JPWO2011034065A1 - Unsaturated sultone compound, nonaqueous electrolyte containing the same, and lithium secondary battery - Google Patents

Unsaturated sultone compound, nonaqueous electrolyte containing the same, and lithium secondary battery Download PDF

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Abstract

本発明では、シリコン原子を含む置換基を有する不飽和スルトン化合物を含有する非水電解液が提供される。該不飽和スルトン化合物が、下記一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。一般式(1)中、R1〜R4は、−SiR5R6R7、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基等を表し、R1〜R4のうち少なくともひとつは−SiR5R6R7である。R5〜R7は炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、またはフェニル基を表す。mは、1、2または3を表すIn the present invention, a nonaqueous electrolytic solution containing an unsaturated sultone compound having a substituent containing a silicon atom is provided. The unsaturated sultone compound is preferably a compound represented by the following general formula (1). In general formula (1), R1-R4 represents -SiR5R6R7, a hydrogen atom, a halogen atom, a C1-C10 alkyl group, etc., and at least one of R1-R4 is -SiR5R6R7. R5 to R7 represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group. m represents 1, 2 or 3

Description

本発明は、出力特性に優れた非水電解液、それを用いたリチウム二次電池、電解液の添加剤として有用なリチウム二次電池添加剤、該添加剤に好適なシリル基を有する新規不飽和スルトン化合物に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte excellent in output characteristics, a lithium secondary battery using the same, a lithium secondary battery additive useful as an additive for the electrolyte, and a novel battery having a silyl group suitable for the additive. It relates to a saturated sultone compound.

近年、リチウム二次電池は、携帯電話やノート型パソコンなどの電子機器、電気自動車、電力貯蔵用の電源などとして広く試用されている。特に最近では、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載可能な高容量で高出力かつエネルギー密度の高い電池の要望が急拡大している。
リチウム二次電池は、主に、リチウムを吸蔵放出可能な材料を含む正極および負極、並びに、リチウム塩および非水溶媒を含む非水電解液から構成される。
正極に用いられる正極活物質としては、例えば、LiCoO、LiMnO、LiNiO、LiFePOのようなリチウム金属酸化物が用いられる。
また、非水電解液としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、メチルカーボネートなどカーボネート類の混合溶媒に、LiPF、LiBF、LiN(SOCF)、LiN(SOCFCF)のようなLi電解質を混合した溶液が用いられている。
一方、負極に用いられる負極用活物質としては、金属リチウム、リチウムを吸蔵及び放出可能な金属化合物(金属単体、酸化物、リチウムとの合金など)や炭素材料が知られており、特にリチウムを吸蔵、放出が可能なコークス、人造黒鉛、天然黒鉛を採用したリチウム二次電池が実用化されている。
In recent years, lithium secondary batteries have been widely used as electronic devices such as mobile phones and laptop computers, electric vehicles, and power storage power sources. In particular, recently, there has been a rapid increase in demand for batteries with high capacity, high output, and high energy density that can be mounted on hybrid vehicles and electric vehicles.
The lithium secondary battery is mainly composed of a positive electrode and a negative electrode containing a material capable of inserting and extracting lithium, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt and a non-aqueous solvent.
As the positive electrode active material used for the positive electrode, for example, lithium metal oxides such as LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , and LiFePO 4 are used.
In addition, as the non-aqueous electrolyte, a mixed solvent of carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, methyl carbonate, LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 CF 2 CF 3 ) A solution in which a Li electrolyte such as 2 is mixed is used.
On the other hand, negative electrode active materials used for negative electrodes include metal lithium, metal compounds capable of occluding and releasing lithium (metal simple substance, oxide, alloy with lithium, etc.) and carbon materials, particularly lithium. Lithium secondary batteries using coke, artificial graphite, and natural graphite that can be occluded and released have been put into practical use.

