carbonates having an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, and derivatives thereof, such as fluorinated ethylene carbonate and derivatives thereof. Examples of derivatives of fluorinated ethylene carbonate include fluorinated ethylene carbonate substituted with an alkyl group (e.g., an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). Among these, ethylene carbonate having 1 to 8 fluorine atoms and derivatives thereof are preferred.

具体的には、
モノフルオロエチレンカーボネート、4,4-ジフルオロエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロエチレンカーボネート、4-フルオロ-4-メチルエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロ-4-メチルエチレンカーボネート、4-フルオロ-5-メチルエチレンカーボネート、4,4-ジフルオロ-5-メチルエチレンカーボネート、4-(フルオロメチル)-エチレンカーボネート、4-(ジフルオロメチル)-エチレンカーボネート、4-(トリフルオロメチル)-エチレンカーボネート、4-(フルオロメチル)-4-フルオロエチレンカーボネート、4-(フルオロメチル)-5-フルオロエチレンカーボネート、4-フルオロ-4,5-ジメチルエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロ-4,5-ジメチルエチレンカーボネート、4,4-ジフルオロ-5,5-ジメチルエチレンカーボネート等が挙げられる。
in particular,
Monofluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, 4-fluoro-4-methylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-methylethylene carbonate, 4-fluoro-5-methylethylene carbonate, 4,4-difluoro-5-methylethylene carbonate, 4-(fluoromethyl)-ethylene carbonate, 4-(difluoromethyl)-ethylene carbonate, 4-(trifluoromethyl)-ethylene carbonate, 4-(fluoromethyl)-4-fluoroethylene carbonate, 4-(fluoromethyl)-5-fluoroethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-dimethylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-dimethylethylene carbonate, 4,4-difluoro-5,5-dimethylethylene carbonate, and the like.

中でも、モノフルオロエチレンカーボネート、4,4-ジフルオロエチレンカーボネート及び4,5-ジフルオロエチレンカーボネートよりなる群から選ばれる少なくとも1種が、高イオン伝導性を与え、かつ好適に界面保護被膜を形成する点でより好ましい。
フッ素原子を有する環状カーボネート化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Among these, at least one selected from the group consisting of monofluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, and 4,5-difluoroethylene carbonate is more preferred in that it provides high ion conductivity and favorably forms an interface protective film.
The fluorine atom-containing cyclic carbonate compound may be used alone or in any combination of two or more kinds in any ratio.

フッ素原子を有する環状カーボネート化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上
を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。本発明の非水系電解液全体に対するハロゲン化環状カーボネートの配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液100質量%中、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.5質量%以上、特に好ましくは1質量%以上であり、また、通常10質量%以下、好ましくは7質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。ただし、モノフルオロエチレンカーボネートは溶媒として用いてもよく、その場合は上記の含有量に限定されない。本明細書においては、フッ素原子を有し、かつ不飽和結合を有する環状カーボネートは、不飽和環状カーボネートに分類する。
The cyclic carbonate compound having a fluorine atom may be used alone, or two or more may be used in any combination and ratio. The amount of the halogenated cyclic carbonate in the non-aqueous electrolyte of the present invention is not limited, and is arbitrary as long as it does not significantly impair the effects of the present invention. In 100% by mass of the non-aqueous electrolyte, the amount is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, even more preferably 0.5% by mass or more, and particularly preferably 1% by mass or more. Also, the amount is usually 10% by mass or less, preferably 7% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 3% by mass or less. However, monofluoroethylene carbonate may be used as a solvent, and in that case, the amount is not limited to the above content. In this specification, a cyclic carbonate having a fluorine atom and an unsaturated bond is classified as an unsaturated cyclic carbonate.

2.非水系電解液電池構成
本発明の非水系電解液は、非水系電解液電池の中でも二次電池用、例えばリチウム二次電池用の電解液として用いるのに好適である。以下、本発明の非水系電解液を用いた非水系電解液電池について説明する。
本発明の非水系電解液電池は、公知の構造を採ることができ、典型的には、イオン(例えば、リチウムイオン)を吸蔵及び放出可能な負極及び正極と、上記の本発明の非水系電解液とを備える。
2. Non-aqueous electrolyte battery configuration The non-aqueous electrolyte of the present invention is suitable for use as an electrolyte for secondary batteries, such as lithium secondary batteries, among non-aqueous electrolyte batteries. Hereinafter, a non-aqueous electrolyte battery using the non-aqueous electrolyte of the present invention will be described.
The nonaqueous electrolyte battery of the present invention can have a known structure and typically comprises a negative electrode and a positive electrode capable of absorbing and releasing ions (e.g., lithium ions), and the nonaqueous electrolyte of the present invention described above.

2-1.負極
負極とは、負極活物質を集電体表面の少なくとも一部に有するものをいう。
以下に負極に使用される負極活物質について述べる。
負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵及び放出可能なものであれば、特に制限はない。
具体例としては、炭素質材料、Liと合金化可能な金属粒子、リチウム含有金属複合酸化物材料、及びこれらの混合物等が挙げられる。これらの中でもサイクル特性及び安全性が良好でさらに連続充電特性も優れている点で、炭素質材料、Liと合金化可能な金属粒子及びLiと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子との混合物を使用するのが好ましい。これらは1種を単独で用いてもよく、また2種以上を任意に組み合わせて併用してもよい。
2-1. Negative Electrode The negative electrode refers to an electrode having a negative electrode active material on at least a part of the surface of a current collector.
The negative electrode active material used in the negative electrode will be described below.
There are no particular limitations on the negative electrode active material, so long as it is capable of electrochemically absorbing and releasing lithium ions.
Specific examples include carbonaceous materials, metal particles that can be alloyed with Li, lithium-containing metal composite oxide materials, and mixtures thereof. Among these, it is preferable to use carbonaceous materials, metal particles that can be alloyed with Li, and mixtures of metal particles that can be alloyed with Li and graphite particles, because they have good cycle characteristics and safety and also have excellent continuous charging characteristics. These may be used alone or in any combination of two or more.

<炭素質材料>
炭素質材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、非晶質炭素、炭素被覆黒鉛、黒鉛被覆黒鉛及び樹脂被覆黒鉛等が挙げられる。なかでも、天然黒鉛が好ましい。炭素質材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
天然黒鉛としては、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛及び/又はこれらの黒鉛を原料に球形化や緻密化等の処理を施した黒鉛粒子等が挙げられる。これらの中でも、粒子の充填性や充放電レート特性の観点から、球形化処理を施した球状もしくは楕円体状の黒鉛粒子が特に好ましい。
黒鉛粒子の平均粒子径(d50)は、通常1μm以上通常100μm以下である。
<Carbonaceous materials>
Examples of the carbonaceous material include natural graphite, artificial graphite, amorphous carbon, carbon-coated graphite, graphite-coated graphite, and resin-coated graphite. Of these, natural graphite is preferred. The carbonaceous material may be used alone or in any combination and ratio of two or more.
Examples of natural graphite include scaly graphite, scaly graphite, and/or graphite particles obtained by treating such graphite as a raw material with a process such as spheroidization or densification. Among these, from the viewpoint of particle packing and charge/discharge rate characteristics, spherical or ellipsoidal graphite particles that have been subjected to a spheroidization process are particularly preferred.
The average particle size (d50) of the graphite particles is usually 1 μm or more and usually 100 μm or less.

