JPH11329491A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte secondary battery

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JPH11329491A
JPH11329491A JP10136989A JP13698998A JPH11329491A JP H11329491 A JPH11329491 A JP H11329491A JP 10136989 A JP10136989 A JP 10136989A JP 13698998 A JP13698998 A JP 13698998A JP H11329491 A JPH11329491 A JP H11329491A
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aqueous electrolyte
ether
chain ether
nonaqueous electrolyte
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Taeko Sakaguchi
妙子 阪口
Hiroyuki Fujimoto
洋行 藤本
Ryuji Oshita
竜司 大下
Hiroshi Watanabe
浩志 渡辺
Toshiyuki Noma
俊之 能間
Koji Nishio
晃治 西尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve cycle characteristics, by suppressing degradation of a nonaqueous electrolyte caused by decomposition of a solvent in a nonaqueous electrolyte secondary battery. SOLUTION: A nonaqueous electrolyte contains a specific chain ether expressed by a chemical formula, Cn F2n+1 -O-Cm H2m+1 (where, n is 1 to 5 and m is 1 to 4). In this battery, the nonaqueous electrolyte having the chain ether added thereto is used and the reduction of its discharge capacity arising during charge/discharge cycles is suppressed. In other words, the contact of a negative electrode with solvent molecules is eliminated by forming stable coatings of good quality on surfaces of the negative electrode owing to the addition of the chain ether, and therefore a solvent is stabilized, that is, the degradation of the nonaqueous electrolyte is prevented.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非水系電解液二次
電池に係わり、特にサイクル特性の向上を目的とした非
水系電解液の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to an improvement of a non-aqueous electrolyte for the purpose of improving cycle characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】非水系電解液二次電池の電解液として、
テトラヒドロフランなどの溶媒を含む非水系電解液を使
用した場合、電解液の変質に起因して非水系電解液が劣
化するため、電池の保存特性が低下するという欠点があ
った。この点を改良するために、例えば特開平6-176768
号公報に示されるように、ハロゲン原子を含む特定の環
状エーテルを溶媒として使用することにより、電解液の
安定性の向上を図ってきた。
2. Description of the Related Art As an electrolyte for a non-aqueous electrolyte secondary battery,
When a non-aqueous electrolytic solution containing a solvent such as tetrahydrofuran is used, the non-aqueous electrolytic solution deteriorates due to deterioration of the electrolytic solution, and thus has a disadvantage that the storage characteristics of the battery deteriorate. In order to improve this point, for example, JP-A-6-176768
As shown in the publication, the use of a specific cyclic ether containing a halogen atom as a solvent has improved the stability of the electrolytic solution.

【0003】しかしながら、本発明者らが検討した結
果、添加剤として特定の環状エーテルを含有した非水系
電解液二次電池には、サイクル寿命が短いという課題が
あることが分かった。
However, as a result of investigations by the present inventors, it has been found that a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a specific cyclic ether as an additive has a problem that the cycle life is short.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決すべくなされたものであって、安定剤としてハロゲ
ン原子を含む特定の環状エーテルを添加した従来の非水
系電解液二次電池に比べて、保存特性を良好に保ちつ
つ、サイクル特性に優れた非水系電解液二次電池を提供
することにある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and is directed to a conventional non-aqueous electrolyte secondary battery to which a specific cyclic ether containing a halogen atom is added as a stabilizer. In comparison, it is an object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent cycle characteristics while maintaining good storage characteristics.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為、
本発明の非水系電解液二次電池(以下、「本発明電池」
と称することがある。)は、正極と、リチウム金属又は
リチウムを吸蔵放出可能な物質を主材とする負極と、こ
れら両電極を隔離するセパレーターと、非水系電解液と
を備えてなる非水系電解液二次電池において、前記非水
系電解液が、一般式CnF2n+1‐O‐CmH2m+1(式中、n=
1〜5であり、且つm=1〜4である。)で示される鎖
状エーテルを含有していることを特徴とする。
In order to achieve the above object,
Non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention (hereinafter, “battery of the present invention”
It may be called. ) Is a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode mainly composed of lithium metal or a substance capable of inserting and extracting lithium, a separator for isolating these two electrodes, and a non-aqueous electrolyte. the non-aqueous electrolyte is of the general formula C n F 2n + 1 -O- C m H 2m + 1 ( wherein, n =
1 to 5 and m = 1 to 4. ) Is contained.