電池性能の中で、特に自動車用途のリチウム二次電池に関しては高出力化が要望されることから、電池の抵抗をいろいろな条件にわたって小さくすることが望まれている。
電池の抵抗が上昇する要因のひとつとして、負極表面に形成される、溶媒の分解物や無機塩による皮膜が知られている。一般的に負極表面においては、充電条件で負極活物質中にリチウム金属が存在することから、電解液の還元分解反応が起こることが知られている。このような還元分解が継続的に起これば、電池の抵抗が上昇し、充放電効率が低下し、電池のエネルギー密度が低下することになる。これらの課題を克服するため、種々の化合物を電解液に添加する試みがなされてきた。
その試みとして、ビニレンカーボネート(VC)を含有させて電池の貯蔵性や抵抗を改善する試みがなされているが(例えば、特開平5−13088号公報参照。)、いまだ十分とはいえない。
また、不飽和スルトン化合物を添加剤として用いた非水電解液が記載されている(例えば、特開2002−329528号公報参照。)。
Among battery performances, especially for lithium secondary batteries for automobiles, high output is demanded. Therefore, it is desired to reduce battery resistance under various conditions.
As one of the factors that increase the resistance of a battery, a film formed by a decomposition product of a solvent or an inorganic salt formed on the negative electrode surface is known. In general, it is known that a reductive decomposition reaction of an electrolytic solution occurs on the negative electrode surface because lithium metal is present in the negative electrode active material under charging conditions. If such reductive decomposition occurs continuously, the resistance of the battery increases, the charge / discharge efficiency decreases, and the energy density of the battery decreases. In order to overcome these problems, attempts have been made to add various compounds to the electrolytic solution.
Attempts have been made to improve the storage stability and resistance of batteries by containing vinylene carbonate (VC) as an attempt (for example, see JP-A-5-13088), but it is still not sufficient.
In addition, a nonaqueous electrolytic solution using an unsaturated sultone compound as an additive is described (for example, see JP-A-2002-329528).

本発明は、前記課題に応えるためになされたものであり、本発明の目的は、電池の抵抗値を低く抑えることにより電池の出力特性改善を実現する非水電解液、および、該非水電解液を用い、抵抗値が改善されたリチウム二次電池を提供することである。
本発明のさらなる目的は、このような非水電解液に有用なリチウム二次電池用添加剤、および、非水電解液用添加剤として有用な新規不飽和スルトン化合物を提供することにある。
The present invention has been made to meet the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolytic solution that improves battery output characteristics by keeping the resistance value of the battery low, and the non-aqueous electrolytic solution. And providing a lithium secondary battery with improved resistance.
A further object of the present invention is to provide an additive for a lithium secondary battery useful for such a non-aqueous electrolyte and a novel unsaturated sultone compound useful as an additive for a non-aqueous electrolyte.

本発明者は、上記課題に対し鋭意検討した結果、リチウム二次電池の非水電解液に対し、特定の添加剤を加えることにより、電池の抵抗上昇が抑制されること、また、そのような添加剤として新規な化合物を見出し、本発明を完成した。
すなわち本発明は、以下のとおりである。
<1> シリコン原子を含む置換基を有する不飽和スルトン化合物を含有する非水電解液。
<2> 前記シリコン原子を含む置換基を有する不飽和スルトン化合物が、下記一般式(1)で表される化合物である<1>に記載の非水電解液。
As a result of intensive studies on the above problems, the present inventor has suppressed the increase in battery resistance by adding a specific additive to the non-aqueous electrolyte of the lithium secondary battery, and such A novel compound was found as an additive, and the present invention was completed.
That is, the present invention is as follows.
<1> A nonaqueous electrolytic solution containing an unsaturated sultone compound having a substituent containing a silicon atom.
<2> The nonaqueous electrolytic solution according to <1>, wherein the unsaturated sultone compound having a substituent containing a silicon atom is a compound represented by the following general formula (1).