<炭素質材料の物性>
負極活物質としての炭素質材料は、以下の(1)~(4)に示した物性及び形状等の特徴の内、少なくとも1項目を満たしていることが好ましく、複数の項目を同時に満たすことが特に好ましい。
(1)X線パラメータ
炭素質材料の学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)は、通常0.335nm以上0.360nm以下である。また、学振法によるX線回折で求めた炭素質材料の結晶子サイズ(Lc)は、1.0nm以上である。
(2)体積基準平均粒径
炭素質材料の体積基準平均粒径は、レーザー回折・散乱法により求めた体積基準の平均粒径(メジアン径)であり、通常1μm以上100μm以下である。
(3)ラマンR値、ラマン半値幅
炭素質材料のラマンR値は、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトル法を用いて測定した値であり、通常0.01以上1.5以下である。
また、炭素質材料の1580cm-1付近のラマン半値幅は特に制限されないが、通常10cm-1以上100cm-1以下である。
(4)BET比表面積
炭素質材料のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値であり、通常0.1m・g-1以上100m・g-1以下である。
負極活物質中に性質の異なる炭素質材料が2種以上含有していてもよい。ここでいう性質とは、X線回折パラメータ、メジアン径、ラマンR値及びBET比表面積の群から選ばれる1つ以上の特性を示す。
好ましい例としては、体積基準粒度分布がメジアン径を中心としたときに左右対称とならないこと、ラマンR値が異なる炭素質材料を2種以上含有していること、及びX線パラメータが異なること等が挙げられる。
<Physical properties of carbonaceous materials>
The carbonaceous material as the negative electrode active material preferably satisfies at least one of the characteristics such as the physical properties and shape shown in the following (1) to (4), and particularly preferably satisfies a plurality of the characteristics simultaneously.
(1) X-ray parameters The d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) of the carbonaceous material determined by X-ray diffraction according to the Gakushin method is usually 0.335 nm or more and 0.360 nm or less. The crystallite size (Lc) of the carbonaceous material determined by X-ray diffraction according to the Gakushin method is 1.0 nm or more.
(2) Volume-Based Average Particle Size The volume-based average particle size of a carbonaceous material is a volume-based average particle size (median diameter) determined by a laser diffraction/scattering method, and is usually 1 μm or more and 100 μm or less.
(3) Raman R value and Raman half width The Raman R value of a carbonaceous material is a value measured by using an argon ion laser Raman spectroscopy, and is usually 0.01 or more and 1.5 or less.
Further, the Raman half-width of the carbonaceous material around 1580 cm -1 is not particularly limited, but is usually 10 cm -1 or more and 100 cm -1 or less.
(4) BET Specific Surface Area The BET specific surface area of a carbonaceous material is the value of the specific surface area measured by the BET method, and is usually 0.1 m 2 ·g -1 or more and 100 m 2 ·g -1 or less.
The negative electrode active material may contain two or more carbonaceous materials having different properties, the properties being one or more characteristics selected from the group consisting of X-ray diffraction parameters, median diameter, Raman R value, and BET specific surface area.
Preferred examples include a case where the volume-based particle size distribution is not symmetrical about the median size, where two or more types of carbonaceous materials having different Raman R values are contained, and where X-ray parameters are different.

<Liと合金化可能な金属粒子>
Liと合金化可能な金属粒子は、従来公知のいずれのものも使用可能であるが、容量とサイクル寿命の点から、金属粒子は、例えば、Sb、Si、Sn、Al、As、及びZnからなる群から選ばれる金属又はその化合物であることが好ましい。
金属化合物として、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等が挙げられる。また、2種以上の金属からなる合金を使用してもよい。なかでも、金属Si(以下、Siと記載する場合がある)又はSi金属化合物が高容量化の点で、好ましい。
本明細書では、Si又はSi金属化合物を総称してSi化合物と呼ぶ。Si化合物としては、具体的には、SiO,SiN,SiC、SiZ(Z=C、N)等が挙げられる。Si化合物としてSi金属酸化物(SiO)が、黒鉛と比較して理論容量が大きい点で好ましく、又は非晶質SiあるいはナノサイズのSi結晶は、リチウムイオン等のアルカリイオンの出入りがしやすく、高容量を得ることが可能である点で好ましい。
この一般式SiOは、二酸化珪素(SiO)とSiとを原料として得られるが、そのxの値は通常0<x<2である。
Liと合金化可能な金属粒子の平均粒子径(d50)は、サイクル寿命の観点から、通常0.01μm以上10μm以下である。
<Metal particles that can be alloyed with Li>
Any conventionally known metal particles that can be alloyed with Li can be used, but from the standpoint of capacity and cycle life, it is preferable that the metal particles are, for example, a metal selected from the group consisting of Sb, Si, Sn, Al, As, and Zn, or a compound thereof.
Examples of the metal compound include metal oxides, metal nitrides, and metal carbides. In addition, an alloy consisting of two or more metals may be used. Among them, metal Si (hereinafter sometimes referred to as Si) or a metal Si compound is preferable in terms of increasing capacity.
In this specification, Si or Si metal compounds are collectively referred to as Si compounds. Specific examples of Si compounds include SiOx , SiNx , SiCx , and SiZxOy (Z=C, N). As the Si compound, Si metal oxide ( SiOx ) is preferred because it has a larger theoretical capacity than graphite, and amorphous Si or nano-sized Si crystals are preferred because they allow easy ingress and egress of alkali ions such as lithium ions and allow high capacity to be obtained.
This general formula, SiO x , can be obtained by using silicon dioxide (SiO 2 ) and Si as raw materials, and the value of x is usually 0<x<2.
The average particle size (d50) of metal particles that can be alloyed with Li is usually 0.01 μm or more and 10 μm or less from the viewpoint of cycle life.

<Liと合金可能な金属粒子と黒鉛粒子との混合物>
負極活物質として用いられるLiと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子との混合物は、前述のLiと合金化可能な金属粒子と前述の黒鉛粒子が互いに独立した粒子の状態で混合されている混合体でもよいし、Liと合金化可能な金属粒子が黒鉛粒子の表面又は内部に存在している複合体でもよい。
Liと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子の合計に対するLiと合金化可能な金属粒子の含有割合は、通常1質量%以上99質量%以下である。
<Mixture of metal particles capable of being alloyed with Li and graphite particles>
The mixture of metal particles capable of being alloyed with Li and graphite particles used as the negative electrode active material may be a mixture in which the above-mentioned metal particles capable of being alloyed with Li and the above-mentioned graphite particles are mixed in the state of independent particles, or it may be a composite in which the metal particles capable of being alloyed with Li are present on the surface or inside of the graphite particles.
The content of the metal particles capable of forming an alloy with Li relative to the total content of the metal particles capable of forming an alloy with Li and the graphite particles is usually 1 mass % or more and 99 mass % or less.

<リチウム含有金属複合酸化物材料>
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、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能であれば、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を含むリチウム含有金属複合酸化物材料が好ましく、リチウムとチタンの複合酸化物(以下、「リチウムチタン複合酸化物」と略記する場合がある)がより好ましく、スピネル構造を有するリチウムチタン複合酸化物が出力抵抗を大きく低減するので特に好ましい。
また、リチウムチタン複合酸化物のリチウムやチタンが、他の金属元素、例えば、Al、Ga、Cu及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素で置換されていてもよい。
リチウムチタン複合酸化物として、Li4/3Ti5/3、LiTi及びLi4/5Ti11/5が好ましい。また、リチウム・チタンの一部が他の元素で置換されたリチウムチタン複合酸化物として、例えば、Li4/3Ti4/3Al1/3が好ましい。
<Lithium-containing metal composite oxide material>
The lithium-containing metal composite oxide material used as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is capable of absorbing and releasing lithium ions. From the viewpoint of high current density charge/discharge characteristics, however, a lithium-containing metal composite oxide material containing titanium is preferred, a composite oxide of lithium and titanium (hereinafter sometimes abbreviated as "lithium titanium composite oxide") is more preferred, and a lithium titanium composite oxide having a spinel structure is particularly preferred since it significantly reduces the output resistance.
Furthermore, the lithium and titanium of the lithium titanium composite oxide may be substituted with other metal elements, for example, at least one element selected from the group consisting of Al, Ga, Cu and Zn.
As the lithium titanium composite oxide, Li4 / 3Ti5/ 3O4 , Li1Ti2O4 and Li4/ 5Ti11 / 5O4 are preferred. Also, as the lithium titanium composite oxide in which part of the lithium titanium is replaced with another element, for example, Li4 / 3Ti4 / 3Al1/3O4 is preferred .