【0006】このように、本発明電池においては、上記
鎖状エーテルが添加された非水系電解液が使用されてお
り、充放電サイクル時に起こる放電容量の低下が抑制さ
れるのである。
As described above, in the battery of the present invention, the non-aqueous electrolytic solution to which the above-mentioned chain ether is added is used, and a decrease in discharge capacity that occurs during a charge / discharge cycle is suppressed.

【0007】言い換えれば、上記鎖状エーテルの添加に
起因して、安定且つ良質な被膜を負極の表面に形成させ
ることにより、負極と溶媒分子の接触を断ち、溶媒の安
定化、つまり非水系電解液の劣化を防止するものであ
る。
In other words, by forming a stable and good-quality film on the surface of the negative electrode due to the addition of the chain ether, the contact between the negative electrode and the solvent molecules is cut off, and the solvent is stabilized, that is, the non-aqueous electrolytic solution is formed. This is to prevent the deterioration of the liquid.

【0008】そして、上記一般式で示される鎖状エーテ
ルの具体例としては、例えば、トリフルオロメチルメチ
ルエーテル(n=1、m=1であって、化学式はCF3OC
H3)、ペンタフルオロエチルメチルエーテル(n=2、
m=1であって、化学式はC2F5OCH3)、ヘプタフルオ
ロプロピルメチルエーテル(n=3、m=1であって、
化学式はC3F7OCH3)、ノナフルオロブチルメチルエー
テル(n=4、m=1であって、化学式はC4F9OC
H3)、ウンデカフルオロペンチルメチルエーテル(n=
5、m=1であって、化学式はC5F11OCH3)、ノナフル
オロブチルエチルエーテル(n=4、m=2であって、
化学式はC4F9OC2H5)、ノナフルオロブチルプロピルエ
ーテル(n=4、m=3であって、化学式はC4F9C
3H7)、ノナフルオロブチルブチルエーテル(n=4、
m=4であって、化学式はC4F9OC4H9)などが挙げられ
る。
Specific examples of the chain ether represented by the above general formula include, for example, trifluoromethyl methyl ether (n = 1, m = 1, and the chemical formula is CF 3 OC
H 3 ), pentafluoroethyl methyl ether (n = 2,
m = 1, the chemical formula is C 2 F 5 OCH 3 ), heptafluoropropyl methyl ether (n = 3, m = 1,
The chemical formula is C 3 F 7 OCH 3 ), nonafluorobutyl methyl ether (n = 4, m = 1), and the chemical formula is C 4 F 9 OC
H 3 ), undecafluoropentyl methyl ether (n =
5, m = 1 and the chemical formula is C 5 F 11 OCH 3 ), nonafluorobutyl ethyl ether (n = 4, m = 2,
The chemical formula is C 4 F 9 OC 2 H 5 ), nonafluorobutyl propyl ether (n = 4, m = 3), and the chemical formula is C 4 F 9 C
3 H 7 ), nonafluorobutyl butyl ether (n = 4,
m = 4, and the chemical formula includes C 4 F 9 OC 4 H 9 ).

【0009】これら鎖状エーテルの、非水系電解液への
添加量は少量でもその効果を発揮するが、特に全溶媒
(鎖状エーテルは除く)の0.1体積%〜30体積%に相当
する鎖状エーテルを含有させるのが好ましい。
The effect of these chain ethers can be exerted even when the addition amount to the non-aqueous electrolyte is small, but it is particularly equivalent to 0.1 to 30% by volume of all the solvents (excluding chain ethers). It is preferable to include a chain ether.

【0010】本発明では、上記一般式で表わされる鎖状
エーテルとして、全ての水素がフッ素置換されたアルキ
ル鎖を含んでいるので、これらの鎖状エーテル分子が負
極表面上で分解されやすく、且つ、全ての水素がフッ素
置換されたアルキル基に起因する、より安定な被膜を形
成することが可能になる。
In the present invention, since the chain ether represented by the above general formula contains an alkyl chain in which all hydrogens are substituted by fluorine, these chain ether molecules are easily decomposed on the surface of the negative electrode, and In addition, it is possible to form a more stable film due to an alkyl group in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine.

【0011】本発明は、非水電解液への添加剤の改良に
関するものであり、添加剤以外の他の電池材料について
は、非水系電解質電池用として従来公知の材料を特に制
限なく使用することができる。
The present invention relates to an improvement in an additive to a non-aqueous electrolyte, and for a battery material other than an additive, a conventionally known material for a non-aqueous electrolyte battery can be used without any particular limitation. Can be.