〔一般式(1)中、R、R、RおよびRはそれぞれ独立に、−SiR、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、または炭素数1〜10のハロアルキル基を表し、R、R、RおよびRのうち少なくともひとつは−SiRである。R、RおよびRはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、またはフェニル基を表す。mは、1、2または3を表す。mが2または3を表すとき、複数存在するRおよびRは同一でも互いに異なっていてもよい。〕[In General Formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent —SiR 5 R 6 R 7 , a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. Represents an alkenyl group having 10 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, or a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is —SiR 5 R 6 R 7. It is. R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or Represents a phenyl group. m represents 1, 2 or 3. When m represents 2 or 3, a plurality of R 3 and R 4 may be the same or different from each other. ]

<3> 前記一般式(1)において、Rは−SiRであり、R、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、または炭素数1〜10のハロアルキル基であり、mは、1または2であり、R、R及びRはそれぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数2〜4のアルケニル基、炭素数2〜4のアルキニル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、またはフェニル基である<2>に記載の非水電解液。
<4> 前記一般式(1)において、R、RおよびRが、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、メチル基、エチル基、ビニル基、プロペニル基、プロパルギル基、またはトリフルオロメチル基である<3>に記載の非水電解液。
<5> 前記シリコン原子を含む置換基を有する不飽和スルトン化合物が、3−トリメチルシリル−5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシド、3−(ジメチル−t−ブチルシリル)−5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシド、3−トリイソプロピルシリル−5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシドからなる群より選択される少なくとも1種である<1>に記載の非水電解液。
<6> さらに、下記一般式(2)で表される化合物を含有する<1>〜<5>のいずれか1項に記載の非水電解液。
<3> In the general formula (1), R 1 is —SiR 5 R 6 R 7 , and R 2 , R 3, and R 4 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl having 1 to 6 carbon atoms. A alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, or a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, m is 1 or 2, and R 5 , R 6, and R 7 are <2> which is each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or a phenyl group. Non-aqueous electrolyte.
<4> In the general formula (1), R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a methyl group, an ethyl group, a vinyl group, a propenyl group, a propargyl group, or The nonaqueous electrolytic solution according to <3>, which is a trifluoromethyl group.
<5> The unsaturated sultone compound having a substituent containing a silicon atom is 3-trimethylsilyl-5H-1,2-oxathiol-2,2-dioxide, 3- (dimethyl-t-butylsilyl) -5H-1. , 2-oxathiol-2,2-dioxide, 3-triisopropylsilyl-5H-1,2-oxathiol-2,2-dioxide is at least one selected from the group consisting of <1> Non-aqueous electrolyte.
<6> The nonaqueous electrolytic solution according to any one of <1> to <5>, further comprising a compound represented by the following general formula (2).

〔一般式(2)中、R及びRは、各々独立に、水素原子、メチル基、エチル基、またはプロピル基を示す。〕[In General Formula (2), R 8 and R 9 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a propyl group. ]

<7> さらに、下記一般式(3)で表される化合物を含有する<1>〜<6>のいずれか1項に記載の非水電解液。 <7> The nonaqueous electrolytic solution according to any one of <1> to <6>, further containing a compound represented by the following general formula (3).

〔一般式(3)中、X、X、X及びXは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、またはフッ素原子により置換されてもよい炭素数1〜3のアルキル基を示す。ただし、X〜Xが同時に水素原子であることはない。〕[In General Formula (3), X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, or an alkyl having 1 to 3 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom. Indicates a group. However, X 1 to X 4 are not simultaneously hydrogen atoms. ]