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

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

〈バインダー〉
負極活物質を結着するバインダーとしては、非水系電解液や電極製造時に用いる溶媒に対して安定な材料であれば、特に制限されない。
具体例としては、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ポリフッ化ビニリデン;ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、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。
負極活物質に対するバインダーの割合は、通常0.1質量%以上20質量%以下である。
特に、SBRに代表されるゴム状高分子を主要成分に含有する場合には、負極活物質に対するバインダーの割合は、通常0.1質量%以上5質量%以下である。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15質量%以下である。
<binder>
There are no particular limitations on the binder that binds the negative electrode active material, so long as it is a material that is stable to the non-aqueous electrolyte solution and the solvent used in producing the electrode.
Specific examples include rubber-like polymers such as SBR (styrene-butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, fluororubber, NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), and ethylene-propylene rubber; fluorine-based polymers such as polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, and tetrafluoroethylene-ethylene copolymers. These may be used alone or in any combination and ratio of two or more.
The ratio of the binder to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more and 20% by mass or less.
In particular, when a rubber-like polymer such as SBR is contained as a main component, the ratio of the binder to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass to 5% by mass, and when a fluorine-based polymer such as polyvinylidene fluoride is contained as a main component, the ratio of the binder to the negative electrode active material is usually 1% by mass to 15% by mass.

〈増粘剤〉
増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調整するために使用される。増粘剤としては、特に制限されないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール等が挙げられる。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。
増粘剤を用いる場合には、負極活物質に対する増粘剤の割合は、通常0.1質量%以上5質量%以下である。
<Thickener>
The thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry. The thickener is not particularly limited, but specific examples thereof include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, etc. These may be used alone or in any combination and ratio of two or more.
When a thickener is used, the ratio of the thickener to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more and 5% by mass or less.

〈電極密度〉
負極活物質を電極化した際の電極構造は特に制限されないが、集電体上に存在している負極活物質の密度は、通常1g・cm-3以上2.2g・cm-3以下である。
<Electrode Density>
The electrode structure when the negative electrode active material is made into an electrode is not particularly limited, but the density of the negative electrode active material present on the current collector is usually 1 g·cm −3 or more and 2.2 g·cm −3 or less.

〈負極板の厚さ〉
負極板の厚さは用いられる正極板に合わせて設計されるものであり、特に制限されないが、芯材の金属箔厚さを差し引いた合材層の厚さは通常15μm以上300μm以下である。
<Thickness of negative electrode plate>
The thickness of the negative electrode plate is designed to match the positive electrode plate to be used and is not particularly limited, but the thickness of the composite layer minus the thickness of the metal foil of the core material is usually 15 μm or more and 300 μm or less.

〈負極板の表面被覆〉
また、上記負極板の表面に、負極活物質とは異なる組成の物質が付着したもの(表面付着物質)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等の酸化物、硫酸リチウム等の硫酸塩、炭酸リチウム等の炭酸塩等が挙げられる。
<Surface coating of negative electrode plate>
In addition, a material having a different composition from the negative electrode active material may be attached to the surface of the negative electrode plate (surface-attached material). Examples of the surface-attached material include oxides such as aluminum oxide, sulfates such as lithium sulfate, and carbonates such as lithium carbonate.

2-2.正極
正極とは、正極活物質を集電体表面の少なくとも一部に有するものをいう。
<正極活物質>
以下に正極に使用される正極活物質(リチウム遷移金属系化合物)について述べる。
〈リチウム遷移金属系化合物〉
リチウム遷移金属系化合物とは、リチウムイオンを脱離、挿入することが可能な構造を有する化合物であり、例えば、硫化物やリン酸塩化合物、ケイ酸化合物、ホウ酸化合物、リチウム遷移金属複合酸化物などが挙げられる。なかでも、リチウム遷移金属複合酸化物が好ましい。
リチウム遷移金属複合酸化物としては、三次元的拡散が可能なスピネル構造や、リチウムイオンの二次元的拡散を可能にする層状構造に属するものが挙げられる。スピネル構造を有するものは、一般的にLi(Mは少なくとも1種以上の遷移金属)と表され、具体的にはLiMn、LiCoMnO、LiNi0.5Mn1.5、LiCoVOなどが挙げられる。層状構造を有するものは、一般的にLiMO(Mは少なくとも1種以上の遷移金属、xは通常1以上1.5以下)と表される。具体的にはLiCoO、LiNiO、LiNi0.85Co0.10Al0.05、LiNi0.80Co0.15Al0.05、LiNi0.33Co0.33Mn0.33、Li1.05Ni0.33Co0.33Mn0.33、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、Li1.05Ni0.5Co0.2Mn0.3、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1などが挙げられる。
2-2. Positive Electrode The positive electrode refers to a current collector having a positive electrode active material on at least a portion of its surface.
<Positive electrode active material>
The positive electrode active material (lithium transition metal compound) used in the positive electrode will be described below.
<Lithium transition metal compounds>
The lithium transition metal compound is a compound having a structure capable of desorbing and inserting lithium ions, and examples thereof include sulfides, phosphate compounds, silicate compounds, borate compounds, lithium transition metal composite oxides, etc. Among these, lithium transition metal composite oxides are preferred.
The lithium transition metal composite oxide includes those having a spinel structure that allows three-dimensional diffusion and those having a layered structure that allows two-dimensional diffusion of lithium ions. Those having a spinel structure are generally represented as Li x M 2 O 4 (M is at least one transition metal), and specifically include LiMn 2 O 4 , LiCoMnO 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , and LiCoVO 4. Those having a layered structure are generally represented as Li x MO 2 (M is at least one transition metal, and x is usually 1 to 1.5). Specifically , LiCoO2 , LiNiO2 , LiNi0.85Co0.10Al0.05O2 , LiNi0.80Co0.15Al0.05O2 , LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2 , Li1.05Ni0.33Co0.33Mn0.33O2 , LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 , Li1.05Ni0.5Co0.2Mn0.3O2 , LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 , LiNi 0.8Co0.1Mn0.1O2 , etc.

なかでも、層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物が好ましく、下記組成式(F)で示される遷移金属酸化物であることがより好ましい。
Lia1Nib1Coc1d1・・・(F)
(組成式(F)中、0.9≦a1≦1.1、0.3≦b1≦0.9、0.01≦c1≦0.5、0.0≦d1≦0.5の数値を示し、0.5≦b1+c1かつb1+c1+d1=1を満たす。MはMn、Al、Mg、Zr、Fe、Ti及びErからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を表す。)
組成式(F)中、0.1≦d1≦0.5の数値を示すことが好ましい。
Among these, lithium transition metal composite oxides having a layered structure are preferred, and transition metal oxides represented by the following composition formula (F) are more preferred.
Li a1 Ni b1 Co c1 M d1 O 2 ... (F)
(In the composition formula (F), the numerical values are 0.9≦a1≦1.1, 0.3≦b1≦0.9, 0.01≦c1≦0.5, and 0.0≦d1≦0.5, and 0.5≦b1+c1 and b1+c1+d1=1 are satisfied. M represents at least one element selected from the group consisting of Mn, Al, Mg, Zr, Fe, Ti, and Er.)
In the composition formula (F), it is preferable that d1 has a value of 0.1≦d1≦0.5.

特に、下記組成式(F’)で示される遷移金属酸化物であることが好ましい。
Lia1Nib1Coc1d1・・・(F’)
(式(F’)中、0.90≦a1≦1.10、0.50≦b1≦0.98、0.01≦c1<0.50、0.01≦d1<0.50の数値を示し、b1+c1+d1=1を満たす。MはMn、Al、Mg、Zr、Fe、Ti及びErからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を表す。)
In particular, a transition metal oxide represented by the following composition formula (F') is preferable.
Li a1 Ni b1 Co c1 M d1 O 2 ... (F ')
(In formula (F'), the numerical values are 0.90≦a1≦1.10, 0.50≦b1≦0.98, 0.01≦c1<0.50, and 0.01≦d1<0.50, and b1+c1+d1=1 is satisfied. M represents at least one element selected from the group consisting of Mn, Al, Mg, Zr, Fe, Ti, and Er.)