【0012】非水系電解液の溶媒としては、エチレンカ
ーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(P
C)、ビニレンカーボネート(VC)、ブチレンカーボ
ネート(BC)等の有機溶媒や、これらとジメチルカー
ボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DE
C)、メチルエチルカーボネート(EMC)、1,2−ジ
エトキシエタン(DEE)、1,2−ジメトキシエタン
(DME)、エトキシメトキシエタン(EME)などの
低沸点溶媒との混合溶媒が例示される。なかでも、本発
明で規定する添加剤との相性が良く、サイクル特性を向
上させる上で特に好ましい溶媒としては、一種又は二種
以上の環状炭酸エステルと一種又は二種以上の鎖状炭酸
エステルとの体積比1:4〜4:1の混合溶媒である。
As the solvent of the non-aqueous electrolyte, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (P
C), organic solvents such as vinylene carbonate (VC) and butylene carbonate (BC), and dimethyl carbonate (DMC) and diethyl carbonate (DE)
C), a mixed solvent with a low boiling point solvent such as methyl ethyl carbonate (EMC), 1,2-diethoxyethane (DEE), 1,2-dimethoxyethane (DME) and ethoxymethoxyethane (EME). . Among them, the compatibility with the additives specified in the present invention is good, and particularly preferable solvents for improving cycle characteristics are one or more cyclic carbonates and one or more chain carbonates. Is a mixed solvent having a volume ratio of 1: 4 to 4: 1.

【0013】また、正極材料としては、二酸化マンガ
ン、リチウムを含有したマンガン酸化物、リチウムを含
有したコバルト酸化物、リチウムを含有したバナジウム
酸化物、リチウムを含有したニッケル酸化物、リチウム
を含有した鉄酸化物、リチウムを含有したクロム酸化
物、リチウムを含有したチタン酸化物が例示される。
The positive electrode materials include manganese dioxide, manganese oxide containing lithium, cobalt oxide containing lithium, vanadium oxide containing lithium, nickel oxide containing lithium, and iron oxide containing lithium. Oxides, chromium oxides containing lithium, and titanium oxides containing lithium are exemplified.

【0014】一方、負極材料としては、金属リチウム
や、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−鉛合金、
リチウム−錫合金等のリチウム合金、また黒鉛、コーク
ス、有機物焼成体等の炭素材料や、SnO2、SnO、TiO2、N
b2O3等の電位が正極活物質に比べて卑な金属酸化物が例
示される。
On the other hand, as the negative electrode material, metallic lithium, lithium-aluminum alloy, lithium-lead alloy,
Lithium alloys such as lithium-tin alloys, carbon materials such as graphite, coke, and fired organic materials, SnO 2 , SnO, TiO 2 , N
A metal oxide having a potential such as b 2 O 3 lower than that of the positive electrode active material is exemplified.

【0015】本発明電池はサイクル特性に優れているの
は、非水系電解液に添加した、上記鎖状エーテルが、安
定且つ良質な被膜を負極の表面に形成することにより、
負極と溶媒分子の接触を断ち、溶媒を安定化するためで
あり、これが充放電時に起こる電解液の分解反応を抑制
し、充放電における可逆性が向上するためと推察され
る。また、室温下のみならず、高温下においても電解液
が安定に存在しうるため、高温保存特性にも優れた非水
系電解液二次電池を得ることができる。
The battery of the present invention is excellent in cycle characteristics because the chain ether added to the non-aqueous electrolyte forms a stable and high quality film on the surface of the negative electrode.
This is for stabilizing the solvent by breaking contact between the negative electrode and the solvent molecules, which is presumed to suppress the decomposition reaction of the electrolytic solution that occurs at the time of charge and discharge, and to improve the reversibility in charge and discharge. In addition, since the electrolyte can exist stably not only at room temperature but also at high temperature, a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent high-temperature storage characteristics can be obtained.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づい
て、更に詳細に説明するが、本発明は下記実施例により
何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範
囲において適宜変更して実施することが可能なものであ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and may be appropriately modified within the scope of the invention. It can be implemented by

【0017】(実験1)この実験1では、添加する鎖状
エーテルの種類と電池のサイクル特性との関係を調べ
た。
(Experiment 1) In Experiment 1, the relationship between the type of chain ether to be added and the cycle characteristics of the battery was examined.

