JPH08167426A - Lithium secondary battery - Google Patents

Lithium secondary battery

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JPH08167426A
JPH08167426A JP6338286A JP33828694A JPH08167426A JP H08167426 A JPH08167426 A JP H08167426A JP 6338286 A JP6338286 A JP 6338286A JP 33828694 A JP33828694 A JP 33828694A JP H08167426 A JPH08167426 A JP H08167426A
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JP
Japan
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solvent
carbonate
propylene carbonate
negative electrode
electrolytic solution
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JP6338286A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Nakano
憲二 中野
Masahiro Yamamoto
真裕 山本
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Furukawa Battery Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Battery Co Ltd
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Publication date
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PURPOSE: To obtain a lithim secondary battery having large energy density by improving charge and discharge efficiency of a negative electrode in the initial stage of a cycle. CONSTITUTION: A lithium secondary battery is composed of a negative electrode using one kind or two or more kinds selected from a group composed of a carbon material capable of electrochemically storing and releasing a lithium ion as an active material, a positive electrode capable of storing and releasing a lithium ion and organic electrolyte. A solvent of the organic electrolyte is composed of a mixed solvent mixed with a material having a propylene carbonate structure that at least one or more hydrogen atoms are substituted with a fluorine atom or a dimethyl carbonate or the like. Charge and discharge efficiency in the initial stage of a cycle of the negative electrode is improved, and a battery whose energy density is improved can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は負極活物質として、電気
化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出できる炭素材料か
らなる群より選択される1種又は2種以上を用いてなる
リチウム二次電池の改良に関するものであり、特に有機
電解液溶媒を改良し、従来型電解液を用いたこの種のリ
チウム二次電池に比べ、サイクル初期に於ける負極炭素
材料の充放電効率を向上させ、大きなエネルギー密度を
有するリチウム二次電池のエネルギー密度を提供するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium secondary battery comprising, as a negative electrode active material, one or more selected from the group consisting of carbon materials capable of electrochemically absorbing and releasing lithium ions. It is related to the improvement, especially compared with this type of lithium secondary battery using a conventional electrolyte by improving the organic electrolyte solvent, improving the charge and discharge efficiency of the negative electrode carbon material at the beginning of the cycle, and increasing the energy consumption. An energy density of a lithium secondary battery having a density is provided.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のエレクトロニクス分野の急速な進
展により、電子機器の高性能化、小型化、ポータブル化
が進み、これら電子機器に使用される再充電可能な高エ
ネルギー密度二次電池の要求が強まっている。
2. Description of the Related Art In recent years, rapid progress in the electronics field has led to higher performance, smaller size, and more portable electronic devices, which has led to the demand for rechargeable high energy density secondary batteries used in these electronic devices. I'm getting stronger.

【0003】これらの電子機器に搭載される従来の二次
電池としては、鉛蓄電池、ニツケル−カドミウム蓄電
池、ニツケル−水素蓄電池が挙げられるが、これらの電
池では放電電圧が低く、エネルギー密度の高い電池を得
ると言う点では末だ不十分である。最近、金属リチウム
やリチウム合金或いは電気化学的にリチウムイオンを吸
蔵・放出できる炭素材料を負極活物質に用い、種々の正
極と組み合わせたリチウム二次電池が研究開発されてお
り、一部では実用化されている。この種の電池は電池電
圧が高く、前記従来の電池に比べ重量或いは体積あたり
のエネルギー密度が大きい二次電池として、今後最も期
待されている電池である。
Conventional secondary batteries mounted on these electronic devices include lead storage batteries, nickel-cadmium storage batteries and nickel-hydrogen storage batteries. These batteries have low discharge voltage and high energy density. In terms of getting Recently, research and development of lithium secondary batteries using metallic lithium, lithium alloys, or carbon materials capable of electrochemically absorbing and desorbing lithium ions as the negative electrode active material and combining them with various positive electrodes have been carried out. Has been done. This type of battery is the most promising battery in the future as a secondary battery having a high battery voltage and a higher energy density per weight or volume than the conventional battery.

【0004】この種の二次電池は当初、負極に金属リチ
ウム、或いはリチウム合金を用いた系で検討されていた
が、金属リチウム或いはリチウム合金を用いた負極は、
充放電効率、微粉化、デンドライト生成等に問題があ
り、一部を除き実用化には至っていないのが現状であ
る。しかしながら、最近、リチウムイオンを電気化学的
に吸蔵・放出できる炭素材料を負極に用いることが提案
されている。この種の材料を用いた負極は金属リチウ
ム、或いはリチウム合金を用いた負極と比較し、サイク
ル全体で見た平均充放電効率が高いため、充放電可逆性
に優れたリチウム二次電池が構成できる。又、この種の
材料を負極活物質に用いた電池では、その電池内に金属
リチウムが析出することがなく、安全性の高いリチウム
二次電池が構成でき、現在、リチウム含有複合酸化物か
らなる正極と組み合わされ商品化されるに至った。
Initially, this type of secondary battery was studied in a system using metallic lithium or a lithium alloy for the negative electrode, but a negative electrode using metallic lithium or a lithium alloy is
There are problems in charge and discharge efficiency, pulverization, dendrite formation, etc., and at present, except for some, it has not been put to practical use. However, recently, it has been proposed to use a carbon material capable of electrochemically absorbing and desorbing lithium ions for the negative electrode. The negative electrode using this type of material has a higher average charge / discharge efficiency over the entire cycle as compared with the negative electrode using metallic lithium or a lithium alloy, and thus a lithium secondary battery having excellent charge / discharge reversibility can be constructed. . Further, in a battery using this kind of material as a negative electrode active material, a highly safe lithium secondary battery can be constructed without metal lithium being deposited in the battery, and it is now composed of a lithium-containing composite oxide. It was commercialized in combination with the positive electrode.

【0005】この負極活物質にリチウムイオンを電気化
学的に吸蔵・放出できる炭素材料を用いたリチウム二次
電池に使用される電解液には、現在、プロピレンカーボ
ネート等の高い誘電率を有する環状エステル系溶媒とジ
エチルカーボネート等の低粘度な溶媒との混合溶媒を主
成分とする非水混合溶媒にLiPF等のリチウム塩を
溶解させたもの等が用いられている。
As an electrolyte used in a lithium secondary battery using a carbon material capable of electrochemically absorbing and desorbing lithium ions as the negative electrode active material, a cyclic ester having a high dielectric constant such as propylene carbonate is currently used. A non-aqueous mixed solvent containing a mixed solvent of a system solvent and a low-viscosity solvent such as diethyl carbonate as a main component and a lithium salt such as LiPF 6 dissolved therein is used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】負極活物質にリチウム
イオンを電気化学的に吸蔵・放出できる炭素材料を用い
たリチウム二次電池は、金属リチウム或いはリチウム合
金を負極活物質に用いたリチウム二次電池に比べサイク
ル寿命は大幅に向上し、又、リチウムデンドライトの生
成に依る短絡の危険性が極めて低いことから高性能二次
電池として大きな期待をもたれている。しかしながら、
ここて用いられる負極炭素材料の充放電効率はサイクル
全体の平均て見た場合95%以上と、金属リチウム或い
はリチウム合金を用いた場合と比較し高い値を示すもの
の、サイクル初期ではこれほど高い値は得られなていな
い。そして負極の低い充放電効率は、この種のリチウム
二次電池のサイクル進行に依る容量低下を招くだけでは
なく、負極容量が正極容量を大きく下回った場合、充電
時に負極活物質表面に金属リチウムが電析し、この種の
リチウム二次電池の安全性は著しく低下する。この様に
サイクル寿命や安全性の低下を抑制する為、この炭素材
料のサイクル初期での容量ロス分を電池製造時にあらか
じめ付加する手法がとられている。しかしながら、この
手法は電池のエネルギー密度を犠牲にするものである。
この傾向は炭素材料の結晶化度が高い程顕著である。
A lithium secondary battery using a carbon material capable of electrochemically absorbing and desorbing lithium ions as a negative electrode active material is a lithium secondary battery using metallic lithium or a lithium alloy as the negative electrode active material. The cycle life is significantly longer than that of the battery, and the risk of short circuit due to the generation of lithium dendrite is extremely low, and therefore it is expected to be a high-performance secondary battery. However,
The charging / discharging efficiency of the negative electrode carbon material used here is 95% or more when viewed on average over the entire cycle, which is a high value as compared with the case where metallic lithium or a lithium alloy is used, but such a high value at the beginning of the cycle. Has not been obtained. And the low charge and discharge efficiency of the negative electrode not only causes the capacity to decrease due to the progress of the cycle of this type of lithium secondary battery, but when the negative electrode capacity is significantly lower than the positive electrode capacity, metallic lithium is deposited on the surface of the negative electrode active material during charging. Electrodeposition will occur, and the safety of this type of lithium secondary battery will be significantly reduced. As described above, in order to suppress deterioration of cycle life and safety, a method of previously adding a capacity loss amount of the carbon material at the beginning of the cycle at the time of manufacturing a battery is adopted. However, this approach comes at the expense of battery energy density.
This tendency is more remarkable as the crystallinity of the carbon material is higher.

【0007】この負極炭素材料の充放電効率を向上させ
ることを目的とした電解液に於ける改良としては、高誘
電率溶媒に、プロピレンカーボネートに換えエチレンカ
ーボネートを用いることが検討されているが、エチレン
カーボネートは凝固点が36.4℃と高く、室温で固体
であるため、取り扱いに難があり、この手法は工業的価
値は決して高くないと考える。
As an improvement in the electrolytic solution for the purpose of improving the charge / discharge efficiency of the negative electrode carbon material, it has been studied to use ethylene carbonate instead of propylene carbonate as the high dielectric constant solvent. Since ethylene carbonate has a high freezing point of 36.4 ° C. and is a solid at room temperature, it is difficult to handle, and it is considered that this method has no high industrial value.

【0008】本発明は、負極活物質にリチウムイオンを
電気化学的に吸蔵・放出できる炭素材料を用いたリチウ
ム二次電池に於いて、従来の電解液を使用したこの種の
電池に比べ、サイクル初期での負極の充放電効率を向上
させ、取り扱いも容易な有機電解液溶媒を提供し、従来
の電解液を使用したこの種の電池に比べ、大きなエネル
ギー密度を有するリチウム二次電池を提供するものであ
る。
The present invention relates to a lithium secondary battery using a carbon material capable of electrochemically absorbing and desorbing lithium ions as a negative electrode active material, as compared with a battery of this type using a conventional electrolytic solution. Provide an organic electrolyte solvent that improves the charge and discharge efficiency of the negative electrode in the initial stage, is easy to handle, and provides a lithium secondary battery having a larger energy density than this type of battery using a conventional electrolyte. It is a thing.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明では、前記課題を
解決する手段として、電気化学的にリチウムイオンを吸
蔵・放出できる炭素材料からなる群より選択される1種
又は2種以上を活物質とする負極と、電気化学的にリチ
ウムイオンを吸蔵・放出できる物質からなる群より選択
される1種又は2種以上を活物質とする正極と、有機電
解液からなるリチウム二次電池に於いて、前記有機電解
液が溶媒として6個の水素の内、少なくとも1個以上の
水素をフッ素に置換したプロピレンカーボネートの1種
又は2種以上を有することを特徴としている。
Means for Solving the Problems In the present invention, as a means for solving the above problems, one or more active materials selected from the group consisting of carbon materials capable of electrochemically absorbing and desorbing lithium ions are used. A lithium secondary battery comprising an organic electrolyte, and a negative electrode having the following formula, a positive electrode having as active material one or more selected from the group consisting of substances capable of electrochemically absorbing and releasing lithium ions, The above-mentioned organic electrolytic solution is characterized in that it has, as a solvent, one or two or more kinds of propylene carbonate in which at least one or more hydrogens out of six hydrogens are replaced with fluorine.

【0010】ここで言う6個の水素の内、少なくとも1
個以上の水素をフッ素に置換したプロピレンカーボネー
ト(以下、フッ素置換プロピレンカーボネートと示す)
とは、化1に示される構造式で表される有機化合物で、
例えば、3−フロロ−プロピレンカーボネート、4−フ
ロロ−プロピレンカーボネート、3−ジフロロ−プロピ
レンカーボネート、3−フロロ−4−フロロープロピレ
ンカーボネート、3−ジフロロ−4−フロロ−プロピレ
ンカーボネート、4−トリフロロメチル−エチレンカー
ボネート、4−トリフロロメチル−3−フロロ−エチレ
ンカーボネート、4−トリフロロメチル−4−フロロ−
エチレンカーボネート、4−トリフロロメチル−3−ジ
フロロ−エチレンカーボネート、4−トリフロロメチル
−3−フロロ−4−フロロ−エチレンカーボネート、パ
−フロロ−プロピレンカーボネート等である。
At least one of the six hydrogens referred to here
Propylene carbonate in which at least one hydrogen has been replaced by fluorine (hereinafter referred to as fluorine-substituted propylene carbonate)
Is an organic compound represented by the structural formula shown in Chemical formula 1,
For example, 3-fluoro-propylene carbonate, 4-fluoro-propylene carbonate, 3-difluoro-propylene carbonate, 3-fluoro-4-fluoropropylene carbonate, 3-difluoro-4-fluoro-propylene carbonate, 4-trifluoromethyl- Ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-3-fluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-4-fluoro-
Examples thereof include ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-3-difluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-3-fluoro-4-fluoro-ethylene carbonate, and perfluoro-propylene carbonate.