<8> 前記一般式(1)で表される化合物の含有量が、非水電解液全質量に対して0.001質量%〜10質量%である<2>〜<7>のいずれか1項に記載の非水電解液。
<9> 前記一般式(2)で表される化合物の含有量が、非水電解液全質量に対して0.001質量%〜10質量%である<6>〜<8>のいずれか1項に記載の非水電解液。
<10> 前記一般式(3)で表される化合物の含有量が、非水電解液全質量に対して0.001質量%〜10質量%である<7>〜<9>のいずれか1項に記載の非水電解液。
<11> 下記一般式(1)で表されるリチウム二次電池用添加剤。
<8> Any one of <2> to <7>, wherein the content of the compound represented by the general formula (1) is 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution. The nonaqueous electrolytic solution according to Item.
<9> The content of the compound represented by the general formula (2) is 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution, and any one of <6> to <8>. The nonaqueous electrolytic solution according to Item.
<10> Any one of <7> to <9>, wherein the content of the compound represented by the general formula (3) is 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution. The nonaqueous electrolytic solution according to Item.
<11> An additive for a lithium secondary battery represented by the following general formula (1).

〔一般式(1)中、R、R、RおよびRはそれぞれ独立に、−SiR、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、または炭素数1〜10のハロアルキル基を表し、R、R、RおよびRのうち少なくともひとつは−SiRである。R、RおよびRはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、またはフェニル基を表す。mは、1、2または3を表す。mが2または3を表すとき、複数存在するRおよびRは同一でも互いに異なっていてもよい。〕[In General Formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent —SiR 5 R 6 R 7 , a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. Represents an alkenyl group having 10 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, or a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is —SiR 5 R 6 R 7. It is. R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or Represents a phenyl group. m represents 1, 2 or 3. When m represents 2 or 3, a plurality of R 3 and R 4 may be the same or different from each other. ]

<12> 下記一般式(1)で表される不飽和スルトン化合物。 <12> An unsaturated sultone compound represented by the following general formula (1).

〔一般式(1)中、R、R、RおよびRはそれぞれ独立に、−SiR、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、または炭素数1〜10のハロアルキル基を表し、R、R、RおよびRのうち少なくともひとつは−SiRである。R、RおよびRはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、またはフェニル基を表す。mは、1、2または3を表す。mが2または3を表すとき、複数存在するRおよびRは同一でも互いに異なっていてもよい。〕[In General Formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent —SiR 5 R 6 R 7 , a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. Represents an alkenyl group having 10 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, or a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is —SiR 5 R 6 R 7. It is. R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or Represents a phenyl group. m represents 1, 2 or 3. When m represents 2 or 3, a plurality of R 3 and R 4 may be the same or different from each other. ]

<13> 下記一般式(1b)で表される<12>に記載の不飽和スルトン化合物。 <13> The unsaturated sultone compound according to <12> represented by the following general formula (1b).

〔一般式(1b)中、R、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、または炭素数1〜10のハロアルキル基を表す。R、R、およびRはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、またはフェニル基を表す。mは、1または2であり、mが2を表すとき、複数存在するRおよびRは同一でも互いに異なっていてもよい。〕[In General Formula (1b), R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or 2 to 10 carbon atoms. An alkynyl group or a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms. R 5 , R 6 , and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, Or represents a phenyl group. m is 1 or 2, and when m represents 2, a plurality of R 3 and R 4 may be the same or different from each other. ]

