JPH10189040A - Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolytic secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolytic secondary battery

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JPH10189040A
JPH10189040A JP8346240A JP34624096A JPH10189040A JP H10189040 A JPH10189040 A JP H10189040A JP 8346240 A JP8346240 A JP 8346240A JP 34624096 A JP34624096 A JP 34624096A JP H10189040 A JPH10189040 A JP H10189040A
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JP
Japan
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electrolyte
nonaqueous
aqueous electrolyte
carbonate
secondary battery
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JP8346240A
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Japanese (ja)
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Akio Hibara
原 昭 男 檜
Takehiko Onomi
身 毅 彦 尾
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Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolytic secondary battery having a high degree of incombustibility and safety, having the capability of generating high voltage and further having a high charging and discharging function by composing a nonaqueous electrolyte of a nonaqueous solvent containing a phosphoric ester compound and a chained carbonate compound. and an electrolyte. SOLUTION: The nonaqueous electrolyte of a secondary battery is composed of a nonaqueous solvent containing the phosphoric ester compound expressed by the formula I and the chain carbonate compound expressed by the formula II, and an electrolyte. In the formula I, -C- stands for straight chain or branched hydrocarbon, and (k), (l) and (m) stand for an integer between 1 and 3. In addition, X1 to X3 may be identical to or different from each other, and a hydrogen atom, an alkoxy group or an alkyl group-substituted amino group. In the formula II, R<1> and R<2> are an alkyl group having carbons between 1 and 3. Also, lithium salt such as LiPF6 , LiBF4 , LiClO4 , and LiAsF6 is mentioned as an electrolyte dissolved in the nonaqueous electrolyte. The nonaqueous electrolyte may be used for a cylindrical nonaqueous electrolytic secondary battery.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の技術分野】本発明は、非水電解液および非水電
解液二次電池に関し、さらに詳しくは難燃性が高く安全
で、高電圧を発生でき、かつ電池充放電性能の優れた非
水電解液に関するとともに、この電解液を含む非水電解
液二次電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly, to a non-aqueous electrolyte and a non-aqueous electrolyte secondary battery which are safe, capable of generating a high voltage, and excellent in battery charge / discharge performance. The present invention relates to a water electrolyte and a non-aqueous electrolyte secondary battery containing the electrolyte.

【0002】[0002]

【発明の技術的背景】非水電解液は、リチウム電池や電
気二重層コンデンサなどエネルギー貯蔵デバイスの電解
質として使用され、これらのデバイスは高電圧、高エネ
ルギー密度を有し、信頼性に優れているため、広く民生
用電子機器の電源などに用いられている。非水電解液は
非水溶媒と電解質とからなり、非水溶媒としては、一般
に高誘電率の非水溶媒であるプロピレンカーボネート、
γ−ブチロラクトン、スルホラン、あるいは低粘度の非
水溶媒であるジメチルカーボネート、ジメトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソランなどが用い
られている。また電解質としては、Et4NBF4、LiB
4、LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiCF3
3、LiAlCl4、LiSiF6などが用いられている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Non-aqueous electrolytes are used as electrolytes in energy storage devices such as lithium batteries and electric double layer capacitors, and these devices have high voltage, high energy density, and excellent reliability. Therefore, it is widely used as a power source for consumer electronic devices. The non-aqueous electrolyte comprises a non-aqueous solvent and an electrolyte.As the non-aqueous solvent, propylene carbonate, which is a non-aqueous solvent generally having a high dielectric constant,
γ-butyrolactone, sulfolane, or low-viscosity non-aqueous solvents such as dimethyl carbonate, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, and 1,3-dioxolane are used. As the electrolyte, Et 4 NBF 4 , LiB
F 4, LiPF 6, LiClO 4 , LiAsF 6, LiCF 3 S
O 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 and the like are used.