【0011】[0011]

【化1】 Embedded image

【0012】フッ素置換プロピレンカーボネートは単独
で用いても、リチウム二次電池の負極炭素材料と電解液
の反応の抑制に効果があるが、上記フッ素置換プロピレ
ンカーボネートを第1溶媒とし、第2溶媒として他の溶
媒と混合して用いることもでき、特に限定されるもので
はないが、例えば、テトラヒドロフラン、アルキルテト
ラヒドロフラン、ジアルキルテトラヒドロフラン、アル
コキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロ
フラン、1,3−ジオキソラン、アルキル−1,3−ジ
オキソラン、1,4−ジオキソラン等の環状エーテル
類、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエ
タン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキ
ルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテ
ル、トリエチレングリコール−ジアルキルエーテル、テ
トラエチレングリコールジアルキルエーテル等の鎖状エ
ーテル類、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボ
ネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボ
ネート、メチルブチルカーボネート、エチルプロピルカ
ーボネート、エチルブチルカーボネート、ジプロピルカ
ーボネート、ブチルプロピルカーボネート、ジブチルカ
ーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸
ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル等の鎖状エ
ステル類などのフッ素置換プロピレンカーボネートより
低粘度な溶媒と混合して用いた場合、混合溶媒全体の粘
度が下がり、高率充放電性にも優れた電解液溶媒が得ら
れる。特に、ジメチルカーボネート、メチルエチルカー
ボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカー
ボネート、メチルブチルカーボネートからなる群より選
択される1種又は2種以上とフッ素置換プロピレンカー
ボネートの1種又は2種以上とを混合した場合、負極炭
素材料との反応性の低い、高率充放電特性にも優れた有
機電解液用溶媒が得られる。
Even if the fluorine-substituted propylene carbonate is used alone, it is effective in suppressing the reaction between the negative electrode carbon material of the lithium secondary battery and the electrolytic solution, but the fluorine-substituted propylene carbonate is used as the first solvent and the second solvent. It may be used as a mixture with other solvent, and is not particularly limited, but for example, tetrahydrofuran, alkyltetrahydrofuran, dialkyltetrahydrofuran, alkoxytetrahydrofuran, dialkoxytetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, alkyl-1,3- Cyclic ethers such as dioxolane and 1,4-dioxolane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, diethylene glycol dialkyl ether, triethylene glycol Chain ethers such as polyol-dialkyl ether, tetraethylene glycol dialkyl ether, etc., dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl butyl carbonate, ethyl propyl carbonate, ethyl butyl carbonate, dipropyl carbonate, butyl propyl When mixed with a solvent having a lower viscosity than fluorine-substituted propylene carbonate, such as carbonates, dibutyl carbonate, alkyl propionate, dialkyl malonate, alkyl esters of acetic acid, etc., the viscosity of the mixed solvent as a whole decreases. Thus, an electrolytic solution solvent excellent in high rate charge / discharge property can be obtained. In particular, when one or more selected from the group consisting of dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate and methyl butyl carbonate and one or more fluorine-substituted propylene carbonate are mixed, It is possible to obtain a solvent for organic electrolyte having low reactivity with a negative electrode carbon material and excellent in high rate charge / discharge characteristics.

【0013】又、フッ素置換プロピレンカーボネート
は、他の高誘電率な溶媒と混合して用いることができ、
前記の他の高誘電率な溶媒としては特に限定されるもの
ではないが、例えば、プロピレンカーボネート、エチレ
ンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラ
クトン、ビニレンカーボネート、2メチル−γ−ブチロ
ラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロ
ラクトン等がある。特に、炭酸エステル類は電気化学的
に安定で、且つ、側鎖が短いものは特に電気化学的安定
性が高く、且つ、低粘度てあり、不飽和結合が含まれな
いものほど電気化学的安定性が高いことから、エチレン
カーボネート、プロピレンカーボネートの単独、或い
は、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの
混合品と混合してを用いるのが好ましい
Further, the fluorine-substituted propylene carbonate can be used as a mixture with another solvent having a high dielectric constant,
The other solvent having a high dielectric constant is not particularly limited, and examples thereof include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyrolactone, vinylene carbonate, 2 methyl-γ-butyrolactone and acetyl-γ-butyrolactone. , Γ-valerolactone and the like. In particular, carbonic acid esters are electrochemically stable, and those having short side chains have particularly high electrochemical stability and low viscosity, and those having unsaturated bonds are electrochemically stable. It is preferable to use ethylene carbonate, propylene carbonate alone or mixed with a mixture of ethylene carbonate and propylene carbonate because of their high properties.

【0014】又、フッ素置換プロピレンカーボネートは
他の溶媒と混合して電解液溶媒に用いる場合、その混合
比は特に限定しなくても、従来のプロピレンカーボネー
トなど電解液溶媒を使用するのに比べ、リチウム二次電
池の負極炭素材料と電解液との反応の抑制に効果がある
が、特に、フッ素置換プロピレンカーボネートの1種又
は2種以上からなる第1溶媒の体積が、前記、有機電解
液溶媒の全体積に占める割合が30%以上であり、且
つ、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネー
ト、メチルブチルカーボネートよりなる群より選択され
る1種又は2種以上からなる第2溶媒の体積が、上記、
有機電解液溶媒の全体積に占める割合が40%以上であ
り、且つ前記第1群溶媒と前記第2溶媒との混合溶媒の
体積が、前記有機電解液溶媒の全体積に占める割合が8
0%以上であるとき、特に良好な充放電特性が得られ
る。
When the fluorine-substituted propylene carbonate is mixed with another solvent to be used as the electrolytic solution solvent, the mixing ratio thereof is not particularly limited, but compared with the conventional electrolytic solution solvent such as propylene carbonate. Although it is effective in suppressing the reaction between the negative electrode carbon material of the lithium secondary battery and the electrolytic solution, in particular, the volume of the first solvent containing one or more fluorine-substituted propylene carbonates is the above-mentioned organic electrolytic solution solvent. Of the second solvent is 30% or more in the total volume, and is selected from the group consisting of dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate and methyl butyl carbonate. The volume of
The ratio of the total volume of the organic electrolyte solution solvent is 40% or more, and the volume of the mixed solvent of the first group solvent and the second solvent is 8% of the total volume of the organic electrolyte solution solvent.
When it is 0% or more, particularly good charge and discharge characteristics are obtained.

【0015】又、ここに用いられるリチウム塩として
は、有機溶媒中で解離し、リチウムイオンを供給するも
のてあれば特に限定されるものてはないが、例えば、L
iClO、LiBF、LiPF、LiAsF
LiCl、LiBr等の無機リチウム塩、及び、LiB
(C、LiN(SOCF、LiC
(SOCF、LiOSOCF、LiOSO
、LiOSO、LiOSO
、LiOSO11、LiOSO
13、LiOSO15等の有機リチウム塩があ
るが、フッ素を含有したリチウム塩の方が安全性の面で
好ましく、特にLiPFは導電率も高いことから、L
iPF単独、或いはLiPFを主成分とした他のリ
チウム塩との混合リチウム塩を用いるのが好ましい。
The lithium salt used here is not particularly limited as long as it dissociates in an organic solvent and supplies lithium ions.
iClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 ,
Inorganic lithium salts such as LiCl and LiBr, and LiB
(C 6 H 5) 4, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiC
(SO 2 CF 3) 3, LiOSO 2 CF 3, LiOSO
2 C 2 F 5 , LiOSO 2 C 3 F 7 , LiOSO 2 C 4
F 9 , LiOSO 2 C 5 F 11 , LiOSO 2 C 6 F
13 , there are organic lithium salts such as LiOSO 2 C 7 F 15, but lithium salts containing fluorine are preferable from the viewpoint of safety, and LiPF 6 is particularly preferable because it has high conductivity.
It is preferable to use iPF 6 alone or a mixed lithium salt containing other lithium salt containing LiPF 6 as a main component.

【0016】又、前記正極活物質には例えばLiCoO
、LiNiO、LiMnO、LiMn等の
リチウム含有複合酸化物、TiO、MnO、MoO
、V、TiS、MoS等のカルコゲン化合
物など、リチウムイオンを電気化学的に吸蔵・放出でき
るものであれば特に限定されるものではないが、放電電
圧が高く、高いサイクル安定性を有することから、Li
CoO、LiNiO、LiMnO等のα−NaC
rO構造を有するリチウム化合物、或いは、LiMn
を用いるのが好ましい。
The positive electrode active material may be LiCoO 2.
2 , lithium-containing composite oxides such as LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , TiO 2 , MnO 2 , MoO
3, V 2 O 5, TiS 2, MoS chalcogen compounds such as 2, such as, but are not particularly limited as long as the lithium ion can electrochemically occlude and release, discharge voltage is high, high cycle stability Since it has a property, Li
Α-NaC such as CoO 2 , LiNiO 2 and LiMnO 2
A lithium compound having a rO 2 structure or LiMn
It is preferable to use 2 O 4 .

【0017】[0017]

【作用】本発明者らは、負極活物質に炭素材料を用いた
リチウム二次電池のサイクル初期に於ける充放電効率が
低いのは、その大半が電解液溶媒と負極炭素材料に点在
する化学的活性点との不可逆な反応に依るものと考えて
いる。事実、負極活物質にリチウムイオンを電気化学的
に吸蔵・放出できる炭素材料を用いたリチウム二次電池
の電解液溶媒にプロピレンカーボネートを用いたこの種
の電池を10サイクル程度充放電し、その電池を解体し
た後、負極表面を観察したところ、明らかにプロピレン
カーボネートと負極炭素材料との反応生成物と目され
る、高分子状の生成物が負極表面を覆っていることが観
察された。このような反応生成物は負極活物質に金属リ
チウム、リチウム合金を用いた系では見られず、炭素材
料を用いたときに特異的に見られるものと考えられる。
The present inventors have found that most of the charge / discharge efficiency at the beginning of the cycle of a lithium secondary battery using a carbon material as the negative electrode active material is low in the electrolyte solvent and the negative electrode carbon material. It is believed to be due to an irreversible reaction with chemically active sites. In fact, this type of battery using propylene carbonate as the electrolyte solvent of a lithium secondary battery, which uses a carbon material capable of electrochemically absorbing and desorbing lithium ions as the negative electrode active material, is charged and discharged for about 10 cycles. After disassembling, the surface of the negative electrode was observed, and it was observed that a polymer-like product apparently regarded as a reaction product of propylene carbonate and the negative electrode carbon material covered the surface of the negative electrode. Such a reaction product is not found in a system using metallic lithium or a lithium alloy as the negative electrode active material, but is considered to be specifically found when a carbon material is used.

【0018】本発明者らは、負極活物質に炭素材料を用
いたリチウム二次電池に於いて、有機電解液の溶媒をハ
ロゲン化すれば、前記有機電解液の化学的反応性を低下
できると考え、その結果、負極炭素材料と電解液溶媒の
反応を大きく抑制できると考えた。
In the lithium secondary battery using a carbon material as the negative electrode active material, the inventors of the present invention can reduce the chemical reactivity of the organic electrolytic solution by halogenating the solvent of the organic electrolytic solution. As a result, it was thought that the reaction between the negative electrode carbon material and the electrolytic solution solvent could be greatly suppressed.

【0019】ハロゲン系有機溶剤の内でフッ素系を選択
したのは、(1)C−F結合が他のハロゲン系と比べ、
圧倒的に強固で分解の可能性が低い、(2)フッ素の原
子半径が水素のそれと殆ど変わらず、他のハロゲンを用
いるよりハロゲン化されていないもとの有機溶媒に最も
近い構造とサイズを有する、(3)フッ素系有機溶媒の
人体に対する毒性は他のハロゲン系有機溶媒に比べ極め
て低く、人的安全性が高いことからである。
Among the halogen-based organic solvents, the fluorine-based one is selected because (1) the CF bond is different from other halogen-based organic solvents.
It is overwhelmingly strong and less likely to decompose. (2) The atomic radius of fluorine is almost the same as that of hydrogen, and the structure and size closest to the original non-halogenated organic solvent are used compared to other halogens. This is because the toxicity of the (3) fluorine-based organic solvent to the human body is extremely lower than that of other halogen-based organic solvents and the human safety is high.

【0020】又、フッ素系有機溶媒の内で環状炭酸エス
テル構造を選択したのは、エチレンカーボネートやプロ
ピレンカーボネートで代表される環状炭酸エステルはそ
れ自体、従来からリチウム二次電池用有機電解液の溶媒
として用いられていたものであり、それをフッ素化した
ものを用いることで、何等、フッ素化されていない環状
炭酸エステルが本来有している高い誘電率と、フッ素化
する事に依る負極炭素材料との反応抑制作用とを共有し
た有機溶媒が得られる為である。
The cyclic carbonic acid ester structure was selected among the fluorine-based organic solvents because the cyclic carbonic acid ester typified by ethylene carbonate and propylene carbonate itself is a solvent of the organic electrolytic solution for lithium secondary batteries. Was used as a negative electrode carbon material due to the high dielectric constant originally possessed by the non-fluorinated cyclic ester carbonate and the fluorination by using the fluorinated one. This is because an organic solvent sharing the reaction suppressing action with

【0021】更に、環状炭酸エステル構造を有するフッ
素系有機溶媒の内でプロピレンカーボネート構造を有す
るものを選択したのは、一般的に有機溶媒のフッ素化は
凝固点の上昇を伴うことから、エチレンカーボネート構
造だと凝固点が高くなりすぎ、又、ブチレンカーボネー
ト構造以上に側鎖が延びると急激な粘度の増加と化学的
及び電気化学的安定性の低下が起り、ビニレンカーボネ
ートの様に不飽和結合を有したものは、不飽和結合を有
さないものに比べ電気化学的安定性が低く、実用上、不
利な為である。
Further, among the fluorine-based organic solvents having a cyclic carbonic acid ester structure, one having a propylene carbonate structure is selected because, in general, fluorination of an organic solvent is accompanied by an increase in freezing point. If so, the freezing point becomes too high, and if the side chain extends beyond the butylene carbonate structure, the viscosity increases sharply and the chemical and electrochemical stability decreases, and it has an unsaturated bond like vinylene carbonate. This is because those having lower electrochemical stability than those having no unsaturated bond are practically disadvantageous.