<14> 前記一般式(1b)中、R、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、メチル基、エチル基、ビニル基、プロペニル基、プロパルギル基、またはトリフルオロメチル基を表し、R、RおよびRは、それぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数2〜4のアルケニル基、炭素数2〜4のアルキニル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、またはフェニル基を表す<13>に記載の不飽和スルトン化合物。
<15> 3−トリメチルシリル−5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシド、3−(ジメチル−t−ブチルシリル)−5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシド、または3−トリイソプロピルシリル−5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシドである<13>に記載の不飽和スルトン化合物。
<16> 正極と、金属リチウム、リチウム含有合金、リチウムとの合金化が可能な金属若しくは合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な酸化物、リチウムイオンのドープ材料、またはこれらの混合物から選ばれた少なくとも1種を負極活物質として含む負極と、<1>〜<10>のいずれか1項に記載の非水電解液と、を含むリチウム二次電池。
<17> 正極と、金属リチウム、リチウム含有合金、リチウムとの合金化が可能な金属若しくは合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な酸化物、リチウムイオンのドープ材料、またはこれらの混合物から選ばれた少なくとも1種を負極活物質として含む負極と、<1>〜<10>のいずれか1項に記載の非水電解液と、を含むリチウム二次電池を、充放電させて得られたリチウム二次電池。
<14> In the general formula (1b), R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a methyl group, an ethyl group, a vinyl group, a propenyl group, a propargyl group, or tri Represents a fluoromethyl group, and R 5 , R 6 and R 7 each independently represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 4 carbon atoms, or 1 carbon atom. The unsaturated sultone compound according to <13>, which represents an alkoxy group of 4 or a phenyl group.
<15> 3-trimethylsilyl-5H-1,2-oxathiol-2,2-dioxide, 3- (dimethyl-t-butylsilyl) -5H-1,2-oxathiol-2,2-dioxide, or 3- The unsaturated sultone compound according to <13>, which is triisopropylsilyl-5H-1,2-oxathiol-2,2-dioxide.
<16> Selected from positive electrode and metallic lithium, lithium-containing alloy, metal or alloy capable of alloying with lithium, oxide capable of doping / de-doping lithium ion, doped material of lithium ion, or a mixture thereof The lithium secondary battery containing the negative electrode which contains at least 1 sort (s) as a negative electrode active material, and the non-aqueous electrolyte of any one of <1>-<10>.
<17> Selected from positive electrode and metallic lithium, lithium-containing alloy, metal or alloy capable of alloying with lithium, oxide capable of doping / de-doping lithium ion, doped material of lithium ion, or a mixture thereof It was obtained by charging and discharging a lithium secondary battery containing the negative electrode containing at least one of the above as a negative electrode active material and the non-aqueous electrolyte according to any one of <1> to <10>. Lithium secondary battery.

本発明によれば、リチウム二次電池に用いる非水電解液であって、電池の抵抗値を低く抑え、電池の高出力化を実現できる非水電解液及び該非水電解液を用いた抵抗値が改善された高出力のリチウム二次電池を提供することができる。
また、本発明によれば、このような非水電解液に有用なリチウム二次電池用添加剤、および、非水電解液用添加剤として有用な新規不飽和スルトン化合物を提供することができる。
According to the present invention, a nonaqueous electrolytic solution used for a lithium secondary battery, which can suppress the resistance value of the battery and realize high output of the battery, and the resistance value using the nonaqueous electrolytic solution Thus, it is possible to provide a high-power lithium secondary battery improved.
Moreover, according to this invention, the novel unsaturated sultone compound useful as an additive for lithium secondary batteries useful as such a non-aqueous electrolyte and an additive for non-aqueous electrolytes can be provided.

本発明のリチウム二次電池の一例を示すコイン型電池の模式的断面図である。It is typical sectional drawing of the coin-type battery which shows an example of the lithium secondary battery of this invention.

本発明の不飽和スルトン化合物、それを用いた非水電解液、およびその非水電解液を用いたリチウム二次電池について具体的に説明する。   The unsaturated sultone compound of the present invention, a nonaqueous electrolytic solution using the same, and a lithium secondary battery using the nonaqueous electrolytic solution will be specifically described.