【0003】非水電解液を使用したエネルギー貯蔵デバ
イスのうちで、リチウムイオン電池と呼ばれる二次電池
が急速に普及している。この電池は、過充電、外部ショ
ート、釘刺し、押しつぶし等の実験によっても安全性が
確保される必要がある。そして、今後の大幅な高エネル
ギー密度化、または電池の大型化がなされた場合には、
さらに安全性を向上させることが望まれ、可燃性の非水
電解液は自己消火性を有することが求められている。
[0003] Among energy storage devices using a non-aqueous electrolyte, a secondary battery called a lithium ion battery is rapidly spreading. It is necessary to ensure the safety of this battery by experiments such as overcharging, external short-circuiting, nail penetration, and crushing. And in the future, if the energy density is significantly increased or the battery is enlarged,
Further improvement in safety is desired, and flammable non-aqueous electrolytes are required to have self-extinguishing properties.

【0004】このため、自己消火性のある化合物として
知られているリン酸エステル類を電解液に添加すること
が提案されている(たとえば特開平4−184870号
公報参照)。
[0004] For this reason, it has been proposed to add a phosphate ester known as a compound having a self-extinguishing property to an electrolytic solution (for example, see JP-A-4-184870).

【0005】しかしながら、リン酸トリエチルなどの一
般的なリン酸エステル類を添加した電解液は、難燃性で
あって安全性は向上されるが、負極で還元分解反応が起
こりやすいため、その種類や添加量によっては電池充放
電効率、電池のエネルギー密度、電池寿命の点で問題が
あった。このような問題を解決するため、リン酸エステ
ルの添加量を限定すること(特開平8−22839号公
報参照)などが提案されている。
[0005] However, an electrolytic solution to which a general phosphoric acid ester such as triethyl phosphate is added is flame-retardant and has improved safety. There were problems in terms of battery charge / discharge efficiency, battery energy density, and battery life depending on the amount and the amount of addition. In order to solve such a problem, it has been proposed to limit the amount of the phosphoric acid ester to be added (see JP-A-8-22839).

【0006】[0006]

【発明の目的】本発明は、上記の問題点に鑑みなされた
もので、難燃性が高く安全で、高電圧を発生でき、かつ
電池充放電性能の優れた非水電解液を提供することを目
的とするとともに、この非水電解液を含む二次電池を提
供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte which has high flame retardancy, is safe, can generate a high voltage, and has excellent battery charge / discharge performance. And a secondary battery containing the non-aqueous electrolyte.

【0007】[0007]

【発明の概要】本発明に係る非水電解液は、下記一般式
[1]で表されるリン酸エステル化合物と、鎖状カーボ
ネート化合物とを含む非水溶媒と、電解質とからなるこ
とを特徴としている。
The non-aqueous electrolyte according to the present invention comprises a non-aqueous solvent containing a phosphate compound represented by the following general formula [1], a chain carbonate compound, and an electrolyte. And

【0008】[0008]

【化3】 Embedded image

【0009】(式中、−(C)−は、直鎖状または分岐
状の炭化水素であり、k、lおよびmは1〜3の整数を
示し、X1〜X3は互いに同一であっても異なっていても
よく、水素原子、アルコキシ基またはアルキル基置換ア
ミノ基である。) 前記鎖状カーボネート化合物が、下記一般式[2]で表
される鎖状カーボネートであることが好ましい。
(In the formula,-(C)-is a linear or branched hydrocarbon, k, l and m each represent an integer of 1 to 3 , and X 1 to X 3 are the same as each other. A hydrogen atom, an alkoxy group, or an alkyl group-substituted amino group.) The chain carbonate compound is preferably a chain carbonate represented by the following general formula [2].

【0010】[0010]

【化4】 Embedded image

【0011】(式中、R1およびR2は互いに同一であっ
ても、異なっていてもよく、炭素数1〜3のアルキル基
である。) また、上記非水溶媒は、さらに、環状カーボネート化合
物を含んでいてもよい。
(In the formula, R 1 and R 2 may be the same or different from each other and are an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.) The non-aqueous solvent may further include a cyclic carbonate. It may contain a compound.

【0012】このような環状カーボネート化合物として
は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、
ブチレンカーボネートから選ばれる環状カーボネートで
あることが望ましい。
Such cyclic carbonate compounds include ethylene carbonate, propylene carbonate,
Desirably, it is a cyclic carbonate selected from butylene carbonate.

【0013】前記電解質は、LiPF6であることが好ま
しい。このような電解質濃度は、0.5〜2.0モル/リ
ットルの範囲にあることが好ましい。
[0013] The electrolyte is preferably LiPF 6. Such an electrolyte concentration is preferably in the range of 0.5 to 2.0 mol / liter.