【0022】このようなフッ素置換プロピレンカーボネ
ートはリチウム二次電池用有機電解液の溶媒として単独
で用いても、負極炭素材料と電解液の反応抑制に大きな
効果があるが、フッ素置換プロピレンカーボネートには
数種の物質がある、それらの物質は互いに、類似した特
性を有しており、2種以上のフッ素置換プロピレンカー
ボネートを混合して用いても何等問題はない。
Even if such a fluorine-substituted propylene carbonate is used alone as a solvent for an organic electrolytic solution for a lithium secondary battery, it has a great effect on suppressing the reaction between the negative electrode carbon material and the electrolytic solution. There are several types of substances, which have similar properties to each other, and there is no problem if two or more types of fluorine-substituted propylene carbonates are mixed and used.

【0023】このような特性を有するフッ素置換プロピ
レンカーボネートは分子内にフッ素を導入したことによ
りプロピレンカーボネートに比べ若干の粘度の低下は見
られるものの、リチウム二次電池に用いれれる溶媒とし
ては、高い粘度を有する溶媒の部類に属するものであ
り,プロピレンカーボネートを用いる場合と同様に、フ
ッ素置換プロピレンカーボネートはそれより低粘度な溶
媒と混合して用いた方が、フッ素置換プロピレンカーボ
ネート単独で用いるより電解液中でのリチウムイオンの
移動度が大きくなり、導電率が向上し、充放電時の分極
を低減させることができ、このようにして、リチウム二
次電池に用いることで、負極炭素材料との反応抑制作用
を有し、且つ、高率充放電特性にも優れたリチウム二次
電池が得られる。
Although the fluorine-substituted propylene carbonate having such characteristics has a slight decrease in viscosity as compared with propylene carbonate due to the introduction of fluorine into the molecule, it has a high viscosity as a solvent used in a lithium secondary battery. Which is a solvent belonging to the category of fluorinated propylene carbonate, as in the case of using propylene carbonate, it is better to use a fluorine-substituted propylene carbonate mixed with a solvent having a lower viscosity than the fluorinated propylene carbonate alone. The mobility of lithium ions in the interior is increased, the conductivity is improved, and the polarization during charging / discharging can be reduced. Thus, when used in a lithium secondary battery, it reacts with the negative electrode carbon material. It is possible to obtain a lithium secondary battery that has a suppressing effect and is also excellent in high rate charge / discharge characteristics.

【0024】更に、本発明者らがフッ素置換プロピレン
カーボネートと種々の低粘度な溶媒との組み合わせ検討
した結果、負極活物質に炭素材料を用いたリチウム二次
電池に於いて、その有機電解液が、ジメチルカーボネー
ト、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、メチルプロピルカーボネート、メチルブチルカーボ
ネートからなる群より選択される1種又は2種以上とフ
ッ素置換プロピレンカーボネートの1種又は2種以上と
の混合溶媒を有するとき、負極炭素材料との反応抑制作
用と高率充放電特性とが特に高いレベルで両立された特
性が得られることを見出した。ジメチルカーボネート、
メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メ
チルプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート
からなる群より選択される溶媒とフッ素置換プロピレン
カーボネートとの混合溶媒を有する有機電解液を備えた
この種のリチウム二次電池が、他の低粘度溶媒とフッ素
置換プロピレンカーボネートとの混合溶媒を有する有機
電解液を備えたこの種のリチウム二次電池に比べ、特に
良好な充放電特性が得られるのは、ジメチルカーボネー
ト、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、メチルプロピルカーボネート、メチルブチルカーボ
ネートからなる群より選択される溶媒が、他の低粘度溶
媒に比べ、電池内に発生するラジカルに対し安定性が高
く、分解されにくい為である。又、ジメチルカーボネー
ト、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、メチルプロピルカーボネート、メチルブチルカーボ
ネートからなる群より選択される溶媒は1種単独でフッ
素置換プロピレンカーボネートと混合してもその減粘効
果は得られるが、前記鎖状カーボネートは互いに特性の
似た溶媒であることから、2種以上混合して用いても何
等問題はない。
Further, as a result of the present inventors' study of combining fluorine-substituted propylene carbonate with various low-viscosity solvents, it was found that in a lithium secondary battery using a carbon material as a negative electrode active material, the organic electrolyte was When having a mixed solvent of one or more selected from the group consisting of dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate and methyl butyl carbonate and one or more selected from fluorine-substituted propylene carbonate. It has been found that a characteristic in which the reaction suppressing action with the negative electrode carbon material and the high rate charge / discharge characteristic are compatible at a particularly high level can be obtained. Dimethyl carbonate,
A lithium secondary battery of this kind provided with an organic electrolyte having a mixed solvent of a fluorine-substituted propylene carbonate and a solvent selected from the group consisting of methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate and methyl butyl carbonate is Compared with a lithium secondary battery of this type provided with an organic electrolyte having a mixed solvent of a low-viscosity solvent and a fluorine-substituted propylene carbonate, particularly good charge and discharge characteristics can be obtained from dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl ether. This is because the solvent selected from the group consisting of carbonate, methylpropyl carbonate and methylbutyl carbonate is more stable and less likely to be decomposed with respect to radicals generated in the battery, as compared with other low viscosity solvents. Further, the solvent selected from the group consisting of dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, and methyl butyl carbonate can obtain the viscosity reducing effect even if it is mixed with fluorine-substituted propylene carbonate alone. Since the chain carbonates are solvents having similar characteristics to each other, there is no problem even if two or more kinds of them are mixed and used.

【0025】このように、フッ素置換プロピレンカーボ
ネートとフッ素置換プロピレンカーボネート以外の溶媒
とを混合して負極活物質に炭素材料を用いたリチウム二
次電池用電解液に用いる場合、その混合比を規定せずと
も従来の電解液を用いるのに比べ、電解液と負極炭素材
料との反応が抑制され、又、フッ素置換プロピレンカー
ボネートと混合する溶媒が低粘度溶媒である場合、その
添加による減粘効果は確認されるが、本発明者らが種々
の溶媒との混合に於いて、その混合比に水準を取り、そ
れぞれの有機電解液を用いたこの種のリチウム二次電池
の充放電特性を検討した結果、その混合溶媒の混合条件
が、フッ素置換プロピレンカーボネートの1種又は2種
以上からなる第1群溶媒の体積が有機電解液溶媒の全体
積に占める割合が30%以上であり、且つ、ジメチルカ
ーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカー
ボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルブチル
カーボネートからなる群より選択される溶媒は1種又は
2種以上からなる第2群溶媒の体積が前記有機電解液溶
媒の全体積に占める割合が40%以上であり、且つ、前
記第1群溶媒と、前記第2群溶媒との混合溶媒の体積
が、前記有機電解液溶媒の全体積に占める割合が80%
以上であるところの条件を満たすとき、従来型電解液を
使用したこの種のリチウム二次電池に比べ、負極炭素材
料と有機電解液との反応抑制に特に大きな効果を有し、
その結果、従来型電解液を使用したこの種のリチウム二
次電池に比べ、特に大きなエネルギー密度を有し、特に
優れた高率充放電特性をも有するリチウム二次電池が得
られることを見出した。
As described above, when the fluorine-substituted propylene carbonate and a solvent other than the fluorine-substituted propylene carbonate are mixed and used in an electrolyte solution for a lithium secondary battery using a carbon material as the negative electrode active material, the mixing ratio should be specified. Even if compared with using a conventional electrolytic solution, the reaction between the electrolytic solution and the negative electrode carbon material is suppressed, and if the solvent mixed with the fluorine-substituted propylene carbonate is a low-viscosity solvent, the effect of reducing the viscosity by the addition is Although confirmed, the present inventors set the mixing ratio to a level in mixing with various solvents and examined the charge / discharge characteristics of this type of lithium secondary battery using each organic electrolyte. As a result, the mixing conditions of the mixed solvent are such that the volume of the first group solvent composed of one or more of fluorine-substituted propylene carbonate occupies the whole volume of the organic electrolyte solution solvent. The solvent selected from the group consisting of dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate and methyl butyl carbonate is 0% or more, and the volume of the second group solvent consisting of 1 or 2 or more is the above-mentioned. The proportion of the total volume of the organic electrolyte solution solvent is 40% or more, and the volume of the mixed solvent of the first group solvent and the second group solvent occupies the total volume of the organic electrolyte solution solvent. Is 80%
When the above conditions are satisfied, it has a particularly large effect in suppressing the reaction between the negative electrode carbon material and the organic electrolytic solution, as compared with this type of lithium secondary battery using a conventional electrolytic solution,
As a result, it was found that a lithium secondary battery having a particularly large energy density and particularly excellent high rate charge / discharge characteristics can be obtained as compared with this type of lithium secondary battery using a conventional electrolytic solution. .

【0026】前記、第1群溶媒の体積が、有機電解液溶
媒の全体積に占める割合が30%以上である必要は、前
記第1群溶媒の体積が前記有機電解液溶媒の全体積に占
める割合が30%以上のとき、負極炭素材料と有機電解
液の反応抑制に特に大きな効果が見られる為であり、前
記第2群溶媒が、前記有機電解液溶媒の全体積に占める
割合が40%以上である必要は、前記第2群溶媒の体積
が前記有機電解液溶媒の全体積に占める割合が40%以
上であるとき、特に高い導電率が得られ、特に良好な高
率充放電特性が得られる為であり、前記第1群溶媒と前
記第2群溶媒との混合溶媒の体積が、前記有機電解液溶
媒の全体積に占める割合が80%以上である必要は、そ
れら以外の溶媒の体積が前記有機電解液溶媒の全体積に
占める割合が20%未満では、他の溶媒の存在がさほど
大きく影響しない為である。
It is necessary that the volume of the first group solvent occupy 30% or more of the total volume of the organic electrolyte solution solvent, that is, the volume of the first group solvent occupies the total volume of the organic electrolyte solution solvent. This is because when the ratio is 30% or more, a particularly large effect can be seen in suppressing the reaction between the negative electrode carbon material and the organic electrolytic solution, and the ratio of the second group solvent to the total volume of the organic electrolytic solution solvent is 40%. It is necessary to be above. When the volume of the second group solvent is 40% or more of the total volume of the organic electrolyte solution solvent, particularly high conductivity is obtained, and particularly good high rate charge / discharge characteristics are obtained. This is because it is obtained, and the volume of the mixed solvent of the first group solvent and the second group solvent needs to be 80% or more of the total volume of the organic electrolytic solution solvent. The volume accounts for 20% of the total volume of the organic electrolyte solvent. By weight, is due to the presence of other solvents is not affected so large.

【0027】本発明の実施例を以下に説明する。Examples of the present invention will be described below.

【0028】[0028]

【実施例1】試験負極として、コークス焼成体粉末、ス
チレン・ブタジエンゴム系樹脂及び酢酸エチルを、ホモ
ジナイザーにて攪拌混合することにより、スラリー状の
活物質合剤を得、次いで、銅箔からなる集電体に前述の
活物質合剤を、スロットダイコーターを利用し、片面に
塗布した後、オーブンで乾燥し溶媒を除去し、集電体上
に活物質合剤塗膜を形成し、続いで、前記塗膜を有する
各集電体を熱処理に付して塗膜中のスチレン・ブタジエ
ンゴム系樹脂を硬化させた。その後、前記活物質合剤塗
膜を有する各集電体の活物質塗膜面を加熱ローラープレ
ス機によって圧縮処理し、活物質塗膜の均一化を行うこ
とにより、試験負極を得た。得られた極板を熱処理に付
して水分を除去した。
[Example 1] As a test negative electrode, a coke fired body powder, a styrene-butadiene rubber-based resin, and ethyl acetate were mixed by stirring with a homogenizer to obtain a slurry-like active material mixture, which was then composed of a copper foil. The active material mixture described above to the current collector, using a slot die coater, after coating on one surface, dried in an oven to remove the solvent, to form an active material mixture coating film on the current collector, then Then, each current collector having the coating film was subjected to a heat treatment to cure the styrene-butadiene rubber resin in the coating film. Then, the active material coating film surface of each current collector having the active material mixture coating film was compressed by a heating roller press machine to homogenize the active material coating film to obtain a test negative electrode. The obtained electrode plate was subjected to heat treatment to remove water.

【0029】対極、及び、参照極には金属リチウムを用
い、前記試験負極と合わせ、三極式ビーカー型セルとし
た。
Metallic lithium was used for the counter electrode and the reference electrode and combined with the test negative electrode to form a three-electrode beaker type cell.

【0030】このようにして作成したセルに、表1に記
載の有機電解液、実施例Aから実施例C、従来例Aを注
入した。
The organic electrolytes shown in Table 1, Examples A to C, and Conventional Example A were injected into the cells thus prepared.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】表1中、フッ素置換プロピレンカーボネー
トである3−フロロ−4−フロロ−プロピレンカーボネ
ートを3−F−4−F−PCと、3−フロロ−プロピレ
ンカーボネートを3−F−PCと、4−フロロ−プロピ
レンカーボネートを4−F−PCと、略して示した。
又、表1中、プロピレンカーボネートをPCと略して示
した。
In Table 1, 3-fluoro-4-fluoro-propylene carbonate, which is a fluorine-substituted propylene carbonate, is 3-F-4-F-PC, 3-fluoro-propylene carbonate is 3-F-PC, and 4 -Fluoro-propylene carbonate is abbreviated as 4-F-PC.
Further, in Table 1, propylene carbonate is abbreviated as PC.