組成式(F’)で表されるリチウム遷移金属酸化物の好適な具体例としては、例えば、LiNi0.85Co0.10Al0.05、LiNi0.80Co0.15Al0.05、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、Li1.05Ni0.50Co0.20Mn0.30、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1等が挙げられる。
各組成式中、MはMn、Alが好ましい。遷移金属酸化物の構造安定性が高まり、繰り返し充放電した際の構造劣化が抑制されるためである。
Specific examples of suitable lithium transition metal oxides represented by composition formula ( F ' ) include LiNi0.85Co0.10Al0.05O2 , LiNi0.80Co0.15Al0.05O2 , LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 , Li1.05Ni0.50Co0.20Mn0.30O2 , LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 , LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 , and the like .
In each composition formula, M is preferably Mn or Al, because this increases the structural stability of the transition metal oxide and suppresses structural deterioration during repeated charge and discharge.

〈異元素導入〉
また、リチウム遷移金属複合酸化物は、上記の組成式に含まれる元素以外の元素(異元素)が導入されてもよい。
Introduction of foreign elements
Furthermore, the lithium transition metal composite oxide may contain elements (foreign elements) other than the elements contained in the above composition formula.

〈表面被覆〉
上記正極活物質の表面に、これとは異なる組成の物質(表面付着物質)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等の酸化物、硫酸リチウム等の硫酸塩、炭酸リチウム等の炭酸塩等が挙げられ、炭酸塩であることが、上記式(A)で表される化合物、及び炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルと正極の親和性が向上するため好ましい。
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、乾燥する方法等により該正極活物質表面に付着させることができる。
表面付着物質の量としては、該正極活物質に対して質量で、下限として好ましくは1μmol/g以上であり、10μmol/g以上が好ましく、通常1mmol/g以下で用いられる。
本明細書においては、正極活物質の表面に、これとは異なる組成の物質が付着したものも「正極活物質」という。
Surface coating
The positive electrode active material may have a surface to which a substance (surface-attached substance) of a different composition is attached. Examples of the surface-attached substance include oxides such as aluminum oxide, sulfates such as lithium sulfate, and carbonates such as lithium carbonate. Carbonates are preferred because they improve the affinity between the compound represented by formula (A) and the chain carboxylate having 4 or less carbon atoms and the positive electrode.
These surface-adhering substances can be attached to the surface of the positive electrode active material, for example, by dissolving or suspending them in a solvent, adding them to the positive electrode active material by immersion, and drying.
The amount of the surface-attached substance is preferably 1 μmol/g or more, more preferably 10 μmol/g or more, and usually 1 mmol/g or less, by mass relative to the positive electrode active material.
In this specification, a positive electrode active material having a substance of a different composition attached to its surface is also referred to as a "positive electrode active material".

〈ブレンド〉
なお、これらの正極活物質は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および比率で併用してもよい。
<blend>
These positive electrode active materials may be used alone or in any combination of two or more in any ratio.

<正極の構成と作製法>
以下に、正極の構成と製造方法について述べる。本実施形態において、正極活物質を用いる正極の製造は、常法により行うことができる。即ち、正極活物質と結着剤、並びに必要に応じて導電材及び増粘剤等を乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、又はこれらの材料を液体媒体に溶解又は分散させてスラリーとして、これを正極集電体に塗布し、乾燥することにより、正極活物質層を集電体上に形成されることにより正極を得ることができる。また、例えば、上述の正極活物質をロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極としてもよい。
以下、スラリーを正極集電体に塗布・乾燥する場合について説明する。
<Positive electrode configuration and manufacturing method>
The configuration and manufacturing method of the positive electrode are described below. In this embodiment, the positive electrode using the positive electrode active material can be manufactured by a conventional method. That is, the positive electrode active material and the binder, and if necessary, the conductive material and the thickener, etc. are mixed in a dry state to form a sheet, which is then pressed onto the positive electrode current collector, or these materials are dissolved or dispersed in a liquid medium to form a slurry, which is then applied to the positive electrode current collector and dried to form a positive electrode active material layer on the current collector, thereby obtaining a positive electrode. In addition, for example, the above-mentioned positive electrode active material may be roll-formed into a sheet electrode, or may be compression-formed into a pellet electrode.
Hereinafter, the case where the slurry is applied to the positive electrode current collector and then dried will be described.

〈活物質含有量〉
正極活物質の、正極活物質層中の含有量は、通常80質量%以上98質量%以下である。
<Active material content>
The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is usually 80% by mass or more and 98% by mass or less.

〈正極活物質層の密度〉
塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ハンドプレス、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。正極活物質層の密度は、通常1.5g/cm以上であり、3.0g/cm以上であることが好ましく、3.3g/cmがさらに好ましく、また通常3.8g/cm以下である。
<Density of Positive Electrode Active Material Layer>
In order to increase the packing density of the positive electrode active material, the positive electrode active material layer obtained by coating and drying is preferably compacted by a hand press, a roller press, etc. The density of the positive electrode active material layer is usually 1.5 g/ cm3 or more, preferably 3.0 g/ cm3 or more, more preferably 3.3 g/ cm3 , and is usually 3.8 g/ cm3 or less.

〈導電材〉
導電材としては、公知の導電材を任意に用いることができる。具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料等が挙げられる。導電材は、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50質量%以下含有するように用いられる。
Conductive material
As the conductive material, any known conductive material can be used. Specific examples include metal materials such as copper and nickel. The conductive material may be used alone or in any combination and ratio of two or more. The conductive material is usually used in an amount of 0.01% by mass or more and 50% by mass or less in the positive electrode active material layer.

〈結着剤〉
正極活物質層の製造に用いる結着剤としては、特に限定されず、塗布法の場合は、電極
製造時に用いる液体媒体に対して溶解又は分散される材料であれば、その種類は特に制限されないが、耐候性、耐薬品性、耐熱性、難燃性等からポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂;ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンシアニド等のCN基含有ポリマーなどが好ましい。
また、上記のポリマーなどの混合物、変成体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体なども使用できる。なお、結着剤は、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、結着剤として樹脂を用いる場合、その樹脂の重量平均分子量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常1万以上300万以下である。分子量がこの範囲であると電極の強度が向上し、電極の形成を好適に行うことができる。
正極活物質層中の結着剤の割合は、通常0.1質量%以上80質量%以下である。
<Binding Agent>
The binder used in producing the positive electrode active material layer is not particularly limited, and in the case of a coating method, the type is not particularly limited as long as it is a material that is dissolved or dispersed in the liquid medium used in producing the electrode. In view of weather resistance, chemical resistance, heat resistance, flame retardancy, and the like, preferred are fluorine-based resins such as polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene; and CN group-containing polymers such as polyacrylonitrile and polyvinylidene cyanide.
In addition, mixtures, modified products, derivatives, random copolymers, alternating copolymers, graft copolymers, block copolymers, etc. of the above polymers can also be used. The binder may be used alone or in any combination and ratio of two or more kinds.
Furthermore, when a resin is used as a binder, the weight average molecular weight of the resin is optional as long as it does not significantly impair the effects of the present invention, but is usually from 10,000 to 3,000,000. When the molecular weight is in this range, the strength of the electrode is improved, and the electrode can be suitably formed.
The proportion of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by mass or more and 80% by mass or less.

〈液体媒体〉
スラリーを形成するための液体媒体としては、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。
Liquid medium
The liquid medium for forming the slurry is not particularly limited in type as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the thickener used as needed, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.

〈集電体〉
正極集電体の材質としては特に制限されず、公知のものを任意に用いることができる。具体例としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料が挙げられる。中でもアルミニウムが好ましい。
集電体の形状としては、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられる。これらのうち、金属薄膜が好ましい。なお、金属薄膜は適宜メッシュ状に形成してもよい。
<Current collector>
The material of the positive electrode current collector is not particularly limited, and any known material can be used. Specific examples include metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum. Among them, aluminum is preferable.
The shape of the current collector may be a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punched metal, a foamed metal, etc. Among these, a metal thin film is preferable. The metal thin film may be appropriately formed into a mesh shape.