【0014】本発明に係る非水電解液二次電池は、負極
活物質として、金属リチウム、リチウム含有合金、リチ
ウムイオンのドープ・アンドープが可能な化合物、リチ
ウムイオンのドープ・脱ドープが可能な炭素材料のいず
れか1種を含む負極と、正極活物質としてリチウムと遷
移金属の複合酸化物を含む正極と、上記のような非水電
解液とを有することを特徴としている。
In the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, as the negative electrode active material, metallic lithium, a lithium-containing alloy, a compound capable of doping / undoping lithium ions, and a carbon capable of doping / dedoping lithium ions are used. It is characterized by including a negative electrode containing any one of the materials, a positive electrode containing a composite oxide of lithium and a transition metal as a positive electrode active material, and a nonaqueous electrolyte as described above.

【0015】 〔発明の詳細な説明〕以下本発明に係る非水電解液およ
びこの非水電解液を用いた非水電解液二次電池について
具体的に説明する。
[Detailed Description of the Invention] A non-aqueous electrolyte according to the present invention and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte will be specifically described below.

【0016】本発明に係る非水電解液は、特定のリン酸
エステル化合物と鎖状カーボネートとを含む非水溶媒
と、電解質とからなる。まず、リン酸エステル化合物に
ついて説明する。
The non-aqueous electrolyte according to the present invention comprises a non-aqueous solvent containing a specific phosphate compound and a chain carbonate, and an electrolyte. First, the phosphate compound will be described.

【0017】リン酸エステル化合物 非水溶媒中に含まれるリン酸エステル化合物としては、
下記一般式[1]で表される化合物であることが好まし
い。
Phosphate ester compound The phosphate ester compound contained in the non-aqueous solvent includes:
It is preferably a compound represented by the following general formula [1].

【0018】[0018]

【化5】 Embedded image

【0019】式中、−(C)−は、直鎖状または分岐状
の炭化水素であり、k、lおよびmは1〜3の整数を示
す。X1〜X3は互いに同一であっても異なっていてもよ
く、水素原子、アルコキシ基またはアルキル基置換アミ
ノ基であり、好ましくは水素原子、炭素数1〜5のアル
コキシ基、炭素数1〜5のアルキル基で置換したアミノ
基である。
In the formula,-(C)-is a linear or branched hydrocarbon, and k, l and m each represent an integer of 1 to 3. X 1 to X 3 may be the same or different and are a hydrogen atom, an alkoxy group or an alkyl-substituted amino group, preferably a hydrogen atom, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, 5 is an amino group substituted with an alkyl group.

【0020】一般式[1]のようなリン酸エステル化合
物を非水電解液に添加する場合、リン酸エステル中のリ
ン酸含量が高いほど、リン酸エステルの自己消火作用が
大ききくなるため、炭素数は少ない方が望ましい。
When a phosphate ester compound represented by the general formula [1] is added to the non-aqueous electrolyte, the higher the phosphoric acid content in the phosphate ester, the greater the self-extinguishing action of the phosphate ester. It is desirable that the number of carbon atoms is small.

【0021】このようなリン酸エステル化合物として、
具体的には、以下の化合物が挙げられる。
As such a phosphate compound,
Specifically, the following compounds are mentioned.

【0022】[0022]

【化6】 Embedded image

【0023】このうち特にトリメチロールエタンホスフ
ェート、グリセロールホスフェートが好ましい。鎖状カーボネート 非水溶媒中に含まれる鎖状カーボネートとしては、下記
一般式[2]で表される化合物であることが好ましい。
Of these, trimethylolethane phosphate and glycerol phosphate are particularly preferred. The chain carbonate contained in the chain carbonate non-aqueous solvent is preferably a compound represented by the following general formula [2].

【0024】[0024]

【化7】 Embedded image

【0025】式中、R1およびR2は互いに同一であって
も、異なっていてもよく、炭素数1〜3のアルキル基を
示す。一般式[2]で表される鎖状カーボネートを上記
リン酸エステルに混合することによって、非水電解液の
粘度を下げることが可能であり、常温または低温での電
気伝導性に優れた電解液が得られる。
In the formula, R 1 and R 2 may be the same or different from each other, and represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. By mixing the chain carbonate represented by the general formula [2] with the phosphate ester, the viscosity of the non-aqueous electrolyte can be reduced, and the electrolyte has excellent electrical conductivity at normal temperature or low temperature. Is obtained.