【0033】これらのセルを用い、25℃の温度で、
0.1mA/cmの電流密度で、試験負極の電位が参
照極に対しOVになるまで充電し(リチウムイオンを吸
蔵させ)、10分間の休止の後、同一の電流密度で、試
験負極の電位が参照極に対し1.5Vになるまで放電し
た(リチウムイオンを放出させた)。
Using these cells, at a temperature of 25 ° C,
The test negative electrode was charged at a current density of 0.1 mA / cm 2 until the potential of the test negative electrode became OV with respect to the reference electrode (sodium ions were absorbed), and after 10 minutes of rest, the test negative electrode was charged at the same current density. The battery was discharged until the potential became 1.5 V with respect to the reference electrode (lithium ions were released).

【0034】表2は、実施例Aから実施例C、従来例A
を用いたセルの充放電効率を示したものである。
Table 2 shows Examples A to C and Conventional Example A.
2 shows the charging / discharging efficiency of the cell using.

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】これより、本発明による実施例Aから実施
例Cの電解液を用いたときの試験負極コークス焼成体の
充放電効率は従来例Aを用いたときのそれを上回ること
がわかる。
From this, it can be seen that the charge / discharge efficiency of the test negative electrode coke fired bodies when using the electrolytes of Examples A to C according to the present invention is higher than that when using Conventional Example A.

【0037】又、充放電後の試験負極を調査したところ
従来例Aを用いたものでは表面に高分子状の物質が観察
されたのに対し、実施例AからCでは、明確には観察さ
れなかった。
Further, when the test negative electrode after charging and discharging was examined, a polymer substance was observed on the surface in the case of using the conventional example A, whereas it was clearly observed in the examples A to C. There wasn't.

【0038】[0038]

【実施例2】試験負極の活物質として、コークス焼成体
粉末に代え、人造黒鉛を用いた他は実施例1と同様の三
極式ビーカー型セルを用い、これに、上記表1中記載の
有機電解液、実施例Aから実施例C、従来例A及び従来
例Bを注入し、25℃の温度で、0.1mA/cm
電流密度で、試験負極の電位が参照極に対しOVになる
まで充電し(リチウムイオンを吸蔵させ)、10分間の
休止の後、同一の電流密度で、試験負極の電位が参照極
に対し1.5Vになるまで放電した(リチウムイオンを
放出させた)。
Example 2 The same triode type beaker cell as in Example 1 was used except that artificial coke powder was used as the active material of the test negative electrode instead of the coke calcined body powder, and this was described in Table 1 above. The organic electrolyte, Example A to Example C, Conventional Example A and Conventional Example B were injected, and the potential of the test negative electrode was OV with respect to the reference electrode at a temperature of 25 ° C. and a current density of 0.1 mA / cm 2. The battery was charged until it became (a lithium ion was absorbed), and after 10 minutes of rest, it was discharged at the same current density until the potential of the test negative electrode became 1.5 V with respect to the reference electrode (the lithium ion was released). ).

【0039】表3は、実施例Aから実施例C、従来例A
を用いたセルの充放電効率を示したものである。
Table 3 shows Examples A to C and Conventional Example A.
2 shows the charging / discharging efficiency of the cell using.

【0040】[0040]

【表3】 [Table 3]

【0041】従来例Aの電解液を用いたセルでは、ほぼ
全ての充電電流が、電解液と試験負極炭素材料との反応
に消費され、放電により容量を取り出すことができなか
ったのに対し、本発明に従う、実施例Aから実施例Cの
電解液を用いたセルでは充放電が可能であり、電解液溶
媒との反応性の高い人造黒鉛に於いても、有機電解液で
のフッ素置換プロピレンカーボネートの使用が、電解液
溶媒と炭素材料との反応の抑制に大きな効果があること
が解る。
In the cell using the electrolytic solution of Conventional Example A, almost all the charging current was consumed by the reaction between the electrolytic solution and the test negative electrode carbon material, and the capacity could not be taken out by discharging. According to the present invention, cells using the electrolytic solution of Examples A to C can be charged and discharged, and even in artificial graphite having high reactivity with an electrolytic solution solvent, fluorine-substituted propylene in an organic electrolytic solution is used. It can be seen that the use of carbonate has a great effect on suppressing the reaction between the electrolytic solution solvent and the carbon material.

【0042】更に、充放電後の試験負極を調査したとこ
ろ従来例Aを用いたものでは表面に高分子状の物質が観
察されたのに対し、実施例Aから実施例Cでは、明確に
は観察されなかった。
Further, when a test negative electrode after charging and discharging was examined, a polymer substance was observed on the surface in the case of the conventional example A, but clearly in the examples A to C. Not observed.

【0043】[0043]

【実施例3】実施例1と同様の三極式ビーカー型セルを
用い、これに表4に記載の有機電解液、実施例Dから実
施例L、従来例B及び従来例C、を注入し、25℃の温
度で、1.0mA/cmの電流密度で、試験負極の電
位が参照極に対しOVになるまで充電し(リチウムイオ
ンを吸蔵させ)、10分間の休止の後、同一の電流密度
で、試験負極の電位が参照極に対し1.5Vになるまで
放電した(リチウムイオンを放出させた)。
Example 3 The same triode beaker cell as in Example 1 was used, and the organic electrolytes shown in Table 4, Example D to Example L, Conventional Example B and Conventional Example C were injected. After charging at a temperature of 25 ° C. and a current density of 1.0 mA / cm 2 until the potential of the test negative electrode reaches OV with respect to the reference electrode (soaking lithium ions), the same after 10 minutes rest. It was discharged at a current density until the potential of the test negative electrode became 1.5 V with respect to the reference electrode (released lithium ions).

【0044】[0044]

【表4】 [Table 4]

【0045】尚、表4中、3−フロロ−4−フロロ−プ
ロピレンカーボネートを3−F−4−F−PCと略して
示した。
In Table 4, 3-fluoro-4-fluoro-propylene carbonate is abbreviated as 3-F-4-F-PC.

【0046】又、表4中、プロピレンカーボネートをP
Cと、ジメチルカーボネートをDMCと、メチルエチル
カーボネートをMECとジエチルカーボネートをDEC
と、メチルプロピルカーボネートをMPCと、メチルブ
チルカーボネートをMBCと、ジメトキシエタンをDM
Eと、テトラヒドロフランをTHFと、エチルブチルカ
ーボネートをEBCとジブチルカーボネートをDBCと
略して示した。
In Table 4, propylene carbonate was added to P
C, dimethyl carbonate to DMC, methyl ethyl carbonate to MEC and diethyl carbonate to DEC
MPC for methyl propyl carbonate, MBC for methyl butyl carbonate, DM for dimethoxyethane
E, tetrahydrofuran is abbreviated as THF, ethyl butyl carbonate is abbreviated as EBC, and dibutyl carbonate is abbreviated as DBC.

【0047】表5は、実施例Dから実施例L、従来例B
及び従来例Cを用いたセルの充放電効率を示したもので
ある。
Table 5 shows Examples D to L and Conventional Example B.
2 shows the charge and discharge efficiency of the cell using Conventional Example C.

【0048】[0048]

【表5】 [Table 5]

【0049】本発明による実施例Dから実施例Lの電解
液を用いたときの試験負極の充放電効率は従来例B及び
従来例Cを用いたときのそれを大きく上回ることが確認
された。この結果、フッ素置換プロピレンカーボネート
は種々の低粘度な溶媒と混合して用いても、試験負極と
電解液との反応抑制に効果があり、従来型電解液を用い
たときに比べ大きな充放電効率が得られることが解る。
It was confirmed that the charge and discharge efficiencies of the test negative electrodes when using the electrolytic solutions of Examples D to L according to the present invention were much higher than those when using Conventional Example B and Conventional Example C. As a result, the fluorine-substituted propylene carbonate is effective in suppressing the reaction between the test negative electrode and the electrolytic solution even when it is mixed with various low-viscosity solvents, and has a large charge / discharge efficiency as compared with the conventional electrolytic solution. It turns out that is obtained.

【0050】又、実施例Dから実施例Hの群と、実施例
Iから実施例Lの群との比較により、低粘度な溶媒とし
て、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネー
ト、メチルブチルカーボネートよりなる群より選択され
る溶媒を用いたときの試験負極の充放電効率は80%を
大きく上回る高い値を示し、他のエーテル類や分子量の
大きな鎖状カーボネートを用いるより、低粘度溶媒とし
て、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネー
ト、メチルブチルカーボネートよりなる群より選択され
る溶媒を用いたとき、特に高い充放電効率が得られるこ
とがわかる。
Further, by comparing the group of Examples D to H with the group of Examples I to L, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, When using a solvent selected from the group consisting of methylbutyl carbonate, the charge and discharge efficiency of the test negative electrode shows a high value far exceeding 80%, and has a lower viscosity than other ethers or chain carbonates having a large molecular weight. It can be seen that particularly high charge / discharge efficiency is obtained when a solvent selected from the group consisting of dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate and methyl butyl carbonate is used as the solvent.

【0051】更に、実施例1と比較して、10倍の電流
密度で充放電しても高い充放電特性が得られたことか
ら、フッ素置換プロピレンカーボネートと低粘度な溶媒
を混合することによりコークス焼成体からなる炭素材料
の充放電効率の高い、高率充放電性にも優れた有機電解
液が得られることが解る。
Further, as compared with Example 1, high charge / discharge characteristics were obtained even when charge / discharge was performed at a current density 10 times higher. Therefore, coke was prepared by mixing the fluorine-substituted propylene carbonate with a low-viscosity solvent. It can be seen that an organic electrolyte solution having a high charging / discharging efficiency of a carbon material composed of a fired body and excellent in high rate charging / discharging property can be obtained.

【0052】[0052]

【実施例4】実施例2と同様の三極式ビーカー型セルを
用い、これに、上記表4中記載の有機電解液、実施例D
から実施例L、従来例B、従来例C、を注入し、25℃
の温度で、1.0mA/cmの電流密度で、試験負極
の電位が参照極に対しOVになるまで充電し(リチウム
イオンを吸蔵させ)、10分間の休止の後、同一の電流
密度で、試験極の電位が参照極に対し1.5Vになるま
で放電した(リチウムイオンを放出させた)。
Example 4 The same three-electrode type beaker cell as in Example 2 was used, in which the organic electrolytic solution described in Table 4 above and Example D were used.
Example L, Conventional Example B, and Conventional Example C are injected at 25 ° C.
At a temperature of 1.0 mA / cm 2 at a current density of 1.0 mA / cm 2 until the potential of the test negative electrode reaches OV with respect to the reference electrode (soak up lithium ions), and after a 10-minute rest, at the same current density. , Was discharged until the potential of the test electrode became 1.5 V with respect to the reference electrode (released lithium ions).

【0053】表6は、実施例Dから実施例L、従来例B
及び従来例Cを用いたセルの充放電効率を示したもので
ある。
Table 6 shows Examples D to L and Conventional Example B.
2 shows the charge and discharge efficiency of the cell using Conventional Example C.

【0054】[0054]

【表6】 [Table 6]

【0055】従来例B及び従来例Cの電解液を用いたセ
ルでは、ほぼ全ての充電電流が、電解液と試験負極であ
る炭素材料との反応に消費され、放電により容量を取り
出すことができなかったのに対し、本発明による実施例
Dから実施例Lの電解液を用いたセルでは充放電が可能
であり、この結果、フッ素置換プロピレンカーボネート
は種々の低粘度な溶媒と混合して用いても、試験負極に
コークス焼成体を用いたときと同様、試験負極に電解液
との反応性が高い人造黒鉛を用いた系に於いても、電解
液と炭素材料との反応の抑制に大きな効果があることが
解る。
In the cells using the electrolytic solutions of the conventional examples B and C, almost all the charging current was consumed by the reaction between the electrolytic solution and the carbon material as the test negative electrode, and the capacity could be taken out by discharging. On the other hand, the cells using the electrolytic solutions of Examples D to L according to the present invention can be charged and discharged, and as a result, the fluorine-substituted propylene carbonate is used by mixing with various low-viscosity solvents. However, as in the case of using the coke calcined body for the test negative electrode, even in the system using artificial graphite having high reactivity with the electrolytic solution for the test negative electrode, it is great in suppressing the reaction between the electrolytic solution and the carbon material. It turns out that it is effective.

【0056】又、実施例Dから実施例Hの群と実施例I
から実施例Lの群との比較により、低粘度な溶媒とし
て、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネー
ト、メチルブチルカーボネートよりなる群より選択され
る溶媒を用いた実施例DからHの電解液を用いたときの
試験極の充放電効率は高い値を示し、他のエーテル類や
分子量の大きな鎖状カーボネートを用いるより、低粘度
溶媒として、ジメチルカーボネート、メチルエチルカー
ボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカー
ボネート、メチルブチルカーボネートよりなる群より選
択される溶媒を用いたとき、特に高い充放電効率が得ら
れることがわかる。
Also, a group of Examples D to H and Example I.
In comparison with the group of Example L to Example L, Examples D to H using a solvent selected from the group consisting of dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate and methyl butyl carbonate as a low viscosity solvent. The charge and discharge efficiency of the test electrode when using the electrolytic solution shows a high value, than using other ethers and chain carbonate having a large molecular weight, as a low viscosity solvent, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, It can be seen that particularly high charge / discharge efficiency can be obtained when a solvent selected from the group consisting of methylpropyl carbonate and methylbutyl carbonate is used.