【0018】[実施例1]電池を作製するにあたり、正
極を次のようにして準備した。まず、正極主材料として
のリチウム含有コバルト酸化物(LiCoO2)粉末90重量部
と、人造黒鉛粉末5重量部と、ポリフッ化ビニリデン5
重量部のN−メチル-2-ピロリドン(NMP)溶液とを
混合して、スラリーを調製した。このスラリーをアルミ
ニウム箔の両面にドクターブレード法により塗布して活
物質層を形成した。その後、150℃で2時間真空乾燥し
て、正極を作製した。
Example 1 In producing a battery, a positive electrode was prepared as follows. First, 90 parts by weight of a lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ) powder as a main material of a positive electrode, 5 parts by weight of an artificial graphite powder, and 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride
A slurry was prepared by mixing parts by weight of an N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solution. This slurry was applied to both sides of an aluminum foil by a doctor blade method to form an active material layer. Then, it vacuum-dried at 150 degreeC for 2 hours, and produced the positive electrode.

【0019】次に、負極としては、負極主材料として天
然黒鉛95重量部と、ポリフッ化ビニリデン5重量部のN
MP溶液とを混合しスラリーを調製した。このスラリー
を銅箔の両面にドクターブレード法により塗布して炭素
層を形成した。その後、150℃で2時間真空乾燥して、
負極を作製した。
Next, for the negative electrode, 95 parts by weight of natural graphite as the main material of the negative electrode and 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride in N
The slurry was prepared by mixing with the MP solution. This slurry was applied to both surfaces of a copper foil by a doctor blade method to form a carbon layer. Then, vacuum drying at 150 ° C for 2 hours,
A negative electrode was manufactured.

【0020】そして、エチレンカーボネートとジエチル
カーボネートとの等体積混合溶媒に、LiN(C2F5SO2)2
0.5mol/リットル溶かした非水電解液を準備する。更
に、鎖状エーテルとしてトリフルオロメチルメチルエー
テルを、前記等体積混合溶媒の体積に対して10体積%を
準備し、非水電解液に添加混合して、非水系電解液を調
製した。
Then, LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 is added to an equal volume mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate.
A non-aqueous electrolyte dissolved in 0.5 mol / liter is prepared. Further, trifluoromethyl methyl ether was prepared as a chain ether in an amount of 10% by volume with respect to the volume of the above equal volume mixed solvent, and added to and mixed with a non-aqueous electrolyte to prepare a non-aqueous electrolyte.

【0021】上記の正極、負極及び非水系電解液を用い
て、AAサイズの非水系電解液二次電池(電池寸法:直径
14mm、高さ50mm)の本発明電池A1を作製した。尚、セ
パレータとしてはポリプロピレン製の多孔膜を用いてい
る。
Using the above positive electrode, negative electrode and non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte secondary battery of AA size (battery size: diameter
A battery A1 of the present invention (14 mm, height 50 mm) was produced. Note that a porous film made of polypropylene is used as the separator.

【0022】[実施例2]上記電池A1において用いた
トリフルオロメチルメチルエーテルに代えて、鎖状エー
テルとしてペンタフルオロエチルメチルエーテルを用い
て、本発明電池A2を作製した。
Example 2 A battery A2 of the present invention was produced using pentafluoroethyl methyl ether as a chain ether instead of the trifluoromethyl methyl ether used in the battery A1.

【0023】[実施例3]上記電池A1において用いた
トリフルオロメチルメチルエーテルに代えて、鎖状エー
テルとしてヘプタフルオロプロピルメチルエーテルを用
いて、本発明電池A3を作製した。
Example 3 A battery A3 of the present invention was produced using heptafluoropropyl methyl ether as a chain ether instead of the trifluoromethyl methyl ether used in the above battery A1.

【0024】[実施例4]上記電池A1において用いた
トリフルオロメチルメチルエーテルに代えて、鎖状エー
テルとしてノナフルオロブチルメチルエーテルを用い
て、本発明電池A4を作製した。
Example 4 A battery A4 of the present invention was produced by using nonafluorobutyl methyl ether as a chain ether instead of the trifluoromethyl methyl ether used in the battery A1.

【0025】[実施例5]上記電池A1において用いた
トリフルオロメチルメチルエーテルに代えて、鎖状エー
テルとしてウンデカフルオロペンチルメチルエーテルを
用いて、本発明電池A5を作製した。
Example 5 A battery A5 of the present invention was produced by using undecafluoropentyl methyl ether as a chain ether instead of the trifluoromethyl methyl ether used in the battery A1.

【0026】[実施例6]上記電池A1において用いた
トリフルオロメチルメチルエーテルに代えて、鎖状エー
テルとしてノナフルオロブチルエチルエーテルを用い
て、本発明電池A6を作製した。
Example 6 A battery A6 of the present invention was produced by using nonafluorobutyl ethyl ether as a chain ether instead of the trifluoromethyl methyl ether used in the battery A1.