【0026】このような一般式[2]で表される鎖状カ
ーボネートとして、具体的には、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、メチルイソプロピル
カーボネート、エチルプロピルカーボネートなどが挙げ
られる。
Specific examples of the chain carbonate represented by the general formula [2] include dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, and ethyl propyl carbonate. .

【0027】このうち特に、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が好ま
しい。環状カーボネート 本発明に用いられる非水溶媒には、さらに、環状カーボ
ネートが含まれているのが好ましい。
Of these, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate are particularly preferred. Cyclic carbonate The non-aqueous solvent used in the present invention preferably further contains a cyclic carbonate.

【0028】環状カーボネートとしては、エチレンカー
ボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネ
ートなどが挙げられる。このような環状カーボネートを
混合することによって、電解質の解離性を高めることが
でき、非水電解液の電気伝導度を高めることができる。
Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and the like. By mixing such a cyclic carbonate, the dissociation of the electrolyte can be increased, and the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte can be increased.

【0029】非水溶媒 本発明で用いられる非水溶媒は、上記のようなリン酸エ
ステル化合物と鎖状カーボネートと、必要に応じて環状
カーボネートとの混合溶媒から構成されている。
Non-aqueous solvent The non-aqueous solvent used in the present invention comprises a mixed solvent of the above-mentioned phosphate compound, a chain carbonate, and, if necessary, a cyclic carbonate.

【0030】リン酸エステル化合物は、該非水溶媒中に
5〜90体積%、好ましくは10〜70体積%の量で存
在しているのが望ましい。鎖状カーボネートは、該非水
溶媒中に10〜90体積%、好ましくは20〜80体積
%の量で存在しているのが望ましい。
The phosphate compound is desirably present in the non-aqueous solvent in an amount of 5 to 90% by volume, preferably 10 to 70% by volume. The chain carbonate is desirably present in the non-aqueous solvent in an amount of 10 to 90% by volume, preferably 20 to 80% by volume.

【0031】環状カーボネートは、該非水溶媒中に1〜
90体積%、好ましくは20〜80体積%の量で存在し
ているのが望ましい。また、本発明に係る非水電解液中
には、上記リン酸エステル化合物、鎖状カーボネートお
よび環状カーボネート以外に、他の非水溶媒が含まれて
いてもよい。
The cyclic carbonate is contained in the non-aqueous solvent in an amount of from 1 to
Desirably it is present in an amount of 90% by volume, preferably 20-80% by volume. The non-aqueous electrolyte according to the present invention may contain other non-aqueous solvents in addition to the phosphate ester compound, the chain carbonate and the cyclic carbonate.

【0032】リン酸エステルの混合状態は、必ずしも液
に溶解して均一になっている必要はなく、懸濁状態であ
ってもよい。このような非水溶媒としては、蟻酸メチ
ル、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチ
ル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸
エチルなどの鎖状エステル、ジメトキシエタンなどの鎖
状エーテル類、テトラヒドロフランなどの環状エーテル
類、ジメチルホルムアミドなどの鎖状アミド類、メチル
-N,N-ジメチルカーバメートなどの鎖状カーバメート
類、γ−ブチロラクトンなどの環状エステル、スルホラ
ンなどの環状スルホン類、N−メチルオキサゾリジノン
などの環状カーバメート、N−メチルピロリドンなどの
環状アミドなどが挙げられる。
The mixed state of the phosphoric acid ester does not necessarily have to be dissolved and uniform in the liquid, but may be in a suspended state. Examples of such non-aqueous solvents include chain esters such as methyl formate, ethyl formate, propyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, chain ethers such as dimethoxyethane, and tetrahydrofuran. Such as cyclic ethers, chain amides such as dimethylformamide, methyl
Linear carbamates such as -N, N-dimethyl carbamate; cyclic esters such as γ-butyrolactone; cyclic sulfones such as sulfolane; cyclic carbamates such as N-methyloxazolidinone; and cyclic amides such as N-methylpyrrolidone. .