〈正極板の厚さ〉
正極板の厚さは特に限定されないが、高容量かつ高出力の観点から、芯材の金属箔厚さを差し引いた合材層の厚さは、集電体の片面に対して通常10μm以上500μm以下である。
<Positive electrode plate thickness>
The thickness of the positive electrode plate is not particularly limited, but from the viewpoint of high capacity and high output, the thickness of the composite layer minus the thickness of the metal foil of the core material is usually 10 μm or more and 500 μm or less on one side of the current collector.

〈正極板の表面被覆〉
また、上記正極板の表面に、これとは異なる組成の物質が付着したものを用いてもよく、上述の表面付着物質と同じ物質が用いられる。
<Surface coating of positive electrode plate>
Furthermore, the positive electrode plate may have a substance of a different composition attached to its surface, and the same substance as the above-mentioned surface-attached substance may be used.

2-3.セパレータ
正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常はセパレータを介在させる。この場合、非水系電解液は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
セパレータの材料や形状については特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のものを任意に採用することができる。
2-3. Separator A separator is usually placed between the positive and negative electrodes to prevent short circuits. In this case, the non-aqueous electrolyte is usually impregnated into the separator before use.
There are no particular limitations on the material and shape of the separator, and any known material can be used as long as it does not significantly impair the effects of the present invention.

〈材料〉
セパレータの材料としては非水系電解液に対し安定な材料であれば特に制限されないが、好ましくは、例えば、アルミナや二酸化ケイ素等の酸化物類、窒化アルミや窒化ケイ素等の窒化物類、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩類、ガラス繊維からなるガラスフィルター等の無機物;ポリオレフィン等の樹脂が挙げられ、より好ましくはポリオレフィンであり、特に好ましくはポリエチレン及びポリプロピレンである。これらの材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また上記材料を積層させて用いてもよい。
<material>
The material of the separator is not particularly limited as long as it is a material stable against a non-aqueous electrolyte solution, but preferably includes, for example, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate, inorganic materials such as glass filters made of glass fibers, and resins such as polyolefins, more preferably polyolefins, and particularly preferably polyethylene and polypropylene. These materials may be used alone or in any combination and ratio of two or more. The above materials may also be used in a laminated state.

〈形態〉
形態としては特に制限されないが、好ましくは、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1~50μm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、樹脂製の結着材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てもよい。セパレータは、好ましくは、保液性に優れるため、微多孔性フィルム及び不織布である。
<form>
The form is not particularly limited, but preferably, a thin film such as a nonwoven fabric, a woven fabric, or a microporous film is used. In the thin film form, a separator having a pore size of 0.01 to 1 μm and a thickness of 1 to 50 μm is preferably used. In addition to the above independent thin film form, a separator may be used in which a composite porous layer containing the above inorganic particles is formed on the surface layer of the positive electrode and/or negative electrode using a resin binder. The separator is preferably a microporous film or a nonwoven fabric because of its excellent liquid retention.

〈空孔率〉
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90%以下である。
<Porosity>
When a porous material such as a porous sheet or nonwoven fabric is used as the separator, the porosity of the separator is not limited, but is usually 20% or more and 90% or less.

〈透気度〉
セパレータの非水系電解液電池における特性を、ガーレ値で把握することができる。ガーレ値とは、フィルム厚さ方向の空気の通り抜け難さを示し、100mlの空気が該フィルムを通過するのに必要な秒数で表される。セパレータのガーレ値は、任意ではあるが、通常10~1000秒/100mlである。
<Air permeability>
The characteristics of a separator in a non-aqueous electrolyte battery can be understood by its Gurley value. The Gurley value indicates the difficulty of air passing through the film in the thickness direction, and is expressed as the number of seconds required for 100 ml of air to pass through the film. The Gurley value of a separator is arbitrary, but is usually 10 to 1000 seconds/100 ml.

2-4.電池設計〈電極群〉
電極群は、上記の正極板と負極板とを上記のセパレータを介してなる積層構造のもの、及び上記の正極板と負極板とを上記のセパレータを介して渦巻き状に捲回した構造のもののいずれでもよい。電極群の体積が電池内容積に占める割合(以下、電極群占有率と称する)は、通常40%以上90%以下である。
2-4. Battery design (electrode group)
The electrode group may have a laminated structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are sandwiched between the separator, or a structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are spirally wound with the separator between them. 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 and 90% or less.

〈集電構造〉
電極群が前述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。電極内に複数の端子を設けて抵抗を低減する構造も好適に用いられる。電極群が前述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。
Current collection structure
In the case where the electrode group has the above-mentioned laminated structure, a structure in which the metal core parts of the electrode layers are bundled and welded to a terminal is preferably used. A structure in which multiple terminals are provided in the electrode to reduce resistance is also preferably used. In the case where the electrode group has the above-mentioned wound structure, the internal resistance can be reduced by providing multiple lead structures on each of the positive electrode and the negative electrode and bundling them to a terminal.

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

〈外装体〉
非水系電解液電池は、通常、上記の非水系電解液、負極、正極、セパレータ等を外装体(外装ケース)内に収納して構成される。この外装体に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り公知のものを任意に採用することができる。
外装ケースの材質は用いられる非水系電解液に対して安定な物質であれば特に限定されるものではないが、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。
上記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、又は、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。
<Exterior body>
A non-aqueous electrolyte battery is usually constructed by housing the above-mentioned non-aqueous electrolyte, a negative electrode, a positive electrode, a separator, etc. in an exterior body (exterior case). There are no limitations on this exterior body, and any known exterior body can be used as long as it does not significantly impair the effects of the present invention.
The material of the exterior case is not particularly limited as long as it is a substance that is stable against the non-aqueous electrolyte solution used, but from the viewpoint of weight reduction, metals such as aluminum or aluminum alloys, and laminate films are preferably used.
Examples of exterior cases using the above metals include those in which the metals are welded together by laser welding, resistance welding, or ultrasonic welding to form a sealed, airtight structure, and those in which the above metals are used with a resin gasket in between to form a crimped structure.

〈形状〉
また、外装ケースの形状も任意であり、例えば円筒型、角形、ラミネート型、コイン型
、大型等の何れであってもよい。
<shape>
The shape of the exterior case is also arbitrary, and may be, for example, cylindrical, rectangular, laminated, coin-shaped, large, or the like.

以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
本実施例及び比較例に使用した化合物を以下に示す。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
The compounds used in the present examples and comparative examples are shown below.

Figure 0007504675000004
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Figure 0007504675000005
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<実施例1>
[非水系電解液の調製]
乾燥アルゴン雰囲気下、非水溶媒としてエチレンカーボネート(以下、ECと記載)、ジメチルカーボネート(以下、DMCと記載)、及び酢酸メチル(以下、MAと記載)の混合物(体積比20:40:40)を用い、電解質として十分に乾燥させたLiPFを非水系電解液中の濃度1.3mol/Lで溶解させ、さらにビニレンカーボネート(以下、VCと記載)を非水系電解液全体に対し1.0質量%、モノフルオロエチレンカーボネート(以下、FECと記載)を非水系電解液全体に対し2.0質量%、及び化合物1を非水系電解液全体に対し3.0質量%加えて実施例1の非水系電解液を調製した。
Example 1
[Preparation of non-aqueous electrolyte]
Under a dry argon atmosphere, a mixture (volume ratio 20:40:40) of ethylene carbonate (hereinafter referred to as EC), dimethyl carbonate (hereinafter referred to as DMC), and methyl acetate (hereinafter referred to as MA) was used as a non-aqueous solvent, and LiPF 6 that had been thoroughly dried as an electrolyte was dissolved at a concentration of 1.3 mol / L in the non-aqueous electrolyte solution. Further, 1.0 mass% of vinylene carbonate (hereinafter referred to as VC) was added to the entire non-aqueous electrolyte solution, 2.0 mass% of monofluoroethylene carbonate (hereinafter referred to as FEC) was added to the entire non-aqueous electrolyte solution, and 3.0 mass% of compound 1 was added to the entire non-aqueous electrolyte solution to prepare the non-aqueous electrolyte solution of Example 1.