【0027】[実施例7]上記電池A1において用いた
トリフルオロメチルメチルエーテルに代えて、鎖状エー
テルとしてノナフルオロブチルプロピルエーテルを用い
て、本発明電池A7を作製した。
Example 7 A battery A7 of the present invention was produced by using nonafluorobutyl propyl ether as a chain ether instead of the trifluoromethyl methyl ether used in the above battery A1.

【0028】[実施例8]上記電池A1において用いた
トリフルオロメチルメチルエーテルに代えて、鎖状エー
テルとしてノナフルオロブチルブチルエーテルを用い
て、本発明電池A8を作製した。
Example 8 A battery A8 of the present invention was produced by using nonafluorobutyl butyl ether as a chain ether in place of the trifluoromethyl methyl ether used in the above battery A1.

【0029】[比較例1]上記電池A1において用いた
トリフルオロメチルメチルエーテルに代えて、鎖状エー
テルであるトリデカフルオロヘキシルメチルエーテルを
用いて、比較例としての比較電池Vを作製した。
Comparative Example 1 A comparative battery V as a comparative example was prepared using a chain ether, tridecafluorohexylmethyl ether, instead of the trifluoromethyl methyl ether used in the battery A1.

【0030】ここで使用されるトリデカフルオロヘキシ
ルメチルエーテルは鎖状エーテルではあるが、一般式に
おいてn=6、m=1である化合物であり、本発明に云
う鎖状エーテル(n=1〜5)ではない。
The tridecafluorohexyl methyl ether used herein is a chain ether, but is a compound of the general formula wherein n = 6 and m = 1, and the chain ether (n = 1 to 1) according to the present invention. 5) Not.

【0031】[比較例2]上記電池A1において用いた
トリフルオロメチルメチルエーテルに代えて、鎖状エー
テルとしてノナフルオロブチルペンチルエーテルを用い
て、比較例としての比較電池Wを作製した。
Comparative Example 2 A comparative battery W was produced as a comparative example using nonafluorobutylpentyl ether as the chain ether instead of the trifluoromethyl methyl ether used in the battery A1.

【0032】ここで使用されるノナフルオロブチルペン
チルエーテルは鎖状エーテルではあるが、一般式におい
てn=4、m=5である化合物であり、本発明に云う鎖
状エーテル(m=1〜4)ではない。
The nonafluorobutylpentyl ether used herein is a chain ether, but is a compound of the general formula wherein n = 4 and m = 5, and is a chain ether (m = 1 to 4) according to the present invention. )is not.

【0033】[比較例3]上記電池A1において用いた
トリフルオロメチルメチルエーテルに代えて、エピフル
オロヒドリンを用いて、比較例としての比較電池Xを作
製した。このエピフルオロヒドリンは、鎖状エーテルで
はなく環状エーテルであって、先行技術である特開平6-
176768号に開示されたものである。
Comparative Example 3 A comparative battery X was prepared as a comparative example using epifluorohydrin instead of the trifluoromethyl methyl ether used in the battery A1. This epifluorohydrin is not a chain ether but a cyclic ether.
No. 176768.

【0034】[比較例4]上記電池A1において用いた
トリフルオロメチルメチルエーテル(鎖状エーテル)を
使用せず非水系電解液を準備し、比較例としての比較電
池Yを作製した。
Comparative Example 4 A non-aqueous electrolyte was prepared without using the trifluoromethyl methyl ether (chain ether) used in the battery A1, and a comparative battery Y as a comparative example was prepared.

【0035】これらの電池を用いてサイクル試験を行っ
た。実験条件は、各電池を室温(25℃)にて、200mAで
4.2Vまで定電流充電した後、200mAで2.75Vまで定電流
放電する工程を1サイクルとする充放電サイクル試験を
繰り返して行い、放電容量が初期放電容量の90%を下回
るまでのサイクル数を求めた。
A cycle test was performed using these batteries. The experimental conditions were as follows: each battery was charged at 200 mA at room temperature (25 ° C).
After charging at a constant current of 4.2V, repeat the charge / discharge cycle test, in which the process of discharging at a constant current of 200mA to 2.75V is one cycle, and calculate the number of cycles until the discharge capacity falls below 90% of the initial discharge capacity. Was.