【0033】これらの溶媒は、電解液中の非水溶媒全体
に対し、80体積%以下、好ましくは1〜60体積%の
範囲で含まれていることが望ましい。電解質 非水電解液中に溶解している電解質としては、たとえ
ば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、Li
CF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiAlCl3、LiSi
6などが挙げられる。これらのリチウム塩は単独で使
用してもよく、2種以上のリチウム塩を混合して使用し
てもよい。
It is desirable that these solvents are contained in an amount of 80% by volume or less, preferably 1 to 60% by volume, based on the whole nonaqueous solvent in the electrolytic solution. As the electrolyte dissolved in the electrolyte the non-aqueous electrolyte, for example, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, Li
CF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiAlCl 3 , LiSi
Such as the F 6 and the like. These lithium salts may be used alone or as a mixture of two or more lithium salts.

【0034】これらリチウム塩のうち、LiPF6はリン
酸エステルとの相乗作用で難燃性が高くなるため好まし
く使用される。このような電解質は、通常、0.1〜3
モル/リットル、好ましくは0.5〜2モル/リットル
の量で非水電解液中に含まれていることが望ましい。
Of these lithium salts, LiPF 6 is preferably used because of its high flame retardancy due to synergistic action with phosphate esters. Such electrolytes are usually 0.1 to 3
It is desirable that it is contained in the non-aqueous electrolyte in an amount of mol / l, preferably 0.5 to 2 mol / l.

【0035】非水電解液二次電池 本発明に係る非水電解液二次電池は、負極活物質として
金属リチウム、リチウム含有合金、リチウムイオンをド
ープ・アンドープが可能な化合物、リチウムイオンのド
ープ・脱ドープが可能な炭素材料のいずれかを含む負極
と、正極活物質としてリチウムと遷移金属の複合酸化物
を含む正極と、前記の非水電解液とを有することを特徴
としている。
Non-Aqueous Electrolyte Secondary Battery The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention comprises a negative electrode active material such as lithium metal, a lithium-containing alloy, a compound capable of doping and undoping lithium ions, and a lithium ion doping compound. It is characterized by including a negative electrode containing any of undoped carbon materials, a positive electrode containing a composite oxide of lithium and a transition metal as a positive electrode active material, and the above-mentioned non-aqueous electrolyte.

【0036】このような非水電解液二次電池は、たとえ
ば円筒型非水電解液二次電池に適用できる。円筒型非水
電解液二次電池は、図1に示すように負極集電体9に負
極活物質を塗布してなる負極1と、正極集電体10に正
極活物質を塗布してなる正極2とを、非水電解液を注入
されたセパレータ3を介して巻回し、巻回体の上下に絶
縁板4を載置した状態で電池缶5に収納してなるもので
ある。電池缶5には電池蓋7が封口ガスケット6を介し
てかしめることにより取り付けられ、それぞれ負極リー
ド11および正極リード12を介して負極1あるいは正
極2と電気的に接続され、電池の負極あるいは正極とし
て機能するように構成されている。なおセパレータは多
孔性の膜である。
Such a non-aqueous electrolyte secondary battery can be applied to, for example, a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery. As shown in FIG. 1, a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery has a negative electrode 1 formed by applying a negative electrode active material to a negative electrode current collector 9 and a positive electrode formed by applying a positive electrode active material to a positive electrode current collector 10. 2 is wound through a separator 3 into which a non-aqueous electrolyte is injected, and is housed in a battery can 5 in a state where insulating plates 4 are placed above and below the wound body. A battery lid 7 is attached to the battery can 5 by caulking via a sealing gasket 6, and is electrically connected to the negative electrode 1 or the positive electrode 2 via a negative electrode lead 11 and a positive electrode lead 12, respectively. It is configured to function as. The separator is a porous film.

【0037】この電池では、正極リード12は、電流遮
断用薄板8を介して電池蓋7との電気的接続がはかられ
ていてもよい。このような電池では、電池内部の圧力が
上昇すると、電流遮断用薄板8が押し上げられ変形し、
正極リード12が上記薄板8と溶接された部分を残して
切断され、電流が遮断されるようなっている。
In this battery, the positive electrode lead 12 may be electrically connected to the battery lid 7 via the current interrupting thin plate 8. In such a battery, when the internal pressure of the battery increases, the current interrupting thin plate 8 is pushed up and deformed,
The positive electrode lead 12 is cut leaving a portion welded to the thin plate 8 so as to cut off the current.