[正極の作製]
正極活物質としてニッケル含有遷移金属酸化物(LiNi0.85Co0.10Al0.05)97質量部と、導電材としてアセチレンブラック1.5質量部と、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)1.5質量部とを、N-メチルピロリドン溶媒中で、ディスパーザーで混合してスラリー化した。これを厚さ21μmのアルミニウム箔の両面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして正極とした。
[Preparation of Positive Electrode]
97 parts by mass of nickel-containing transition metal oxide ( LiNi0.85Co0.10Al0.05O2 ) as a positive electrode active material , 1.5 parts by mass of acetylene black as a conductive material, and 1.5 parts by mass of polyvinylidene fluoride ( PVdF ) as a binder were mixed in N-methylpyrrolidone solvent with a disperser to form a slurry. This was uniformly applied to both sides of an aluminum foil with a thickness of 21 μm, dried, and pressed to form a positive electrode.

[負極の作製]
負極活物質として天然黒鉛粉末、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)、及びバインダーとしてスチレン・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、ディスパーザーで混合してスラリー化した。このスラリーを厚さ12μmの銅箔の片面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして負極とした
。なお、乾燥後の負極において、天然黒鉛:カルボキシメチルセルロースナトリウム:スチレン・ブタジエンゴム=98:1:1の質量比となるように作製した。
[Preparation of negative electrode]
A natural graphite powder was used as the negative electrode active material, an aqueous dispersion of sodium carboxymethylcellulose (concentration of sodium carboxymethylcellulose: 1% by mass) as a thickener, and an aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (concentration of styrene-butadiene rubber: 50% by mass) as a binder, and the mixture was mixed with a disperser to form a slurry. This slurry was uniformly applied to one side of a copper foil having a thickness of 12 μm, dried, and then pressed to form a negative electrode. Note that the negative electrode after drying was prepared so that the mass ratio of natural graphite: sodium carboxymethylcellulose: styrene-butadiene rubber was 98:1:1.

[非水系電解液電池(パウチ型)の製造]
上記の正極、負極、及びポリプロピレン製のセパレータを、負極、セパレータ、正極の順に積層して電池要素を作製した。
この電池要素をアルミニウム(厚さ40μm)の両面を樹脂層で被覆したラミネートフィルムからなる袋内に正極と負極の端子が突設するように挿入した後、実施例1の非水系電解液を袋内に注入し、真空封止を行い、パウチ型電池を作製し、実施例1の非水系電解液電池とした。
[Manufacture of non-aqueous electrolyte battery (pouch type)]
The above positive electrode, negative electrode, and polypropylene separator were laminated in this order to prepare a battery element.
This battery element was inserted into a bag made of a laminate film in which both sides of aluminum (40 μm thick) were covered with a resin layer so that the positive and negative terminals were protruding, and then the nonaqueous electrolyte of Example 1 was injected into the bag and vacuum sealed to prepare a pouch-type battery, which was the nonaqueous electrolyte battery of Example 1.

<実施例2>
乾燥アルゴン雰囲気下、非水溶媒としてEC、DMC、EMC、及びMAの混合物(体積比20:60:10:10)を用い、電解質として十分に乾燥させたLiPFを非水系電解液中の濃度1.3mol/Lで溶解させ、さらにVCを非水系電解液全体に対し1.0質量%、FECを非水系電解液全体に対し2.0質量%、及び化合物1を非水系電解液全体に対し0.3質量%加えて実施例2の非水系電解液を調製した。
実施例2の非水系電解液を用いた以外は実施例1と同様にして実施例2の非水系電解液電池を作製した。
Example 2
In a dry argon atmosphere, a mixture of EC, DMC, EMC, and MA (volume ratio 20:60:10:10) was used as a non-aqueous solvent, and LiPF6 that had been thoroughly dried was dissolved as an electrolyte at a concentration of 1.3 mol/L in the non-aqueous electrolyte solution. Further, VC was added in an amount of 1.0 mass% relative to the entire non-aqueous electrolyte solution, FEC was added in an amount of 2.0 mass% relative to the entire non-aqueous electrolyte solution, and Compound 1 was added in an amount of 0.3 mass% relative to the entire non-aqueous electrolyte solution to prepare a non-aqueous electrolyte solution of Example 2.
A nonaqueous electrolyte battery of Example 2 was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the nonaqueous electrolyte of Example 2 was used.

<実施例3>
乾燥アルゴン雰囲気下、非水溶媒としてEC、DMC、EMC、及びプロピオン酸メチル(以下、MPと記載)の混合物(体積比20:60:10:10)を用い、電解質として十分に乾燥させたLiPFを非水系電解液中の濃度1.3mol/Lで溶解させ、さらにVCを非水系電解液全体に対し1.0質量%、FECを非水系電解液全体に対し2.0質量%、及び化合物1を非水系電解液全体に対し3.0質量%加えて実施例3の非水系電解液を調製した。
実施例3の非水系電解液を用いた以外は実施例1と同様にして実施例3の非水系電解液電池を作製した。
Example 3
Under a dry argon atmosphere, a mixture of EC, DMC, EMC, and methyl propionate (hereinafter referred to as MP) (volume ratio 20:60:10:10) was used as a non-aqueous solvent, and LiPF 6 that had been thoroughly dried was dissolved as an electrolyte at a concentration of 1.3 mol/L in the non-aqueous electrolyte solution. Further, VC was added in an amount of 1.0% by mass relative to the entire non-aqueous electrolyte solution, FEC was added in an amount of 2.0% by mass relative to the entire non-aqueous electrolyte solution, and Compound 1 was added in an amount of 3.0% by mass relative to the entire non-aqueous electrolyte solution to prepare a non-aqueous electrolyte solution of Example 3.
A nonaqueous electrolyte battery of Example 3 was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the nonaqueous electrolyte of Example 3 was used.

<比較例1>
化合物1の非水系電解液全体に対する含有量を2.0質量%とし、酢酸メチルの代わりにDMCを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1の非水系電解液電池を作製した。
<Comparative Example 1>
A nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1, except that the content of Compound 1 relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte was 2.0 mass % and DMC was used instead of methyl acetate.

<比較例2>
化合物1の非水系電解液全体に対する含有量を4.0質量%としたこと以外は、比較例1と同様にして、比較例2の非水系電解液電池を作製した。
<Comparative Example 2>
A nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 2 was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1, except that the content of Compound 1 relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte was 4.0 mass %.

<比較例3>
化合物1を添加しないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例3の非水系電解液電池を作製した。
<Comparative Example 3>
A nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 3 was fabricated in the same manner as in Example 1, except that Compound 1 was not added.

<比較例4>
化合物1の代わりに化合物2を非水系電解液全体に対する含有量を3.0質量%として加えたこと以外は、実施例2と同様にして、比較例4の非水系電解液電池を作製した。
<Comparative Example 4>
A nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 4 was produced in the same manner as in Example 2, except that Compound 2 was added in place of Compound 1 so that the content thereof was 3.0 mass % relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte.

<比較例5>
化合物1の代わりに化合物2を非水系電解液全体に対する含有量を3.0質量%として加えたこと以外は、実施例3と同様にして、比較例5の非水系電解液電池を作製した。
<Comparative Example 5>
A nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 5 was produced in the same manner as in Example 3, except that Compound 2 was added in place of Compound 1 such that the content thereof was 3.0 mass % relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte.