【0036】この結果を、表1に示す。尚、表1では、
添加剤の名称とその化学式、化学式(Cn2n+1‐O‐Cm
H2m+1)におけるn、mの値、サイクル数の順で明記し
てある。
The results are shown in Table 1. In Table 1,
The names and chemical formulas of the additive, the chemical formula (C n F 2n + 1 -O -C m
H 2m + 1 ) are specified in the order of n and m and the number of cycles.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】表1より、本発明電池A1〜A8は、添加
剤を無添加の比較電池Y及び添加剤としてエピフルオロ
ヒドリンを添加した比較電池Xに比べて、サイクル後の
放電容量残存率が高く、サイクル特性が良いことが分か
る。
From Table 1, it can be seen that the batteries A1 to A8 of the present invention have a lower discharge capacity retention ratio after cycling than the comparative battery Y without additives and the comparative battery X with epifluorohydrin as an additive. It is clear that the cycle characteristics are high and the cycle characteristics are good.

【0039】また、本発明電池A1〜A8は、炭素数6
以上のフルオロアルキル鎖、または、炭素数5以上のア
ルキル鎖を有する鎖状エーテルを添加した比較電池Vま
たは比較電池Wに比べて、サイクル特性に優れる傾向が
見られた。これは、炭素数の多いフルオロアルキル鎖ま
たは、アルキル鎖を有する鎖状エーテルを添加すること
により、電解液粘度の増加および電解液に対する溶解度
の減少がおこるためと考えられる。
The batteries A1 to A8 of the present invention have 6 carbon atoms.
Compared to the comparative battery V or the comparative battery W to which the above-mentioned fluoroalkyl chain or chain ether having an alkyl chain having 5 or more carbon atoms was added, there was a tendency that the cycle characteristics were excellent. This is probably because addition of a fluoroalkyl chain having a large number of carbon atoms or a chain ether having an alkyl chain increases the viscosity of the electrolyte and decreases the solubility in the electrolyte.

【0040】ここで、比較電池Vの特性及び比較電池W
の特性が優れないのは、いずれの比較電池においても、
アルキル鎖長、即ちn及びmの増加により分子量が増大
し、これに伴い電解液の粘度の上昇、導電率の低下が起
こるためと考えられる。
Here, the characteristics of the comparative battery V and the comparative battery W
Is not excellent in any of the comparative batteries,
It is considered that the molecular weight is increased by increasing the alkyl chain length, that is, n and m, and the viscosity of the electrolytic solution is increased and the conductivity is decreased.

【0041】特に、比較電池Xは、環状エーテルを添加
剤として使用しているが、環状エーテル分子自体が分解
されにくく、負極表面上への被膜形成が難しいため秀逸
な特性が得にくいと考えられる。
In particular, the comparative battery X uses the cyclic ether as an additive, but it is considered that the cyclic ether molecule itself is not easily decomposed and it is difficult to form a film on the surface of the negative electrode, so that it is difficult to obtain excellent characteristics. .

【0042】そして、上記本発明電池A1〜A8の中で
も、本発明電池A4、A6のサイクル特性が特に良い。
この事実から、鎖状エーテルとしてノナフルオロブチル
メチルエーテル(C4F9OCH3)、または、ノナフルオロ
ブチルエチルエーテル(C4F9OC2H5)を使用することが
好ましいことがわかる。
Of the batteries A1 to A8 of the invention, the batteries A4 and A6 of the invention have particularly good cycle characteristics.
This fact shows that it is preferable to use nonafluorobutyl methyl ether (C 4 F 9 OCH 3 ) or nonafluorobutyl ethyl ether (C 4 F 9 OC 2 H 5 ) as a chain ether.

【0043】(実験2)この実験2では、上記実験1で
準備した上記本発明電池A1〜A8及び比較電池X、比
較電池Yの充電保存特性を調べた。
(Experiment 2) In Experiment 2, the charge storage characteristics of the batteries A1 to A8 of the present invention prepared in Experiment 1 and the comparative batteries X and Y were examined.

【0044】この実験条件は、各電池を、200mAで4.2V
まで充電した後、200mAで2.75Vまで放電する。その
後、200mAで4.2Vまで充電し、この状態で60℃、20日間
保存試験を行うというものである。また、各電池の保存
に伴う放電容量の変化は、200mAで2.75Vまで放電して
測定した。
The experimental conditions were as follows: each battery was operated at 4.2 mA at 200 mA.
And then discharge to 2.75V at 200mA. Thereafter, the battery is charged at 200 mA to 4.2 V, and a storage test is performed at 60 ° C. for 20 days in this state. Further, the change in discharge capacity due to storage of each battery was measured by discharging at 200 mA to 2.75 V.

【0045】この結果を、図1に示す。図1は、各電池
について、各電池の保存後の放電容量を、縦軸に放電容
量(mAh)、横軸に保存期間(日)をとって示したもので
ある。
FIG. 1 shows the result. FIG. 1 shows the discharge capacity of each battery after storage, with the vertical axis representing the discharge capacity (mAh) and the horizontal axis representing the storage period (days).