【0038】このような負極1を構成する負極活物質と
しては、金属リチウム、リチウム合金、リチウムイオン
をドープ・アンドープが可能な化合物、リチウムイオン
をドープ・脱ドープすることが可能な炭素材料のいずれ
を用いることができる。これらのうちで、リチウムイオ
ンをドープ・脱ドープすることが可能な炭素材料を用い
ることが好ましい。このような炭素材料としてはグラフ
ァイトでも非晶質炭素でもよく、活性炭、炭素繊維、カ
ーボンブラック、メソカーボンマイクロビーズ等あらゆ
る炭素材料が用いられる。
Examples of the negative electrode active material constituting the negative electrode 1 include metal lithium, lithium alloys, compounds capable of doping / undoping lithium ions, and carbon materials capable of doping / dedoping lithium ions. Can be used. Among these, it is preferable to use a carbon material capable of doping and undoping lithium ions. Such a carbon material may be graphite or amorphous carbon, and any carbon material such as activated carbon, carbon fiber, carbon black, and mesocarbon microbeads is used.

【0039】また正極2を構成する正極活物質として
は、LiCoO2、LiMnO2、LiMn24、LiNiO2
のリチウムと遷移金属とからなる複合酸化物が用いられ
る。なお本発明に係る非水電解液二次電池は、電解液と
して以上説明した非水電解液を含むものであり、電池の
形状などは図1に示したものに限定されず、図2に示す
ようなコイン型、あるいは角型などであってもよい。
As the positive electrode active material constituting the positive electrode 2, a composite oxide composed of lithium and a transition metal such as LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , and LiNiO 2 is used. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention includes the non-aqueous electrolyte described above as the electrolyte, and the shape of the battery is not limited to that shown in FIG. 1 and is shown in FIG. Such a coin type or a square type may be used.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明に係る非水電解液は、難燃性であ
り充放電性能に優れ、このような非水電解液を用いた非
水電解液二次電池は、安全で、高電圧を発生でき、充放
電特性に優れる。
The non-aqueous electrolyte according to the present invention is flame-retardant and has excellent charge / discharge performance. A non-aqueous electrolyte secondary battery using such a non-aqueous electrolyte is safe and has a high voltage. And excellent charge / discharge characteristics.

【0041】[0041]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるも
のではない。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0042】[0042]

【実施例1】非水電解液の調製 LiPF6を、電解質濃度が1.0モル/リットルとなる
ように、プロピレンカーボネート(PC)とジメチルカ
ーボネート(DEC)と下記式[i]で表されるトリメチ
ロールエタンホスフェート(TMLEP)との混合溶媒
(混合体積比PC:DMC:TMLEP=40:40:
20)に溶解して非水電解液を調製した。
Example 1 Preparation of Nonaqueous Electrolyte LiPF 6 is represented by propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DEC) and the following formula [i] so that the electrolyte concentration becomes 1.0 mol / liter. Mixed solvent with trimethylolethane phosphate (TMLEP)
(Mixing volume ratio PC: DMC: TMLEP = 40: 40:
20) to prepare a non-aqueous electrolyte solution.

【0043】[0043]

【化8】 Embedded image

【0044】非水電解液の自己消火性評価 前記非水電解液の入ったビーカー中に、15mm、長さ
30cmの短冊状に切断した厚さ0.04mmのセパレ
ーター用マニラ紙を1分以上浸した。マニラ紙から滴り
落ちる過剰の非水電解液をビーカー壁で拭い、マニラ紙
を2.5cm間隔で支持針を有するサンプル台の支持針
に刺して水平に固定した。マニラ紙を固定したサンプル
台を25cm×25cm×50cmの金属製の箱に入
れ、一端をライターで着火し、セパレーター紙の燃えた
長さおよび燃焼に要した時間を3回づつ測定し、平均値
を算出した。
Evaluation of Self-extinguishing Properties of Nonaqueous Electrolyte A manila paper sheet for separator having a thickness of 0.04 mm and cut into strips of 15 mm and 30 cm in length was immersed in a beaker containing the nonaqueous electrolyte for 1 minute or more. did. Excess non-aqueous electrolyte dripping from the manila paper was wiped off with a beaker wall, and the manila paper was pierced at intervals of 2.5 cm into the support needle of the sample stand having the support needle to be fixed horizontally. Place the sample stand with the fixed Manila paper in a metal box of 25 cm x 25 cm x 50 cm, ignite one end with a lighter, measure the burned length of the separator paper and the time required for combustion three times, and average Was calculated.