【0057】更に、試験負極活物質にコークス焼成体を
用いた実施例3同様、実施例2と比較して、10倍の電
流密度で充放電しても高い充放電特性が得られたことか
ら、フッ素置換プロピレンカーボネートと低粘度な溶媒
を混合することにより人造黒鉛からなる炭素材料の充放
電効率の高い、高率充放電性にも優れた有機電解液が得
られることが解る。
Further, similar to Example 3 using the coke calcined body as the test negative electrode active material, compared with Example 2, high charge / discharge characteristics were obtained even when charging / discharging was performed at 10 times the current density. It is understood that by mixing the fluorine-substituted propylene carbonate with a low-viscosity solvent, an organic electrolyte having a high charge / discharge efficiency and a high rate charge / discharge property of the carbon material made of artificial graphite can be obtained.

【0058】[0058]

【実施例5】実施例1と同様の三極式ビーカー型セルを
用い、これに、下記、表7中記載の有機電解液、実施例
Mから実施例Tを注入し、25℃の温度で、1.0mA
/cmの電流密度で、試験極の電位が参照極に対しO
Vになるまで充電し(リチウムイオンを吸蔵させ)、1
0分間の休止の後、同一の電流密度で、試験極の電位が
参照極に対し1.5Vになるまで放電した(リチウムイ
オンを放出させた)。
Example 5 The same three-electrode beaker cell as in Example 1 was used, and the organic electrolytes shown in Table 7 below, Examples M to T, were injected into the cells at 25 ° C. , 1.0 mA
At a current density of / cm 2 , the potential of the test electrode is O with respect to the reference electrode.
Charge to V (allow lithium ions to occlude), 1
After a 0-minute rest, the test electrode was discharged at the same current density until the potential of the test electrode became 1.5 V with respect to the reference electrode (lithium ions were released).

【0059】表7中、フッ素置換プロピレンカーボネー
トである3−フロロ−4−フロロ−プロピレンカーボネ
ートを3−F−4−F−PCと略して示した。又、表7
中、ジエチルカーボネートをDECと略して示した。
In Table 7, 3-fluoro-4-fluoro-propylene carbonate which is a fluorine-substituted propylene carbonate is abbreviated as 3-F-4-F-PC. Also, Table 7
Among them, diethyl carbonate is abbreviated as DEC.

【0060】[0060]

【表7】 [Table 7]

【0061】表8は、実施例Mから実施例Tを用いたセ
ルの放電容量と充放電効率を示したものである。但し、
下記表8中、放電容量比は式1で示される数値である。
Table 8 shows the discharge capacities and charge / discharge efficiencies of the cells using Examples M to T. However,
In Table 8 below, the discharge capacity ratio is a numerical value represented by Formula 1.

【0062】[0062]

【式1】 (Equation 1)

【0063】[0063]

【表8】 [Table 8]

【0064】第1溶媒であるフッ素置換プロピレンカー
ボネートである3−フロロ−4−フロロ−プロピレンカ
ーボネートと第2群溶媒であるジエチルカーボネートの
混合比を変えて充放電特性を評価したところ、3−フロ
ロ−4−フロロ−プロピレンカーボネートの比率が増加
するのに伴い、充放電効率は増加する傾向が見られ、3
−フロロ−4−フロロ−プロピレンカーボネートが全溶
媒に対し体積率30%以上のとき、80%以上の高い充
放電効率が得られた。又、放電容量は3−フロロ−4−
フロロ−プロピレンカーボネートの比率が増加するのに
伴い、最初、増加傾向を示し、その後、全溶媒に対して
3−フロロ−4−フロロ−プロピレンカーボネートが体
積率50%付近で最大値を示し、その後、減少傾向を示
す。このことから、第1群溶媒であるフッ素置換プロピ
レンカーボネートの体積が有機電解液全溶媒体積に占め
る割合が30%以上であり、且つ、第2群溶媒の体積が
前記有機電解液溶媒の全体積に占める割合が40%以上
のとき、試験極コークス焼成体と電解液の反応性が特に
低く、且つ、高率充放電性にも特に優れた電池特性が得
られるのが解る。
The charging / discharging characteristics were evaluated by changing the mixing ratio of 3-fluoro-4-fluoro-propylene carbonate which is the fluorine-substituted propylene carbonate which is the first solvent and diethyl carbonate which is the second group solvent. As the ratio of -4-fluoro-propylene carbonate increases, the charging / discharging efficiency tends to increase.
-When fluoro-4-fluoro-propylene carbonate had a volume ratio of 30% or more based on all solvents, a high charge / discharge efficiency of 80% or more was obtained. The discharge capacity is 3-fluoro-4-.
As the ratio of fluoro-propylene carbonate increased, it first showed an increasing tendency, and thereafter, 3-fluoro-4-fluoro-propylene carbonate showed a maximum value in the vicinity of 50% by volume with respect to all the solvents, and thereafter. , Shows a decreasing trend. From this, the volume of the fluorine-substituted propylene carbonate that is the first group solvent accounts for 30% or more of the total volume of the organic electrolyte solution, and the volume of the second group solvent is the total volume of the organic electrolyte solution solvent. It can be seen that when the ratio of the battery to the test electrode coke is 40% or more, the reactivity between the test electrode coke calcined product and the electrolytic solution is particularly low, and the high-rate charge / discharge property is also particularly excellent.

【0065】[0065]

【実施例6】実施例2と同様の三極式ビーカー型セルを
用い、これに、上記表7中記載の有機電解液、実施例M
から実施例Tを注入し、25℃の温度で、1.0mA/
cmの電流密度で、試験極の電位が参照極に対しOV
になるまで充電し(リチウムイオンを吸蔵させ)、10
分間の休止の後、同一の電流密度で、試験極の電位が参
照極に対し1.5Vになるまで放電した(リチウムイオ
ンを放出させた)。
Example 6 The same triode type beaker cell as in Example 2 was used, in which the organic electrolytic solution described in Table 7 above, Example M were used.
Example T was injected from and at a temperature of 25 ° C., 1.0 mA /
At a current density of cm 2 , the test electrode potential is OV with respect to the reference electrode.
Charge until it becomes (occlude lithium ion), 10
After resting for a minute, the test electrode was discharged at the same current density until the potential of the test electrode became 1.5 V with respect to the reference electrode (lithium ions were released).

【0066】表9は、実施例Mから実施例Tを用いたセ
ルの放電容量と充放電効率を示したものである。但し、
表9中、放電容量比は式1で示される数値である。
Table 9 shows the discharge capacities and charge / discharge efficiencies of the cells using Examples M to T. However,
In Table 9, the discharge capacity ratio is the numerical value shown by the equation 1.

【0067】[0067]

【表9】 [Table 9]

【0068】第1溶媒である3−フロロ−4−フロロ−
プロピレンカーボネートと第2溶媒であるジエチルカー
ボネートの混合比を変えて充放電特性を評価したとこ
ろ、3−フロロ−4−フロロ−プロピレンカーボネート
の比率が増加するのに伴い、充放電効率は、増加する傾
向が見られ、3−フロロ−4−フロロ−プロピレンカー
ボネートが全溶媒に対し体積率30%以上のとき、75
%を越える高い充放電効率が得られた。又、放電容量は
3−フロロ−4−フロロ−プロピレンカーボネートの比
率が増加するのに伴い、最初増加傾向を示し、その後全
溶媒にして3−フロロ−4−フロロ−プロピレンカーボ
ネートが体積率50%付近で最大値を示し、その後、減
少傾向を示した。このことから、第1溶媒であるフッ素
置換プロピレンカーボネートの体積が有機電解液全溶媒
体積に占める割合が30%以上であり、且つ、第2群溶
媒の体積が、前記有機電解液溶媒の全体積に占める割合
が40%以上のとき、試験極人造黒鉛と電解液の反応性
が特に低く、且つ、高率充放電性にも特に優れた充放電
特性が得られるのが解る。
The first solvent, 3-fluoro-4-fluoro-
When the charge / discharge characteristics were evaluated by changing the mixing ratio of propylene carbonate and diethyl carbonate as the second solvent, the charge / discharge efficiency increased as the ratio of 3-fluoro-4-fluoro-propylene carbonate increased. When a tendency was observed and the volume ratio of 3-fluoro-4-fluoro-propylene carbonate to the total solvent was 30% or more, 75
A high charge / discharge efficiency of over% was obtained. In addition, the discharge capacity first showed an increasing tendency as the ratio of 3-fluoro-4-fluoro-propylene carbonate increased, and thereafter, the volume ratio of 3-fluoro-4-fluoro-propylene carbonate was 50% in all the solvents. The maximum value was shown in the vicinity, and then it showed a decreasing tendency. From this, the volume of the fluorine-substituted propylene carbonate that is the first solvent is 30% or more of the total volume of the organic electrolyte solution, and the volume of the second group solvent is the total volume of the organic electrolyte solution. It can be seen that when the ratio of the charge to the test electrode is 40% or more, the reactivity between the test electrode artificial graphite and the electrolytic solution is particularly low, and the charge / discharge characteristics are also excellent especially in the high rate charge / discharge property.

【0069】[0069]

【実施例7】実施例1と同様の三極式ビーカー型セルを
用い、これに、下記、表10中記載の有機電解液、実施
例Uから実施例Z、及び、実施例アから実施例エ、を注
入し、25℃の温度で、1.0mA/cmの電流密度
で、試験極の電位が参照極に対しOVになるまで充電し
(リチウムイオンを吸蔵させ)、10分間の休止の後、
同一の電流密度で、試験極の電位が参照極に対し1.5
Vになるまで放電した(リチウムイオンを放出させ
た)。
Example 7 A triode beaker cell similar to that of Example 1 was used, and the organic electrolytes described in Table 10 below, Examples U to Z, and Examples A to A were used. D is injected and charged at a temperature of 25 ° C. and a current density of 1.0 mA / cm 2 until the potential of the test electrode becomes OV with respect to the reference electrode (soak up lithium ions) and pause for 10 minutes. After,
At the same current density, the potential of the test electrode is 1.5 with respect to the reference electrode
Discharged to V (released lithium ions).

【0070】[0070]

【表10】 [Table 10]

【0071】表10中、フッ素置換プロピレンカーボネ
ートである3−フロロ−4−フロロ−プロピレンカーボ
ネートを3−F−4−F−PCと略して示した。又、表
10中、ジエチルカーボネートをDECと、エチルブチ
ルカーボネートをEBCと略して示した。
In Table 10, 3-fluoro-4-fluoro-propylene carbonate, which is a fluorine-substituted propylene carbonate, is abbreviated as 3-F-4-F-PC. In Table 10, diethyl carbonate is abbreviated as DEC and ethyl butyl carbonate is abbreviated as EBC.

【0072】表11は、実施例Uから実施例Z、及び、
従来例ア、従来例イを用いたセルの充放電効率を示した
ものである。
Table 11 shows Example U to Example Z, and
6 shows the charge / discharge efficiency of cells using Conventional Example A and Conventional Example A.

【0073】[0073]

【表11】 [Table 11]

【0074】第1溶媒である3−フロロ−4−フロロ−
プロピレンカーボネートと第2溶媒であるジエチルカー
ボネートの混合溶媒に、第1溶媒及び第2溶媒以外の溶
媒を添加したところ、ここに示すように、第1溶媒と第
2溶媒との混合溶媒の体積が、有機電解液全溶媒の全体
積に占める割合が80%以上である電解液を用いたと
き、新たに添加した第1溶媒及び第2溶媒以外の溶媒の
影響を大きく受けることなく、試験極コークス焼成体の
充放電効率は80%以上の高い充放電効率が得られるこ
とが解る。
The first solvent, 3-fluoro-4-fluoro-
When a solvent other than the first solvent and the second solvent was added to a mixed solvent of propylene carbonate and diethyl carbonate which is the second solvent, as shown here, the volume of the mixed solvent of the first solvent and the second solvent was When using an electrolytic solution in which the proportion of the total volume of the organic electrolytic solution total solvent is 80% or more, the test electrode coke is not significantly affected by the newly added solvent other than the first solvent and the second solvent. It can be seen that a high charge / discharge efficiency of 80% or more can be obtained for the fired body.

【0075】[0075]

【実施例8】実施例2と同様の三極式ビーカー型セルを
用い、これに、表10中記載の有機電解液、実施例Uか
ら実施例Z、及び、実施例アから実施例エ、を注入し、
25℃の温度で、1.0mA/cmの電流密度で、試
験極の電位が参照極に対しOVになるまで充電し(リチ
ウムイオンを吸蔵させ)、10分間の休止の後、同一の
電流密度で、試験極の電位が参照極に対し1.5Vにな
るまで放電した(リチウムイオンを放出させた)。
Example 8 The same three-electrode type beaker cell as in Example 2 was used, in which the organic electrolytic solution shown in Table 10, Example U to Example Z, and Example A to Example D, Inject
Charge at a temperature of 25 ° C. and a current density of 1.0 mA / cm 2 until the potential of the test electrode becomes OV with respect to the reference electrode (soak up lithium ions), and then rest for 10 minutes at the same current. At the density, the test electrode was discharged until the potential of the test electrode was 1.5 V with respect to the reference electrode (lithium ions were released).

【0076】表12は、実施例Uから実施例Z、及び、
従来例ア、従来例イを用いたセルの充放電効率を示した
ものである。
Table 12 shows Examples U to Z, and
6 shows the charge / discharge efficiency of cells using Conventional Example A and Conventional Example A.