【0046】この図1に示すように、本発明電池A1〜
A8では比較電池X、比較電池Yに比べて、保存後の放
電容量が大きく、保存特性に優れていることが分かる。
これは、鎖状エーテルが、負極と電解液の界面に被膜を
形成し、この被膜が充電状態で安定に存在するためと考
えられる。
As shown in FIG. 1, the batteries A1 to A5 of the present invention
It can be seen that A8 has a larger discharge capacity after storage than the comparative batteries X and Y and has excellent storage characteristics.
This is presumably because the chain ether forms a film on the interface between the negative electrode and the electrolytic solution, and the film stably exists in the charged state.

【0047】上記実験1及び実験2の結果より、本発明
電池は、サイクル特性及び保存特性が優れたものであ
り、特定の鎖状エーテルの秀逸性が伺える。
From the results of the above Experiments 1 and 2, the battery of the present invention has excellent cycle characteristics and storage characteristics, indicating the superiority of a specific chain ether.

【0048】(実験3)この実験3では、鎖状エーテル
の非水系電解液への好適な添加量を調べた。
(Experiment 3) In Experiment 3, a suitable amount of chain ether added to the non-aqueous electrolyte was examined.

【0049】先ず、エチレンカーボネートとジエチルカ
ーボネートとの等体積混合溶媒に、LiN(C2F5SO2)2を0.5
mol/リットルを溶かした溶液を用意した。次に、前記
等体積混合溶媒の容量に対して、鎖状エーテルとしての
ノナフルオロブチルエチルエーテルを各体積%準備(表
2を参照)し、前記溶液に添加混合して、非水系電解液
を調製した。これらの非水電解液を使用したこと以外は
実験1と同じ条件のサイクル試験を行った。
First, LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 was added to an equal volume mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate in an amount of 0.5%.
A solution in which mol / liter was dissolved was prepared. Next, nonafluorobutylethyl ether as a chain ether was prepared in each volume% with respect to the volume of the equal volume mixed solvent (see Table 2), and the solution was added to and mixed with the solution to prepare a non-aqueous electrolyte solution. Prepared. A cycle test was performed under the same conditions as in Experiment 1, except that these non-aqueous electrolytes were used.

【0050】この結果を、表2に示す。尚、表2には、
本発明電池A6及び比較電池Y(鎖状エーテル無添加)
の結果も、表1より転記して示してある。
Table 2 shows the results. In Table 2,
Inventive battery A6 and comparative battery Y (without chain ether)
Are also transcribed from Table 1.

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】表2に示すように、本発明電池A6及び電
池B2〜B5のサイクル特性が特に良い。このことか
ら、ノナフルオロブチルエチルエーテルを非水系電解液
に対して、0.1体積%〜30.0体積%となるように添加混
合して使用することが好ましいことが分かる。
As shown in Table 2, the battery A6 of the present invention and the batteries B2 to B5 have particularly good cycle characteristics. From this, it is understood that it is preferable to use nonafluorobutyl ethyl ether by adding and mixing so as to be 0.1% by volume to 30.0% by volume with respect to the nonaqueous electrolytic solution.

【0053】尚、ノナフルオロブチルエチルエーテル以
外の鎖状エーテルを使用する場合も、添加量の範囲が0.
1体積%〜30.0体積%となるようにすることが好ましい
ことを、別途確認した。
When a chain ether other than nonafluorobutylethyl ether is used, the range of the addition amount is also 0.
It was separately confirmed that it is preferable that the content be 1% by volume to 30.0% by volume.

【0054】(実験4)この実験4では、非水系電解液
中に添加される電解質塩の種類と、電池のサイクル特性
の関係を調べた。
(Experiment 4) In Experiment 4, the relationship between the type of electrolyte salt added to the non-aqueous electrolyte and the cycle characteristics of the battery was examined.

【0055】先ず、エチレンカーボネートとジエチルカ
ーボネートとの等体積混合溶媒に、表3に示す種々の電
解質塩を0.5mol/リットルを溶かした溶液を準備する。
次に、ノナフルオロブチルエチルエーテルを等体積混合
溶媒の10体積%準備し、前記溶液に添加混合して非水系
電解液を調製した。これらの非水電解液を使用したこと
以外は実験1と同様にして本発明電池C1〜C8を作製
し、次いで実験1と同じ条件のサイクル試験を行った。
First, a solution prepared by dissolving 0.5 mol / l of various electrolyte salts shown in Table 3 in a mixed solvent of equal volumes of ethylene carbonate and diethyl carbonate is prepared.
Next, nonafluorobutyl ethyl ether was prepared at 10% by volume of a mixed solvent of equal volume, and added to and mixed with the above solution to prepare a non-aqueous electrolyte. Except that these non-aqueous electrolytes were used, batteries C1 to C8 of the present invention were produced in the same manner as in Experiment 1, and then a cycle test was performed under the same conditions as in Experiment 1.