【0045】結果を表1に示す。The results are shown in Table 1.

【0046】[0046]

【実施例2】実施例1において、溶媒の混合体積比をP
C:DMC:TMLEP=40:50:10にした以外
は、実施例1と同様にして、自己消火性を評価した。
Example 2 In Example 1, the mixing volume ratio of the solvent was changed to P
The self-extinguishing property was evaluated in the same manner as in Example 1 except that C: DMC: TMLEP = 40: 50: 10.

【0047】結果を表1に示す。Table 1 shows the results.

【0048】[0048]

【実施例3】実施例1において、溶媒の混合体積比をP
C:DMC:TMLEP=40:55:5にした以外
は、実施例1と同様にして、自己消火性を評価した。
Example 3 In Example 1, the mixing volume ratio of the solvent was changed to P
The self-extinguishing property was evaluated in the same manner as in Example 1 except that C: DMC: TMLEP = 40: 55: 5.

【0049】結果を表1に示す。Table 1 shows the results.

【0050】[0050]

【比較例1】実施例2において、LiPF6を溶解させな
い以外は、実施例1と同様にして、自己消火性を評価し
た。
Comparative Example 1 The self-extinguishing property was evaluated in the same manner as in Example 1 except that LiPF 6 was not dissolved.

【0051】結果を表1に示す。Table 1 shows the results.

【0052】[0052]

【表1】 [Table 1]

【0053】[0053]

【実施例4】LiPF63.8g(25mmol)をエチレン
カーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DM
C)とトリメチロールエタンホスフェート(TMLE
P)との混合溶媒(混合体積比EC:DMC:TMLE
P=40:40:20)に溶解し、25ミリリットルの
非水電解液を調製した。電解液の耐電圧と電気伝導度の測定 作用極にグラッシーカーボン、対極に白金、参照極に金
属リチウムを用いた三極式耐電圧測定セルに調製した電
解液を入れ、ポテンシオスタットで10mV/secで電位の
走引を行ない、リチウム金属の電位を基準として分解電
流が0.1mA/cm 2以上流れなかった電位を耐電圧域とし
て、評価した。
Embodiment 4 LiPF63.8 g (25 mmol) of ethylene
Carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DM
C) and trimethylolethane phosphate (TMLE)
P) and a mixed solvent (mixing volume ratio EC: DMC: TMLE)
P = 40: 40: 20) and 25 ml
A non-aqueous electrolyte was prepared.Measurement of withstand voltage and electric conductivity of electrolyte Glassy carbon for working electrode, platinum for counter electrode, gold for reference electrode
Prepared in a three-electrode withstand voltage measurement cell using lithium
Fill the solution and set the potential at 10 mV / sec with a potentiostat.
Run, and decompose based on the potential of lithium metal.
Current is 0.1mA / cm TwoThe potential that did not flow above is defined as the withstand voltage range.
And evaluated.

【0054】電解液の電気伝導度はインピーダンスメー
ターを使用し、10kHzで測定した。結果を表2に示
す。
The electric conductivity of the electrolytic solution was measured at 10 kHz using an impedance meter. Table 2 shows the results.

【0055】[0055]

【比較例2】実施例4において非水電解液の混合溶媒と
して、プロピレンカーボネート(PC)とリン酸トリメ
チル(TMPA)との混合溶媒(混合体積比PC:TM
PA=80:20)を用いた以外は、実施例4と同様に
して、耐電圧と電気伝導度を測定した。
Comparative Example 2 In Example 4, a mixed solvent of propylene carbonate (PC) and trimethyl phosphate (TMPA) (mixed volume ratio PC: TM
Withstand voltage and electric conductivity were measured in the same manner as in Example 4 except that PA = 80: 20) was used.