【0077】[0077]

【表12】 [Table 12]

【0078】第1溶媒である3−フロロ−4−フロロ−
プロピレンカーボネートと第2溶媒であるジエチルカー
ボネートの混合溶媒に、第1溶媒及び第2溶媒以外の溶
媒を添加したところ、ここに示すように、第1溶媒と第
2溶媒との混合溶媒の体積が、有機電解液全溶媒の全体
積に占める割合が80%以上である電解液を用いたと
き、新たに添加した第1溶媒及び第2溶媒以外の溶媒の
影響を大きく受けることなく、試験極に電解液溶媒との
反応性の高い人造黒鉛を用いても充放電効率は75%以
上の高い充放電効率が得られることが解る。
The first solvent, 3-fluoro-4-fluoro-
When a solvent other than the first solvent and the second solvent was added to a mixed solvent of propylene carbonate and diethyl carbonate which is the second solvent, as shown here, the volume of the mixed solvent of the first solvent and the second solvent was When an electrolytic solution in which the proportion of the total volume of the organic electrolytic solution total solvent is 80% or more is used, the test electrode is not significantly affected by the newly added solvent other than the first solvent and the second solvent. It can be seen that the charge / discharge efficiency as high as 75% or more can be obtained even if artificial graphite having high reactivity with the electrolyte solvent is used.

【0079】[0079]

【実施例9】負極と正極をセパレータを介して対向抗さ
せ、表13に記載の実施例D、実施例F、従来例B、従
来例Cの電解液を注液し、コイン型電池を各電解液につ
き50個ずつ作製した。
[Embodiment 9] A negative electrode and a positive electrode are opposed to each other via a separator, and the electrolytic solutions of Example D, Example F, Conventional Example B, and Conventional Example C shown in Table 13 are injected to prepare coin type batteries. Fifty electrolyte solutions were prepared.

【0080】[0080]

【表13】 [Table 13]

【0081】前記コイン型電池は、全電池とも、電池作
製時の正負極の容量比が1:1となるように設計し、電
解液組成のみに水準をとり、その他の要素を同一条件
で、各電解液について30個ずつ作製した。
All of the coin type batteries were designed so that the capacity ratio of the positive and negative electrodes during battery preparation was 1: 1 and only the composition of the electrolytic solution was taken as a standard. 30 pieces were prepared for each electrolytic solution.

【0082】前記負極は、コークス焼成体粉末、スチレ
ン・ブタジエンゴム系樹胎及び酢酸エチルを、ホモジナ
イザーにて撹拌混合することにより、スラリー状の負極
活物質合剤を得、次いで、銅箔からなる集電体に前述の
負極活物質合剤を、スロットダイコーターを利用し、片
面に塗布した後、オーブンで乾燥し溶媒を除去し、集電
体上に活物質合剤塗膜を形成し、続いて、前記塗膜を有
する各集電体を熱処理に付して、塗膜中のスチレン・ブ
タジエンゴム系樹脂を硬化させ、その後、前記活物質合
剤塗膜を有する各集電体の活物質塗膜面を加熱ローラー
プレス機によって圧縮処理し、活物質塗膜の均一化を行
うことにより得た。得られた極板を熱処理に付して水分
を除去した。
The negative electrode was prepared by mixing the powder of the coke fired product, the styrene-butadiene rubber-based resin and ethyl acetate with stirring with a homogenizer to obtain a negative electrode active material mixture in the form of a slurry, and then comprising a copper foil. The above-mentioned negative electrode active material mixture to the current collector, using a slot die coater, after coating on one side, dried in an oven to remove the solvent, to form an active material mixture coating film on the current collector, Subsequently, each current collector having the coating film is subjected to heat treatment to cure the styrene-butadiene rubber-based resin in the coating film, and thereafter, the activity of each current collector having the active material mixture coating film is activated. It was obtained by subjecting the surface of the material coating film to compression treatment with a heating roller press to homogenize the active material coating film. The obtained electrode plate was subjected to heat treatment to remove water.

【0083】一方、前記正極は、LiCoO粉末、導
電材としてグラファイト粉末、結着剤としてポリ弗化ビ
ニリデン樹脂、及びN−メチルピロリドンを、ホモジナ
イザーで撹拌混合することにより、スラリー状の正極活
物質合剤を得、次いで、アルミ箔からなる集電体に前述
の正極活物質合剤を、片面に塗布した後、100℃のオ
ーブンで乾燥し、溶媒を除去し、集電体上にの活物質合
剤塗膜を形成し、更に、前記活物質合剤塗膜を有する集
電体の活物質塗膜面をローラプレス機によって圧延処理
し、活物質塗膜の均一化を行うことにより得た。得られ
た極板を真空オーブン中で、熱処理して水分を除去し
た。
On the other hand, for the positive electrode, LiCoO 2 powder, graphite powder as a conductive material, polyvinylidene fluoride resin as a binder, and N-methylpyrrolidone were mixed by stirring with a homogenizer to prepare a slurry positive electrode active material. A mixture is obtained, and then the positive electrode active material mixture is applied to one side of a current collector made of aluminum foil, dried in an oven at 100 ° C., the solvent is removed, and the activity on the current collector is obtained. It is obtained by forming a material mixture coating film, and further rolling the active material coating film surface of the current collector having the active material mixture coating film with a roller press machine to homogenize the active material coating film. It was The obtained electrode plate was heat-treated in a vacuum oven to remove water.

【0084】前記セパレータには、正負極板より幅広の
三次元空孔構造(海綿状)を有するポリオレフィン系
(ポリプロピレン、ポリエチレンまたはそれらの共重合
体)の微多孔性フィルムを使用した。
As the separator, a microporous film of polyolefin (polypropylene, polyethylene or a copolymer thereof) having a three-dimensional pore structure (sponge shape) wider than the positive and negative electrode plates was used.

【0085】このようにして作成した電池を、25℃の
温度で、充放電測定装置を用い、最大充電々流0.2C
mAの電流値で、まず充電方向から、電池電圧が4.1
Vになるまで充電し、10分間の休止の後、同一電流
で、2.75Vになるまで放電し、各電池の1サイクル
目放電容量を比較した。
The battery thus prepared was charged at a maximum charge current of 0.2 C at a temperature of 25 ° C. using a charge / discharge measuring device.
At a current value of mA, the battery voltage is 4.1 from the charging direction.
The battery was charged until it reached V, and after 10 minutes of rest, it was discharged at the same current until it reached 2.75 V, and the discharge capacities of the first cycle of each battery were compared.

【0086】尚、1サイクル目放電容量は従来例Bの1
サイクル目放電容量を100としたときの百分率で示し
比較した。
The discharge capacity in the first cycle is 1 of that of Conventional Example B.
The discharge capacity at the second cycle was set as 100 and shown as a percentage for comparison.

【0087】表14は各電解液を使用した電池の1サイ
クル目放電容量比を示したものである。尚、表14中の
値は各電解液に於いて30セルの平均で示した。
Table 14 shows the discharge capacity ratio at the first cycle of the battery using each electrolyte. The values in Table 14 are the average of 30 cells in each electrolytic solution.

【0088】[0088]

【表14】 [Table 14]

【0089】このように、従来例の電解液を用いた電池
に比べ、実施例の電解液を用いた電池では放電容量が増
加していることが解る。1サイクル目放電容量が向上し
たのは、実施例の電解液を用いた電池では、従来例の電
解液を用いた電池に比べ、負極コークス焼成体と電解液
の反応性が低く、高い充放電効率を有する為である。
As described above, it can be seen that the discharge capacity of the battery using the electrolytic solution of the example is increased as compared with the battery using the electrolytic solution of the conventional example. The discharge capacity in the first cycle was improved because the battery using the electrolytic solution of the Example had a lower reactivity between the negative electrode coke fired body and the electrolytic solution and a higher charge / discharge rate than the battery using the electrolytic solution of the conventional example. This is because it has efficiency.

【0090】従って、本実験から、本発明は、負極活物
質にコークス焼成体からなる炭素材料を用いたリチウム
二次電池に於いて、従来型電解液を使用したこの種の電
池に比べ、大きなエネルギー密度を有し、サイクル特性
に優れたリチウム二次電池を供給するものであることが
解る。
Therefore, from the present experiment, the present invention shows that in the lithium secondary battery using the carbon material of the coke calcined body as the negative electrode active material, it is larger than this type of battery using the conventional electrolyte. It can be seen that the lithium secondary battery having an energy density and excellent cycle characteristics is supplied.

【0091】[0091]

【実施例10】負極と正極をセパレータを介して対向抗
させ、上記表15中記載の実施例D、実施例F、従来例
Bから従来例Dの電解液を注液し、コイン型電池を各電
解液につき30個ずつ作製した。
[Example 10] A negative electrode and a positive electrode were opposed to each other via a separator, and the electrolytic solutions of Example D, Example F, and Conventional Example B to Conventional Example D described in Table 15 were injected to form a coin-type battery. 30 pieces were produced for each electrolytic solution.

【0092】[0092]

【表15】 [Table 15]

【0093】前記コイン型電池は、全電池とも、電池作
製時の正負極の容量比が1:1となるように設計し、電
解液組成のみに水準をとり、その他の要素を同一条件
で、各電解液について30個ずつ作製した。
All of the coin-type batteries were designed so that the capacity ratio of the positive and negative electrodes during battery preparation was 1: 1 and only the composition of the electrolytic solution was taken as a standard. 30 pieces were prepared for each electrolytic solution.

【0094】前記負極は、活物質にコークス焼成体粉末
に換え、人造黒鉛粉末を用いた他は実施例9と同様の製
法にて作成した。一方、前記正極は、実施例9と同様の
製法にて作成した。前記セパレータは、実施例9のもの
と同じものを使用した。
The negative electrode was produced in the same manner as in Example 9 except that artificial graphite powder was used instead of coke burned powder as the active material. On the other hand, the positive electrode was manufactured by the same manufacturing method as in Example 9. The same separator as in Example 9 was used.

【0095】このようにして作成した電池を、25℃の
温度で、充放電測定装置を用い、最大充電々流0.2C
mAの電流値で、まず充電方向から、電池電圧が4.1
Vになるまで充電し、10分間の休止の後、同一電流
で、2.75Vになるまで放電し、各電池の1サイクル
目放電容量を比較した。
The thus-prepared battery was charged at a temperature of 25 ° C. with a charge / discharge measuring device to obtain a maximum charge current of 0.2 C.
At a current value of mA, the battery voltage is 4.1 from the charging direction.
The battery was charged until it reached V, and after 10 minutes of rest, it was discharged at the same current until it reached 2.75 V, and the discharge capacities of the first cycle of each battery were compared.

【0096】表16は各電解液を使用した電池の1サイ
クル目放電容量比を示したものである。
Table 16 shows the discharge capacity ratio at the first cycle of the battery using each electrolytic solution.

【0097】[0097]

【表16】 [Table 16]

【0098】このように、従来例B及び従来例Cに示す
プロピレンカーボネートを高誘電率成分に用いた電解液
を有する電池では、正極の充電容量のほぼ全てが負極人
造黒鉛と電解液の反応に消費され、放電により容量を取
り出すことができなかった。プロピレンカーボネートは
人造黒鉛の様な結晶化度の高い炭素材料を負極とした系
では用いることができず、従来の技術では、人造黒鉛の
様な結晶化度の高い炭素材料との反応性がプロピレンカ
ーボネートより低いことから、融点が36.4℃高く、
室温で固体である為に取り扱い問題があったエチレンカ
ーボネートを用いざるを得なかったのに対し、フッ素置
換プロピレンカーボネートを電解液の高誘電率成分に用
いた本発明の電池は十分に充放電可能であり、1サイク
ル目放電容量、500サイクル目放電容量維持率とも、
エチレンカーボネートを高誘電率成分に用いた電解液を
有する電池(実施例C)をも上回る充放電特性が得られ
た。これは、負極活物質にコークス焼成体を用いた場合
同様、実施例の電解液を用いたこの種の電池では、従来
例の電解液を用いた電池に比べ、負極人造黒鉛と電解液
の反応性が低く、高い充放電効率を有する為である。
又、フッ素置換プロピレンカーボネートは室温で液体で
あることから、エチレンカーボネートに比べ、取り扱い
の面ても優れた溶媒である。従って、本実験から、本発
明の電解液を使用した負極活物質に炭素材料を用いたリ
チウム二次電池は、負極活物質にコークス焼成体を用い
た場合同様、活物質に人造黒鉛を用いた場合に於いて
も、従来型電解液を使用したこの種の電池に比べ、大き
なエネルギー密度を有し、サイクル特性に優れたリチウ
ム二次電池を供給するものであることが解る。
As described above, in the batteries having the electrolytic solution using propylene carbonate as the high dielectric constant component shown in Conventional Example B and Conventional Example C, almost all of the charge capacity of the positive electrode was due to the reaction between the negative electrode artificial graphite and the electrolytic solution. It was consumed and the capacity could not be taken out by discharge. Propylene carbonate cannot be used in a system in which a carbon material with high crystallinity such as artificial graphite is used as a negative electrode, and in the conventional technology, propylene carbonate has a high reactivity with a carbon material with high crystallinity such as artificial graphite. Since it is lower than carbonate, its melting point is 36.4 ° C higher,
Inevitably, there was no choice but to use ethylene carbonate, which had a handling problem because it was a solid at room temperature, but the battery of the present invention using fluorine-substituted propylene carbonate as the high dielectric constant component of the electrolytic solution can be sufficiently charged and discharged. Therefore, both the first cycle discharge capacity and the 500th cycle discharge capacity maintenance rate are
Charge / discharge characteristics were obtained that were even higher than those of the battery (Example C) having the electrolytic solution using ethylene carbonate as the high dielectric constant component. This is similar to the case where the coke calcined body is used as the negative electrode active material, in this type of battery using the electrolytic solution of the example, the reaction between the negative electrode artificial graphite and the electrolytic solution is greater than that in the battery using the electrolytic solution of the conventional example. This is because the property is low and the charge and discharge efficiency is high.
Further, since fluorine-substituted propylene carbonate is a liquid at room temperature, it is an excellent solvent in terms of handling as compared with ethylene carbonate. Therefore, from this experiment, the lithium secondary battery using the carbon material as the negative electrode active material using the electrolytic solution of the present invention uses artificial graphite as the active material, as in the case of using the coke calcined body as the negative electrode active material. Even in this case, it is understood that the lithium secondary battery having a large energy density and excellent cycle characteristics is supplied as compared with the battery of this type using the conventional electrolytic solution.