【0056】この結果を、表3に示す。尚、表3には本
発明電池A6及び比較電池Yの結果も、表1より転記し
て示してある。
Table 3 shows the results. In Table 3, the results of Battery A6 of the present invention and Comparative Battery Y are also transcribed from Table 1.

【0057】[0057]

【表3】 [Table 3]

【0058】表3に示すように、本発明電池A6及び電
池C4のサイクル特性が特によい。このことから、電解
質塩としては、LiN(C2F5SO2)2またはLiN(CF3SO2)(C4F9S
O2)を使用することが好ましいことが分かる。
As shown in Table 3, the cycle characteristics of the batteries A6 and C4 of the present invention are particularly good. From this, as the electrolyte salt, LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 or LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 S
It can be seen that it is preferred to use O 2 ).

【0059】これは、 LiN(C2F5SO2)2またはLiN(CF3S
O2)(C4F9SO2)の電解質塩が、鎖状エーテルの添加により
負極表面上に形成された被膜に対して、安定に存在する
ためと考えられる。
This is because LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 or LiN (CF 3 S
It is considered that the electrolyte salt of O 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ) is stably present in the film formed on the negative electrode surface by the addition of the chain ether.

【0060】[0060]

【発明の効果】上述したとおり、特定の添加剤を含有す
る非水系電解液を使用することにより、非水系電解液中
の溶媒の分解に起因して起こる非水系電解液の劣化が抑
制され、サイクル特性に優れた非水系電解液二次電池を
提供できるものであり、その工業的価値は極めて大き
い。
As described above, by using a non-aqueous electrolyte containing a specific additive, deterioration of the non-aqueous electrolyte caused by decomposition of the solvent in the non-aqueous electrolyte is suppressed, A non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent cycle characteristics can be provided, and its industrial value is extremely large.

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

【図1】 本発明電池及び比較電池の充電保存(60℃)
に伴う放電容量変化を示すグラフである。
FIG. 1 Charging and storage of a battery of the present invention and a comparative battery (60 ° C.)
4 is a graph showing a change in discharge capacity according to the above.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 浩志 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 能間 俊之 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Watanabe 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Toshiyuki Noma 2-chome Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No.5-5 Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Koji Nishio 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極と、リチウム金属又はリチウムを吸
蔵放出可能な物質を主材とする負極と、これら両電極を
隔離するセパレーターと、非水系電解液とを備えてなる
非水系電解液二次電池において、前記非水系電解液が、 一般式CnF2n+1‐O‐CmH2m+1(式中、n=1〜5であ
り、且つm=1〜4である。)で示される鎖状エーテル
を含有していることを特徴とする非水系電解液二次電
池。
1. A non-aqueous electrolyte secondary comprising a positive electrode, a negative electrode mainly composed of lithium metal or a substance capable of inserting and extracting lithium, a separator for isolating these two electrodes, and a non-aqueous electrolyte. in the battery, the nonaqueous electrolytic solution, the general formula C n F 2n + 1 -O- C m H 2m + 1 ( wherein, a n = 1 to 5, and a m = 1 to 4.) in A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the chain ether shown below.
【請求項2】 前記鎖状エーテルが、C4F9OCH3またはC
4F9OC2H5であることを特徴とする請求項1記載の非水
系電解液二次電池。
2. The chain ether is C 4 F 9 OCH 3 or C 4
Nonaqueous-electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the a 4 F 9 OC 2 H 5.
【請求項3】 前記非水系電解液が、全溶媒の体積に対
し0.1〜30体積%に相当する前記鎖状エーテルを含有さ
せることを特徴とする請求項1記載の非水系電解液二次
電池。
3. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte contains 0.1 to 30% by volume of the chain ether based on the total volume of the solvent. .
【請求項4】 前記非水系電解液が、LiN(CF3SO2)(C4F9
SO2)またはLiN(C2F5SO2)2から選ばれた少なくとも一種
の電解質塩を含有することを特徴とする請求項1記載の
非水系電解液二次電池。
4. The method according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte is LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 ).
SO 2) or LiN (C 2 F 5 SO 2) non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, characterized in that it contains at least one electrolyte salt selected from 2.
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