【0056】結果を表2に示す。Table 2 shows the results.

【0057】[0057]

【表2】 [Table 2]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の非水電解液二次電池の一実施例を示す
円筒型電池の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a cylindrical battery showing one embodiment of a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention.

【図2】本発明の非水電解液二次電池の一実施例を示す
コイン型電池の概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a coin-type battery showing one embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,13・・・・負極 2,14・・・・正極 3,15・・・・セパレータ 4・・・・絶縁板 5・・・・電池缶 6・・・・封口ガスケット 7・・・・電池蓋 8・・・・電流遮断用薄板 9・・・・負極集電体 10・・・・正極集電体 11・・・・負極リード 12・・・・正極リード 16・・・・封口板 17・・・・ケース 18・・・・ガスケット 1, 13 ··· Negative electrode 2, 14 ··· Positive electrode 3, 15 ··· Separator 4 ··· Insulating plate 5 ··· Battery can 6 ··· Sealing gasket 7 ··· Battery lid 8: Current interrupting thin plate 9: Negative electrode current collector 10: Positive electrode current collector 11: Negative electrode lead 12: Positive electrode lead 16: Sealing plate 17 ··· Case 18 ··· Gasket

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】下記一般式[1]で表されるリン酸エステ
ル化合物と、鎖状カーボネート化合物とを含む非水溶媒
と、 電解質とからなることを特徴とする非水電解液。 【化1】 (式中、−(C)−は、直鎖状または分岐状の炭化水素
であり、k、lおよびmは1〜3の整数を示し、X1
3は互いに同一であっても異なっていてもよく、水素
原子、アルコキシ基またはアルキル基置換アミノ基であ
る。)
1. A non-aqueous electrolyte comprising: a non-aqueous solvent containing a phosphate compound represented by the following general formula [1]; a chain carbonate compound; and an electrolyte. Embedded image (Wherein-(C)-is a linear or branched hydrocarbon, k, l and m each represent an integer of 1 to 3, and X 1 to
X 3 may be the same or different and is a hydrogen atom, an alkoxy group or an alkyl-substituted amino group. )
【請求項2】前記鎖状カーボネート化合物が、下記一般
式[2]で表される鎖状カーボネートであることを特徴
とする請求項1に記載の非水電解液。 【化2】 (式中、R1およびR2は互いに同一であっても、異なっ
ていてもよく、炭素数1〜3のアルキル基である。)
2. The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein the chain carbonate compound is a chain carbonate represented by the following general formula [2]. Embedded image (In the formula, R 1 and R 2 may be the same or different from each other, and are an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.)
【請求項3】前記非水溶媒が、さらに、環状カーボネー
ト化合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の非水
電解液。
3. The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein the non-aqueous solvent further contains a cyclic carbonate compound.
【請求項4】前記環状カーボネート化合物が、エチレン
カーボネート、プロピレンカーボネートおよびブチレン
カーボネートから選ばれる環状カーボネートであること
を特徴とする請求項3に記載の非水電解液。
4. The non-aqueous electrolyte according to claim 3, wherein the cyclic carbonate compound is a cyclic carbonate selected from ethylene carbonate, propylene carbonate and butylene carbonate.
【請求項5】前記電解質がLiPF6であることを特徴と
する請求項1に記載の非水電解液。
5. The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein said electrolyte is LiPF 6 .
【請求項6】電解質濃度が0.5〜2.0モル/リットル
であることを特徴とする請求項1または5に記載の非水
電解液。
6. The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein the electrolyte concentration is 0.5 to 2.0 mol / liter.
【請求項7】負極活物質として金属リチウム、リチウム
含有合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な
炭素材料のいずれかを含む負極と、 正極活物質としてリチウムと遷移金属の複合酸化物を含
む正極と、 電解液として請求項1〜6のいずれかに記載の非水電解
液とを、 有することを特徴とする非水電解液二次電池。
7. A negative electrode containing any of lithium metal, a lithium-containing alloy, and a carbon material capable of doping / dedoping lithium ions as a negative electrode active material, and a composite oxide of lithium and a transition metal as a positive electrode active material. A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising: a positive electrode; and the nonaqueous electrolyte according to claim 1 as an electrolyte.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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