【0099】前記実施例1及び2では、フッ素置換プロ
ピレンカーボネートに3−フロロ−4−フロロ−プロピ
レンカーボネート、3−フロロ−プロピレンカーボネー
ト、4−フロロ−プロピレンカーボネートを用いた実施
例について述べたが、6個の水素の内、少なくとも1個
以上の水素をフッ素に置換したプロピレンカーボネート
であればよく、3−ジフロロ−プロピレンカーボネー
ト、3−ジフロロ−4−フロロ−プロピレンカーボネー
ト、4−トリフロロメチル−エチレンカーボネート、4
−トリフロロメチル−3−フロロ−エチレンカーボネー
ト、4−トリフロロメチル−4−フロロ−エチレンカー
ボネート、4−トリフロロメチル−3−ジフロロ−エチ
レンカーボネート、4−トリフロロメチル−3−フロロ
−4−フロロ−エチレンカーボネート、パ−フロロ−プ
ロピレンカーボネート等の他のフッ素置換プロピレンカ
ーボネートを用いた場合でも同様の効果が確認できた。
In Examples 1 and 2 described above, examples using 3-fluoro-4-fluoro-propylene carbonate, 3-fluoro-propylene carbonate and 4-fluoro-propylene carbonate as the fluorine-substituted propylene carbonate were described. Of 6 hydrogens, propylene carbonate in which at least one hydrogen is replaced by fluorine may be used, and 3-difluoro-propylene carbonate, 3-difluoro-4-fluoro-propylene carbonate, 4-trifluoromethyl-ethylene. Carbonate, 4
-Trifluoromethyl-3-fluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-4-fluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-3-difluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-3-fluoro-4- Similar effects could be confirmed even when other fluorine-substituted propylene carbonate such as fluoro-ethylene carbonate and perfluoro-propylene carbonate was used.

【0100】前記実施例3及び4では、フッ素置換プロ
ピレンカーボネートに3−フロロ−4−フロロ−プロピ
レンカーボネートを用いた実施例について述べたが、6
個の水素の内、少なくとも1個以上の水素をフッ素に置
換したプロピレンカーボネートであればよく、3−フロ
ロ−プロピレンカーボネート、4−フロロ−プロピレン
カーボネート、3−ジフロロ−プロピレンカーボネー
ト、3−ジフロロ−4−フロロ−プロピレンカーボネー
ト、4−トリフロロメチル−エチレンカーボネート、4
−トリフロロメチル−3−フロロ−エチレンカーボネー
ト、4−トリフロロメチル−4−フロロ−エチレンカー
ボネート、4−トリフロロメチル−3−ジフロロ−エチ
レンカーボネート、4−トリフロロメチル−3−フロロ
−4−フロロ−エチレンカーボネート、パ−フロロ−プ
ロピレンカーボネート等の他のフッ素置換プロピレンカ
ーボネートを用いた場合でも同様の効果が確認できた。
又、低粘度な溶媒としてはジメチルカーボネート、メチ
ルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチル
プロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジ
メトキシエタン、テトラヒドロフラン、エチルブチルカ
ーボネート、ジブチルカーボネートを用いて述べたが、
特に限定されるものてはなく、アルキルテトラヒドロフ
ラン、ジアルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテト
ラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、
1,3−ジオキソラン、アルキル−1,3−ジオキソラ
ン、1,4−ジオキソラン、1,2−ジエトキシエタ
ン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキル
エーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、
トリエチレングリコール−ジアルキルエーテル、テトラ
エチレングリコールジアルキルエーテル、エチルプロピ
ルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ブチルプロ
ピルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マ
ロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル等の
鎖状エステル類などの他の低粘度溶媒を用いた場合でも
同様の効果が確認できた。更に、低粘度な溶媒として
は、1種のみをフッ素置換プロピレンカーボネートに混
合した系について述べたが、2種以上の低粘度溶媒をフ
ッ素置換プロピレンカーボネートに混合しても同様の効
果が確認できた。
In the above-mentioned Examples 3 and 4, an example using 3-fluoro-4-fluoro-propylene carbonate as the fluorine-substituted propylene carbonate was described.
Propylene carbonate obtained by substituting at least one or more hydrogen with fluorine among the individual hydrogens may be used, and 3-fluoro-propylene carbonate, 4-fluoro-propylene carbonate, 3-difluoro-propylene carbonate, 3-difluoro-4. -Fluoro-propylene carbonate, 4-trifluoromethyl-ethylene carbonate, 4
-Trifluoromethyl-3-fluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-4-fluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-3-difluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-3-fluoro-4- Similar effects could be confirmed even when other fluorine-substituted propylene carbonate such as fluoro-ethylene carbonate and perfluoro-propylene carbonate was used.
As the low-viscosity solvent, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl butyl carbonate, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, ethyl butyl carbonate and dibutyl carbonate were used.
It is not particularly limited, alkyltetrahydrofuran, dialkyltetrahydrofuran, alkoxytetrahydrofuran, dialkoxytetrahydrofuran,
1,3-dioxolane, alkyl-1,3-dioxolane, 1,4-dioxolane, 1,2-diethoxyethane, diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, diethylene glycol dialkyl ether,
Other low viscosity such as triethylene glycol-dialkyl ether, tetraethylene glycol dialkyl ether, ethyl propyl carbonate, dipropyl carbonate, butyl propyl carbonate, propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, acetic acid alkyl ester and other chain-like esters The same effect was confirmed even when a solvent was used. Further, as the low-viscosity solvent, the system in which only one kind is mixed with the fluorine-substituted propylene carbonate has been described, but the same effect can be confirmed by mixing two or more kinds of the low-viscosity solvent with the fluorine-substituted propylene carbonate. .

【0101】前記実施例5及び6では、フッ素置換プロ
ピレンカーボネートに3−フロロ−4−フロロ−プロピ
レンカーボネートを用いた実施例について述べたが、6
個の水素の内、少なくとも1個以上の水素をフッ素に置
換したプロピレンカーボネートであればよく、3−フロ
ロ−プロピレンカーボネート、4−フロロ−プロピレン
カーボネート、3−ジフロロ−プロピレンカーボネー
ト、3−ジフロロ−4−フロロ−プロピレンカーボネー
ト、4−トリフロロメチル−エチレンカーボネート、4
−トリフロロメチル−3−フロロ−エチレンカーボネー
ト、4−トリフロロメチル−4−フロロ−エチレンカー
ボネート、4−トリフロロメチル−3−ジフロロ−エチ
レンカーボネート、4−トリフロロメチル−3−フロロ
−4−フロロ−エチレンカーボネート、パ−フロロ−プ
ロピレンカーボネート等の他のフッ素置換プロピレンカ
ーボネートを用いた場合でも同様の効果が確認できた。
又、第2溶媒としてはジエチルカーボネートを用いて述
べたが、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネ
ート、メチルプロピルカーボネート、メチルブチルカー
ボネートからなる他の第2溶媒を用いても同様の効果が
確認できた。更に、第2溶媒としては、1種のみをフッ
素置換プロピレンカーボネートに混合した系について述
べたが、2種以上の第2群溶媒を混合してものをフッ素
置換プロピレンカーボネートに混合しても同様の効果が
確認できた。
In the above-mentioned Examples 5 and 6, examples using 3-fluoro-4-fluoro-propylene carbonate as the fluorine-substituted propylene carbonate were described.
Propylene carbonate obtained by substituting at least one or more hydrogen with fluorine among the individual hydrogens may be used, and 3-fluoro-propylene carbonate, 4-fluoro-propylene carbonate, 3-difluoro-propylene carbonate, 3-difluoro-4. -Fluoro-propylene carbonate, 4-trifluoromethyl-ethylene carbonate, 4
-Trifluoromethyl-3-fluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-4-fluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-3-difluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-3-fluoro-4- Similar effects could be confirmed even when other fluorine-substituted propylene carbonate such as fluoro-ethylene carbonate and perfluoro-propylene carbonate was used.
Although diethyl carbonate was used as the second solvent, the same effect could be confirmed by using another second solvent composed of dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate and methyl butyl carbonate. Further, as the second solvent, the system in which only one kind is mixed with the fluorine-substituted propylene carbonate is described, but the same is true even if two or more kinds of the second group solvent are mixed with the fluorine-substituted propylene carbonate. The effect was confirmed.

【0102】前記実施例7及び8では、フッ素置換プロ
ピレンカーボネートに3−フロロ−4−フロロ−プロピ
レンカーボネートを用いた実施例について述べたが、6
個の水素の内、少なくとも1個以上の水素をフッ素に置
換したプロピレンカーボネートであればよく、3−フロ
ロ−プロピレンカーボネート、4−フロロ−プロピレン
カーボネート、3−ジフロロ−プロピレンカーボネー
ト、3−ジフロロ−4−フロロ−プロピレンカーボネー
ト、4−トリフロロメチル−エチレンカーボネート、4
−トリフロロメチル−3−フロロ−エチレンカーボネー
ト、4−トリフロロメチル−4−フロロ−エチレンカー
ボネート、4−トリフロロメチル−3−ジフロロ−エチ
レンカーボネート、4−トリフロロメチル−3−フロロ
−4−フロロ−エチレンカーボネート、パ−フロロ−プ
ロピレンカーボネート等の他のフッ素置換プロピレンカ
ーボネートを用いた場合でも同様の効果が確認できた。
又、第2溶媒としてはジエチルカーボネートを用いて述
べたが、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネ
ート、メチルプロピルカーボネート、メチルブチルカー
ボネートからなる他の第2溶媒を用いても同様の効果が
確認できた。更に、第2溶媒としては、1種のみをフッ
素置換プロピレンカーボネートに混合した系について述
べたが、2種以上の第2溶媒をフッ素置換プロピレンカ
ーボネートに混合しても同様の効果が確認できた。加え
て、第1溶媒及び第2溶媒以外の溶媒としてエチレンカ
ーボネート或いはエチルブチルカーボネートについて述
べたが、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、ビニレンカーボネート、2メ
チル−γ−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラク
トン、γ−バレロラクトン等の他の高誘電率溶媒、及
び、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフラ
ン、ジアルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラ
ヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、1,
3−ジオキソラン、アルキル−1,3−ジオキソラン、
1,4−ジオキソラン、1,2−ジメトキシエタン、
1,2−ジエトキシエタン、ジエチルエーテル、エチレ
ングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコー
ルジアルキルエーテル、トリエチレングリコール−ジア
ルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキル
エーテル、エチルプロピルカーボネート、ジプロピルカ
ーボネート、ブチルプロピルカーボネート、ジブチルカ
ーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸
ジアルキルエステル、 酢酸アルキルエステル等の他の
低粘度な溶媒を1種又は2種以上、第1溶媒と第2溶媒
の混合溶媒に混合しても、又、これらの第1溶媒、第2
溶媒、エチレンカーボネート及びエチルブチルカーボネ
ート以外の溶媒の1種又は2種以上と、エチレンカーボ
ネート、エチルブチルカーボネートの1種又は2種以上
との混合溶媒を第1群溶媒と第2群溶媒に混合しても用
いても同様な効果が確認できた。
In the above-mentioned Examples 7 and 8, an example in which 3-fluoro-4-fluoro-propylene carbonate was used as the fluorine-substituted propylene carbonate was described.
Propylene carbonate obtained by substituting at least one or more hydrogen with fluorine among the individual hydrogens may be used, and 3-fluoro-propylene carbonate, 4-fluoro-propylene carbonate, 3-difluoro-propylene carbonate, 3-difluoro-4. -Fluoro-propylene carbonate, 4-trifluoromethyl-ethylene carbonate, 4
-Trifluoromethyl-3-fluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-4-fluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-3-difluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-3-fluoro-4- Similar effects could be confirmed even when other fluorine-substituted propylene carbonate such as fluoro-ethylene carbonate and perfluoro-propylene carbonate was used.
Although diethyl carbonate was used as the second solvent, the same effect could be confirmed by using another second solvent composed of dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate and methyl butyl carbonate. Further, as the second solvent, the system in which only one kind is mixed with the fluorine-substituted propylene carbonate has been described, but the same effect can be confirmed by mixing two or more kinds of the second solvent with the fluorine-substituted propylene carbonate. In addition, although ethylene carbonate or ethyl butyl carbonate was described as a solvent other than the first solvent and the second solvent, propylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyrolactone, vinylene carbonate, 2 methyl-γ-butyrolactone, acetyl-γ-butyrolactone. , Other high dielectric constant solvents such as γ-valerolactone, and tetrahydrofuran, alkyltetrahydrofuran, dialkyltetrahydrofuran, alkoxytetrahydrofuran, dialkoxytetrahydrofuran, 1,
3-dioxolane, alkyl-1,3-dioxolane,
1,4-dioxolane, 1,2-dimethoxyethane,
1,2-diethoxyethane, diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, diethylene glycol dialkyl ether, triethylene glycol dialkyl ether, tetraethylene glycol dialkyl ether, ethyl propyl carbonate, dipropyl carbonate, butyl propyl carbonate, dibutyl carbonate, propionic acid If one or more other low-viscosity solvents such as alkyl ester, dialkyl malonate, alkyl acetate, etc. are mixed in a mixed solvent of the first solvent and the second solvent, these first solvents may also be used. , Second
A solvent, a mixed solvent of one or more kinds of solvents other than ethylene carbonate and ethyl butyl carbonate, and one or more kinds of ethylene carbonate and ethyl butyl carbonate are mixed in the first group solvent and the second group solvent. The same effect could be confirmed whether it was used or not.