<非水系電解液電池の評価>
[レート特性]
作製した上記各非水系電解液電池を、電極間の密着性を高めるためにガラス板で挟んだ状態で、25℃において、0.05Cに相当する定電流で4時間充電を行い、0.2Cの定電流で2.5Vまで放電した。ここで、1Cとは電池の基準容量を1時間で放電する電流値を表し、0.5Cとはその1/2倍の電流値を、また0.2Cとはその1/5の電流値を表す。
次に0.1Cに相当する定電流で4.1Vまで充電し、0.2Cの定電流で2.5Vまで放電し、さらに0.2Cに相当する定電流で4.1Vまで充電し、0.2Cの定電流で2.5Vまで放電し、その後、0.2Cで4.1Vまで定電流-定電圧充電(0.05Cカット)した。その後、45℃で、3日間経過した後、0.2Cの定電流で2.5Vまで放電した。その後、充電条件を0.2Cで4.2Vまで定電流-定電圧充電(0.05Cカット)することに統一して、2.5Vまでの1C放電容量と0.05C放電容量を測定した。100×(1C放電容量/0.05C放電容量)をレート特性とした。実施例1~3、比較例1~5の組成及びレート特性の評価結果を表1に示す。
<Evaluation of non-aqueous electrolyte batteries>
[Rate characteristics]
Each of the nonaqueous electrolyte batteries thus fabricated was sandwiched between glass plates to enhance adhesion between the electrodes, and charged at 25° C. for 4 hours at a constant current equivalent to 0.05 C, and then discharged to 2.5 V at a constant current of 0.2 C. Here, 1 C represents the current value at which the battery's reference capacity is discharged in 1 hour, 0.5 C represents 1/2 that current value, and 0.2 C represents 1/5 that current value.
Next, the battery was charged to 4.1 V at a constant current equivalent to 0.1 C, discharged to 2.5 V at a constant current of 0.2 C, further charged to 4.1 V at a constant current equivalent to 0.2 C, discharged to 2.5 V at a constant current of 0.2 C, and then constant current-constant voltage charging (0.05 C cut) was performed at 0.2 C to 4.1 V. After that, after 3 days at 45 ° C, the battery was discharged to 2.5 V at a constant current of 0.2 C. Thereafter, the charging conditions were unified to constant current-constant voltage charging (0.05 C cut) to 4.2 V at 0.2 C, and the 1 C discharge capacity and 0.05 C discharge capacity up to 2.5 V were measured. 100 × (1 C discharge capacity / 0.05 C discharge capacity) was used as the rate characteristic. Table 1 shows the composition and rate characteristic evaluation results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5.

[高温保存後の低温における負極抵抗]
上記レート特性の測定後に、再び4.2Vまで充電し、85℃で、3日間静置した。その後0.2Cの定電流で2.5Vまで放電し、0.2Cで4.2Vまで定電流-定電圧充電(0.05Cカット)した後、0℃において、電圧の振幅を10mV、周波数を0.1~20000Hzの範囲で、開回路電圧での交流インピーダンスを測定した。周波数15.9Hzにおける虚部を低温における負極抵抗とした。低温における負極抵抗が小さいほど負極におけるリチウムカチオンの受け入れがスムーズになり、リチウム電析などを抑えることが期待できる。実施例1、比較例1~3の組成及び低温における負極抵抗の評価結果を表1に示す。
[Negative electrode resistance at low temperature after high temperature storage]
After measuring the rate characteristics, the battery was charged again to 4.2 V and left at 85 ° C. for 3 days. The battery was then discharged to 2.5 V at a constant current of 0.2 C, and charged at a constant current and constant voltage of 0.2 C to 4.2 V (0.05 C cut), and then the AC impedance was measured at an open circuit voltage at 0 ° C., with a voltage amplitude of 10 mV and a frequency in the range of 0.1 to 20,000 Hz. The imaginary part at a frequency of 15.9 Hz was taken as the negative electrode resistance at low temperatures. The smaller the negative electrode resistance at low temperatures, the smoother the acceptance of lithium cations at the negative electrode, and it is expected that lithium electrodeposition and the like can be suppressed. Table 1 shows the evaluation results of the compositions of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 and the negative electrode resistance at low temperatures.

Figure 0007504675000006
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表1から、式(A)で表される化合物、及び炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルを含有する非水系電解液を用いた場合(実施例1~3)は、そうでない場合(比較例1~5)に比べて、非水系電解液電池のレート特性と、高温保存後の低温における負極抵抗を同時に改善できることが明らかである。 From Table 1, it is clear that when a nonaqueous electrolyte containing a compound represented by formula (A) and a chain carboxylic acid ester having 4 or less carbon atoms is used (Examples 1 to 3), the rate characteristics of the nonaqueous electrolyte battery and the negative electrode resistance at low temperatures after high-temperature storage can be improved at the same time, compared to when they are not used (Comparative Examples 1 to 5).

<実施例4>
乾燥アルゴン雰囲気下、非水溶媒としてEC、DMC、EMC、及びMAの混合物(体積比20:60:10:10)を用い、電解質として十分に乾燥させたLiPFを非水系電解液中の濃度1.3mol/Lで溶解させ、さらにVCを非水系電解液全体に対し1.0質量%、FECを非水系電解液全体に対し2.0質量%、及び化合物1を非水系電解
液全体に対し0.5質量%加えて実施例4の非水系電解液を調製した。実施例4の非水系電解液を用いた以外は実施例1と同様にして実施例4の非水系電解液電池を作製した。
Example 4
Under a dry argon atmosphere, a mixture of EC, DMC, EMC, and MA (volume ratio 20:60:10:10) was used as a non-aqueous solvent, and LiPF 6 , which had been thoroughly dried as an electrolyte, was dissolved at a concentration of 1.3 mol / L in the non-aqueous electrolyte solution, and VC was added at 1.0 mass% relative to the entire non-aqueous electrolyte solution, FEC at 2.0 mass% relative to the entire non-aqueous electrolyte solution, and Compound 1 at 0.5 mass% relative to the entire non-aqueous electrolyte solution to prepare the non-aqueous electrolyte solution of Example 4. A non-aqueous electrolyte battery of Example 4 was produced in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte solution of Example 4 was used.

<実施例5>
化合物1の非水系電解液全体に対する含有量を0.3質量%としたこと以外は、実施例4と同様にして、実施例5の非水系電解液電池を作製した。
Example 5
A nonaqueous electrolyte battery of Example 5 was produced in the same manner as in Example 4, except that the content of Compound 1 relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte was 0.3 mass %.

<実施例6>
化合物1の非水系電解液全体に対する含有量を3.0質量%とし、酢酸メチルの代わりにMPを用いたこと以外は、実施例4と同様にして、実施例6の非水系電解液電池を作製した。
Example 6
A nonaqueous electrolyte battery of Example 6 was produced in the same manner as in Example 4, except that the content of Compound 1 relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte was 3.0 mass % and MP was used instead of methyl acetate.

<比較例6>
化合物1の代わりに化合物2を非水系電解液全体に対する含有量を3.0質量%として加えたこと以外は、実施例4と同様にして、比較例6の非水系電解液電池を作製した。
<Comparative Example 6>
A nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 6 was produced in the same manner as in Example 4, except that Compound 2 was added in place of Compound 1 such that the content thereof was 3.0 mass % relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte.

<比較例7>
化合物1の代わりに化合物2を非水系電解液全体に対する含有量を3.0質量%として用いたこと以外は、実施例6と同様にして、比較例7の非水系電解液電池を作製した。
<Comparative Example 7>
A nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 7 was produced in the same manner as in Example 6, except that Compound 2 was used in place of Compound 1 in a content of 3.0 mass % relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte.

<非水系電解液電池の評価>
[高温保存後のOCV]
作製した上記各非水系電解液電池を、電極間の密着性を高めるためにガラス板で挟んだ状態で、25℃において、0.05Cに相当する定電流で4時間充電を行い、0.2Cの定電流で2.5Vまで放電した。ここで、1Cとは電池の基準容量を1時間で放電する電流値を表し、0.5Cとはその1/2倍の電流値を、また0.2Cとはその1/5の電流値を表す。
次に0.1Cに相当する定電流で4.1Vまで充電し、0.2Cの定電流で2.5Vまで放電し、さらに0.2Cに相当する定電流で4.1Vまで充電し、0.2Cの定電流で2.5Vまで放電し、その後、0.2Cで4.1Vまで定電流-定電圧充電(0.05Cカット)した。その後、45℃で、3日間経過した後、0.2Cの定電流で2.5Vまで放電した。その後、充電条件を0.2Cで4.2Vまで定電流-定電圧充電(0.05Cカット)することに統一して、2.5Vまでの1C放電容量と0.05C放電容量を測定した。その後、再び4.2Vまで充電し、85℃で、3日静置した。その後、25℃に冷却した後、開回路電圧を測定した。比較例6の電圧を基準の0Vとし、実施例4~6、および比較例7と比較例6との開回路電圧の差を高温保存後のOCV(ΔV)として表2に示す。なお、高温保存後のOCVが高いほど、高温放置時の自己放電が抑えられ、所望の電力容量を取り出せることを意味する。
<Evaluation of non-aqueous electrolyte batteries>
[OCV after high temperature storage]
Each of the nonaqueous electrolyte batteries thus fabricated was sandwiched between glass plates to enhance adhesion between the electrodes, and charged at a constant current equivalent to 0.05 C for 4 hours at 25° C., and then discharged to 2.5 V at a constant current of 0.2 C. Here, 1 C represents the current value at which the battery's reference capacity is discharged in 1 hour, 0.5 C represents 1/2 that current value, and 0.2 C represents 1/5 that current value.
Next, the battery was charged to 4.1 V at a constant current equivalent to 0.1 C, discharged to 2.5 V at a constant current of 0.2 C, further charged to 4.1 V at a constant current equivalent to 0.2 C, discharged to 2.5 V at a constant current of 0.2 C, and then constant current-constant voltage charging (0.05 C cut) was performed at 0.2 C to 4.1 V. After that, after 3 days at 45 ° C, it was discharged to 2.5 V at a constant current of 0.2 C. Thereafter, the charging conditions were unified to constant current-constant voltage charging (0.05 C cut) to 4.2 V at 0.2 C, and the 1 C discharge capacity and 0.05 C discharge capacity up to 2.5 V were measured. After that, it was charged again to 4.2 V and left at 85 ° C for 3 days. After that, it was cooled to 25 ° C, and the open circuit voltage was measured. The voltage of Comparative Example 6 is taken as the reference voltage of 0 V, and the difference in open circuit voltage between Comparative Example 6 and Examples 4 to 6 and Comparative Example 7 is shown as the OCV (ΔV) after high-temperature storage in Table 2. Note that a higher OCV after high-temperature storage means that self-discharge during high-temperature storage is more suppressed, and a desired power capacity can be obtained.

[容量残存率]
実施例4~6、比較例6及び比較例7の非水系電解液電池について、高温保存後のOCVを測定した後、0.2Cの定電流で2.5Vまで放電した。この放電容量を高温保存前の0.2C容量で割って、100を掛けた値を容量残存率(%)として表2に示す。なお、容量残存率が高いほど、高温放置時の自己放電が抑えられ、所望の電力容量を取り出せることを意味する。
[Remaining capacity rate]
For the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 6 and 7, the OCV after high-temperature storage was measured, and then the batteries were discharged to 2.5 V at a constant current of 0.2 C. This discharge capacity was divided by the 0.2 C capacity before high-temperature storage, and multiplied by 100 to obtain the remaining capacity rate (%) shown in Table 2. Note that a higher remaining capacity rate means that self-discharge during high-temperature storage is more suppressed, and a desired power capacity can be obtained.

[高温保存後の低温における負極抵抗]
容量残存率を測定した後、0.2Cで4.2Vまで定電流-定電圧充電(0.05Cカット)した後、0℃において、電圧の振幅を10mV、周波数を0.1~20000Hzの範囲で、開回路電圧での交流インピーダンスを測定した。周波数15.9Hzにおける
虚部を低温における負極抵抗とした。比較例6を100とした場合の実施例4~6及び比較例7の相対値(%)を表2に示す。低温における負極抵抗が小さいほど負極におけるリチウムカチオンの受け入れがスムーズになり、リチウム電析などを抑えることが期待できる。
[Negative electrode resistance at low temperature after high temperature storage]
After measuring the capacity residual rate, constant current-constant voltage charging (0.05C cut) was performed at 0.2C up to 4.2V, and then AC impedance was measured at 0°C, with a voltage amplitude of 10mV and a frequency range of 0.1 to 20000Hz, at open circuit voltage. The imaginary part at a frequency of 15.9Hz was taken as the negative electrode resistance at low temperature. Table 2 shows the relative values (%) of Examples 4 to 6 and Comparative Example 7 when Comparative Example 6 is taken as 100. The smaller the negative electrode resistance at low temperature, the smoother the acceptance of lithium cations in the negative electrode, and it is expected that lithium electrodeposition and the like can be suppressed.

Figure 0007504675000007
Figure 0007504675000007

表2から、式(A)で表される化合物、及び炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルを含有する非水系電解液を用いた場合(実施例4~6)は、そうでない場合(比較例6~7)に比べて、非水系電解液電池の高温保存後OCVの低下を抑制し、高温保存後の低温における負極抵抗を低減し、高温保存後の容量残存率の低下を抑制できることが明らかである。 From Table 2, it is clear that when a nonaqueous electrolyte containing a compound represented by formula (A) and a chain carboxylic acid ester having 4 or less carbon atoms is used (Examples 4 to 6), the decrease in OCV after high-temperature storage of a nonaqueous electrolyte battery is suppressed, the negative electrode resistance at low temperatures after high-temperature storage is reduced, and the decrease in the remaining capacity rate after high-temperature storage can be suppressed compared to when not using the compound represented by formula (A) and a chain carboxylic acid ester having 4 or less carbon atoms (Comparative Examples 6 to 7).

Claims (5)

金属イオンを吸蔵及び放出しうる正極並びに負極を備える非水系電解液電池用の非水系電解液であって、該非水系電解液がアルカリ金属塩及び非水溶媒とともに、(1)非水系電解液の全量に対して0.001質量%以上5質量%以下の下記式(A)で表される化合物、及び(2)非水系電解液の溶媒全量に対して5体積%以上90体積%以下の炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルを含有することを特徴とする非水系電解液。
Figure 0007504675000008

(式(A)中、R~Rのすべてが水素原子である。)
A nonaqueous electrolyte solution for a nonaqueous electrolyte battery having a positive electrode and a negative electrode capable of absorbing and releasing metal ions, the nonaqueous electrolyte solution containing, together with an alkali metal salt and a nonaqueous solvent, (1) a compound represented by the following formula (A) in an amount of 0.001 mass % or more and 5 mass % or less, based on a total amount of the nonaqueous electrolyte solution, and (2) a chain carboxylate ester having 4 or less carbon atoms in an amount of 5 volume % or more and 90 volume % or less, based on a total amount of the solvent of the nonaqueous electrolyte solution:
Figure 0007504675000008

(In formula (A), all of R 1 to R 5 are hydrogen atoms.)
前記炭素数4以下の鎖状カルボン酸エステルは酢酸メチルであることを特徴とする請求項1に記載の非水系電解液。 The nonaqueous electrolyte solution according to claim 1, characterized in that the chain carboxylic acid ester having 4 or less carbon atoms is methyl acetate. 更に、炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネートおよびフッ素原子を有する環状カーボネートからなる群より選ばれる1種以上の化合物を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の非水系電解液。 3. The nonaqueous electrolyte solution according to claim 1, further comprising one or more compounds selected from the group consisting of cyclic carbonates having a carbon-carbon unsaturated bond and cyclic carbonates having a fluorine atom. 前記、炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネートおよびフッ素原子を有する環状カーボネートからなる群より選ばれる1種以上の化合物の総含有量が、非水系電解液の全量に対して0.001質量%以上5質量%以下である、請求項に記載の非水系電解液。 The nonaqueous electrolyte solution according to claim 3, wherein a total content of the one or more compounds selected from the group consisting of cyclic carbonates having a carbon-carbon unsaturated bond and cyclic carbonates having a fluorine atom is 0.001% by mass or more and 5% by mass or less with respect to a total amount of the nonaqueous electrolyte solution. リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な正極と、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極と、非水系電解液とを備えた非水系電解液電池であって、該非水系電解液が、請求項1乃至のいずれか一項に記載の非水系電解液であることを特徴とする、非水系電解液電池。
5. A nonaqueous electrolyte battery comprising a positive electrode capable of absorbing and releasing lithium ions, a negative electrode capable of absorbing and releasing lithium ions, and a nonaqueous electrolyte, wherein the nonaqueous electrolyte is the nonaqueous electrolyte according to claim 1 .
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