【0103】前記実施例9及び10では、フッ素置換プ
ロピレンカーボネートに3−フロロ−4−フロロ−プロ
ピレンカーボネートを用いた実施例について述べたが、
6個の水素の内、少なくとも1個以上の水素をフッ素に
置換したプロピレンカーボネートであればよく、3−フ
ロロ−プロピレンカーボネート、4−フロロ−プロピレ
ンカーボネート、3−ジフロロ−プロピレンカーボネー
ト、3−ジフロロ−4−フロロ−プロピレンカーボネー
ト、4−トリフロロメチル−エチレンカーボネート、4
−トリフロロメチル−3−フロロ−エチレンカーボネー
ト、4−トリフロロメチル−4−フロロ−エチレンカー
ボネート、4−トリフロロメチル−3−ジフロロ−エチ
レンカーボネート、4−トリフロロメチル−3−フロロ
−4−フロロ−エチレンカーボネート、パ−フロロ−プ
ロピレンカーボネート等の他のフッ素置換プロピレンカ
ーボネートを用いた場合でも同様の効果が確認できた。
又、第2溶媒としてはジメチルカーボネート或いはジエ
チルカーボネートを用いて述べたが、メチルエチルカー
ボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルブチル
カーボネートからなる他の第2溶媒を用いても同様の効
果が確認できた。更に、第2溶媒としては、1種のみを
第1溶媒に混合した系について述べたが、2種以上の第
2群溶媒を第1群溶媒に混合しても同様の効果が確認で
きた。加えて、第1溶媒及び第2溶媒以外の溶媒として
は何等含有しない系で述べたが、プロピレンカーボネー
ト、エチレンカーボネートブチレンカーボネート、γ−
ブチロラクトン、ビニレンカーボネート、2メチル−γ
−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、γ
−バレロラクトン等の高誘電率溶媒、及び、テトラヒド
ロフラン、アルキルテトラヒドロフラン、ジアルキルテ
トラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジ
アルコキシテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラ
ン、アルキル−1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキ
ソラン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキ
シエタン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジア
ルキルエーテル−ジエチレングリコールジアルキルエー
テル、トリエチレングリコール−ジアルキルエーテル、
テトラエチレングリコールジアルキルエーテル、エチル
プロピルカーボネート、エチルブチルカーボネート、ジ
プロピルカーボネート、ブチルプロピルカーボネート、
ジブチルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステ
ル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステ
ル等の低粘度な溶媒を1種又は2種以上を第1溶媒と第
2溶媒の混合溶媒に混合しても同様な効果が得られた。
又、電解液溶媒として第1溶媒と第2溶媒とを混合した
ものを用い述べたが、第1溶媒のみを溶媒として用いて
も、高率充放電性は低下するものの、負極炭素材料と電
解液の反応抑制作用については同様の効果が確認でき
た。又、正極については、LiCoOを用いて述べた
が、LiNiO、LiMnO、LiMn等の
他のリチウム含有複合酸化物、TiO、MnO、M
oO、V、TiS、MoS等のカルコゲン
化合物など、リチウムイオンを電気化学的に吸蔵・放出
できるものであれば、他のリチウム二次電池用正極活物
質を用いても同様の効果が確認できた。
In the above-mentioned Examples 9 and 10, examples using 3-fluoro-4-fluoro-propylene carbonate as the fluorine-substituted propylene carbonate were described.
Of the six hydrogens, propylene carbonate in which at least one hydrogen is replaced by fluorine may be used, and 3-fluoro-propylene carbonate, 4-fluoro-propylene carbonate, 3-difluoro-propylene carbonate, 3-difluoro- 4-fluoro-propylene carbonate, 4-trifluoromethyl-ethylene carbonate, 4
-Trifluoromethyl-3-fluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-4-fluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-3-difluoro-ethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-3-fluoro-4- Similar effects could be confirmed even when other fluorine-substituted propylene carbonate such as fluoro-ethylene carbonate and perfluoro-propylene carbonate was used.
Although dimethyl carbonate or diethyl carbonate was used as the second solvent, the same effect could be confirmed by using another second solvent composed of methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate and methyl butyl carbonate. Further, as the second solvent, the system in which only one kind is mixed with the first solvent has been described, but the same effect can be confirmed even when two or more kinds of second group solvents are mixed with the first group solvent. In addition, the system containing no solvent other than the first solvent and the second solvent was described, but propylene carbonate, ethylene carbonate butylene carbonate, γ-
Butyrolactone, vinylene carbonate, 2 methyl-γ
-Butyrolactone, acetyl-γ-butyrolactone, γ
A high dielectric constant solvent such as valerolactone, and tetrahydrofuran, alkyltetrahydrofuran, dialkyltetrahydrofuran, alkoxytetrahydrofuran, dialkoxytetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, alkyl-1,3-dioxolane, 1,4-dioxolane, 1,2 -Dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether-diethylene glycol dialkyl ether, triethylene glycol dialkyl ether,
Tetraethylene glycol dialkyl ether, ethyl propyl carbonate, ethyl butyl carbonate, dipropyl carbonate, butyl propyl carbonate,
Similar effects can be obtained by mixing one or more low-viscosity solvents such as dibutyl carbonate, alkyl propionate, dialkyl malonate and alkyl acetate with a mixed solvent of the first solvent and the second solvent. Was given.
Moreover, although the mixture of the first solvent and the second solvent has been described as the electrolytic solution solvent, the use of only the first solvent as the solvent reduces the high rate charge / discharge property, but the negative electrode carbon material and the electrolytic solution. The same effect was confirmed for the reaction suppressing action of the liquid. Although the positive electrode is described using LiCoO 2 , other lithium-containing composite oxides such as LiNiO 2 , LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 , TiO 2 , MnO 2 and M are used.
The same applies to other positive electrode active materials for lithium secondary batteries, as long as they can store and release lithium ions electrochemically, such as oO 3 , V 2 O 5 , TiS 2 and MoS 2 chalcogen compounds. The effect of was confirmed.

【0104】前記実施例全体を通じて、フッ素置換プロ
ピレンカーボネートは1種のみを用いた実施例について
述べてきたが、2種以上のフッ素置換プロピレンカーボ
ネートを混合して電解液に用いても何等問題はない。
又、リチウム塩にはLiPFを単独で用いた実施例に
ついて述べてきたが、LiClO、LiBF、Li
AsF、LiCl、LiBr等の他の無機リチウム
塩、及び、LiB(C、LiC(SOCF
、LiOSOCF等の有機リチウム塩を、単
独で用いても、2種以上の混合系で用いても、LiPF
以外の1種以上とLiPFとの混合系で用いても同
様の効果が確認できた。更に、負極炭素材料について
は、コークス焼成体及び人造黒鉛を用いて述べたが、天
然黒鉛や、有機物焼成体、或いは、それらを黒鉛化処理
した炭素材料の単体、或いは2種以上の混合系に於いて
も同様の効果が確認された。
Throughout the above-mentioned examples, examples using only one fluorine-substituted propylene carbonate have been described, but there is no problem even if two or more fluorine-substituted propylene carbonates are mixed and used in the electrolytic solution. .
Also, an example in which LiPF 6 was used alone as the lithium salt has been described, but LiClO 4 , LiBF 4 , Li
Other inorganic lithium salts such as AsF 6 , LiCl and LiBr, and LiB (C 6 H 5 ) 4 and LiC (SO 2 CF
3 ) 3 , LiOSO 2 CF 3 and other organolithium salts may be used alone or in a mixed system of two or more kinds, LiPF
Similar effects can be used with one or more than 6 and mixed system of LiPF 6 was confirmed. Further, although the negative electrode carbon material has been described using the coke calcined body and the artificial graphite, it is possible to use natural graphite, an organic calcined body, or a carbon material obtained by graphitizing them, or a mixed system of two or more kinds. Even in this case, the same effect was confirmed.

【0105】[0105]

【発明の効果】本発明に示す様に、フッ素置換プロピレ
ンカーボネートを有するの有機溶媒にリチウム塩を溶解
してなる有機電解液を、負極活物質にリチウムイオンを
電気化学的に吸蔵放出できる炭素材料を用いたリチウム
二次電池の電解液に用いることで、従来型電解液を使用
した場合に比べ、負極炭素材料と電解液の反応が抑制さ
れ、負極炭素材料のサイクル初期での充放電効率を向上
させることができ、その結果、従来型電解液を使用した
この種のリチウム電池に比べ、大きなエネルギー密度を
有するリチウム電池を供給することができ、又、低粘度
な溶媒、特に、ジメチルカーボネート、メチルエチルカ
ーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカ
ーボネート、メチルブチルカーボネートよりなる群より
選択される1種又は2種以上との混合溶媒を用いた場
合、前記効果に加え、高率充放電特性にも優れたリチウ
ム二次電池を供給することができ、更に、フッ素置換プ
ロピレンカーボネートと他の溶媒を混合して用いる場
合、その混合比を規定することにより前記効果が特に高
いレベルで共存するリチウム二次電池を供給することが
でき、加えて、エチレンカーボネートとは異なりフッ素
置換プロピレンカーボネートは室温で液体であることか
ら取り扱いも容易であることから、産業上の利用価値は
極めて高い。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As shown in the present invention, a carbon material capable of electrochemically absorbing and desorbing lithium ions in a negative electrode active material, and an organic electrolytic solution prepared by dissolving a lithium salt in an organic solvent having a fluorine-substituted propylene carbonate. By using it as the electrolyte solution of the lithium secondary battery using, the reaction between the negative electrode carbon material and the electrolyte solution is suppressed and the charge / discharge efficiency of the negative electrode carbon material at the beginning of the cycle is improved compared to the case of using the conventional electrolyte solution. As a result, as compared with this type of lithium battery using a conventional electrolyte, it is possible to supply a lithium battery having a large energy density, and a low viscosity solvent, especially dimethyl carbonate, One or more selected from the group consisting of methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate and methyl butyl carbonate When a mixed solvent of two or more kinds is used, it is possible to supply a lithium secondary battery excellent in high rate charge / discharge characteristics in addition to the above effects, and further, a fluorine-substituted propylene carbonate is mixed with another solvent. When used as a mixture, it is possible to supply a lithium secondary battery in which the above effects coexist at a particularly high level by defining the mixing ratio, and in addition, unlike ethylene carbonate, fluorine-substituted propylene carbonate is a liquid at room temperature. Since it is easy to handle, its industrial utility value is extremely high.

【0106】特に、本発明の効果は、負極炭素材料の結
晶化度が高い程有効である。
Particularly, the effect of the present invention is more effective as the crystallinity of the negative electrode carbon material is higher.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放
出できる炭素材料からからなる群より選択される1種又
は2種以上を活物質とする負極と、電気化学的にリチウ
ムイオンを吸蔵・放出できる物質からなる群より選択さ
れる1種又は2種以上を活物質とする正極と、有機電解
液とからなるリチウム二次電池において、前記有機電解
液が、溶媒として6個の水素の内少なくとも1個以上の
水素をフッ素に置換したプロピレンカーボネートの1種
又は2種以上を有することを特徴とするリチウム二次電
池。
1. A negative electrode having an active material of one or more selected from the group consisting of carbon materials capable of electrochemically absorbing and releasing lithium ions, and electrochemically absorbing and releasing lithium ions. In a lithium secondary battery comprising a positive electrode having as an active material one or more selected from the group consisting of possible substances, and an organic electrolytic solution, the organic electrolytic solution is at least 6 hydrogens as a solvent. A lithium secondary battery comprising one or more propylene carbonates in which one or more hydrogen is replaced by fluorine.
【請求項2】 前記有機電解液の有機溶媒が6個の水素
の少なくとも1個以上の水素をフッ素に置換したプロピ
レンカーボネートの1種又は2種以上からなる第1溶媒
と、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネー
ト、メチルブチルカーボネートよりなる群より選択され
る1種又は2種以上からなる第2溶媒との混合溶媒を有
することを特徴とする請求項1記載のリチウム二次電
池。
2. A first solvent in which the organic solvent of the organic electrolytic solution is one or two or more of propylene carbonate in which at least one hydrogen of six hydrogens is replaced by fluorine, and dimethyl carbonate and methyl ethyl. The lithium secondary battery according to claim 1, further comprising a mixed solvent with a second solvent consisting of one or more selected from the group consisting of carbonate, diethyl carbonate, methylpropyl carbonate, and methylbutyl carbonate. .
【請求項3】 前記第1溶媒の体積が、前記有機電解液
溶媒の全体積に占める割合が30%以上であり、且つ、
前記第2溶媒が、前記有機電解液溶媒の全体積に占める
割合が40%以上であり、且つ、前記第1溶媒と前記第
2溶媒との混合溶媒の体積が、前記有機電解液溶媒の全
体積に占める割合が80%以上であることを特徴とする
請求項1又は2記載のリチウム二次電池。
3. The volume of the first solvent is 30% or more of the total volume of the organic electrolyte solution solvent, and
The second solvent accounts for 40% or more of the total volume of the organic electrolytic solution solvent, and the volume of the mixed solvent of the first solvent and the second solvent is the entire organic electrolytic solution solvent. The lithium secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the proportion of the product is 80% or more.
JP6338286A 1994-11-09 1994-12-14 Lithium secondary battery Pending JPH08167426A (en)

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DE69526032T DE69526032T2 (en) 1994-11-09 1995-11-08 Lithium secondary battery
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10116629A (en) * 1996-10-15 1998-05-06 Mitsui Chem Inc Non-aqueous electrolyte
JP2006294403A (en) * 2005-04-11 2006-10-26 Sony Corp Battery

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