〔シリコン原子を含む置換基を有する不飽和スルトン化合物〕
本発明の非水電解液は、シリコン原子を含む置換基を有する不飽和スルトン化合物を含有する。本発明の非水電解液に用いられるシリコン原子を含む置換基を有する不飽和スルトン化合物とは、分子内に不飽和結合と、シリコン原子(ケイ素原子)を含む置換基を有するスルトン化合物であれば、特に制限なく使用できる。
シリコン原子を含む置換基は、不飽和スルトン骨格と直接結合していてもよく、また、連結基を介して不飽和スルトン骨格と結合していてもよい。シリコン原子を含む置換基と不飽和スルトン骨格との間の連結基としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、及び、アルキレン基などを例示することができる。
シリコン原子を含む置換基としては、−SiR基が好ましい。また、不飽和スルトン化合物としては−SiR基が直接、不飽和スルトン骨格と結合している化合物が好ましい。ここで、R、RおよびRはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、またはフェニル基を表す。
本発明の不飽和スルトン化合物が有するシリコン原子を含む置換基の数も任意であるが、1個〜4個の範囲で含むことが好ましく、より好ましくは、1個〜2個の範囲である。
[Unsaturated sultone compound having a substituent containing a silicon atom]
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention contains an unsaturated sultone compound having a substituent containing a silicon atom. The unsaturated sultone compound having a substituent containing a silicon atom used in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is a sultone compound having an unsaturated bond and a substituent containing a silicon atom (silicon atom) in the molecule. Can be used without any particular restrictions.
The substituent containing a silicon atom may be directly bonded to the unsaturated sultone skeleton, or may be bonded to the unsaturated sultone skeleton via a linking group. Examples of the linking group between the substituent containing a silicon atom and the unsaturated sultone skeleton include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, and an alkylene group.
The substituent containing a silicon atom is preferably a —SiR 5 R 6 R 7 group. As the unsaturated sultone compound, a compound in which the —SiR 5 R 6 R 7 group is directly bonded to the unsaturated sultone skeleton is preferable. Here, R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an alkoxy having 1 to 6 carbon atoms. Represents a group or a phenyl group.
Although the number of the substituents containing the silicon atom which the unsaturated sultone compound of this invention has is also arbitrary, it is preferable to contain in the range of 1-4, More preferably, it is the range of 1-2.

前記シリコン原子を含む置換基を有する不飽和スルトン化合物としては、下記一般式(1)で表される化合物が好ましく挙げられる。
下記一般式(1)で表される化合物は、リチウム二次電池用添加剤として有用である。
The unsaturated sultone compound having a substituent containing a silicon atom is preferably a compound represented by the following general formula (1).
The compound represented by the following general formula (1) is useful as an additive for a lithium secondary battery.


一般式(1)中、R、R、RおよびRはそれぞれ独立に、−SiR、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、または炭素数1〜10のハロアルキル基を表し、R、R、RおよびRのうち少なくともひとつは−SiRである。
ここで、R、RおよびRはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、またはフェニル基を表す。
mは、1、2または3を表す。mが2または3を表すとき、複数存在するRおよびRは同一でも互いに異なっていてもよい。
In general formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently —SiR 5 R 6 R 7 , a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or 2 to 2 carbon atoms. 10 represents an alkenyl group, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, or a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 , R 2 , R 3, and R 4 is —SiR 5 R 6 R 7 . is there.
Here, R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an alkoxy having 1 to 6 carbon atoms. Represents a group or a phenyl group.
m represents 1, 2 or 3. When m represents 2 or 3, a plurality of R 3 and R 4 may be the same or different from each other.

前記一般式(1)中、「ハロゲン原子」とは、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が具体例として挙げられる。
一般式(1)中、「炭素数1〜10のアルキル基」とは、炭素数が1ないし10個である直鎖または分岐鎖アルキル基であり、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、2−メチルブチル、1−メチルペンチル、ネオペンチル、1−エチルプロピル、ヘキシル、3,3−ジメチルブチル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシルが具体例として挙げられる。
一般式(1)中、「炭素数2〜10のアルケニル基」とは、炭素数が2ないし10個である直鎖または分岐鎖アルケニル基であり、ビニル、アリル、ブテニル、ブテン−3−イル、ペンテニル、ペンテン−4−イル、へキセニル、ヘキセン−4−イル、ヘキセン−5−イル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニルが具体例として挙げられる。
一般式(1)中、「炭素数2〜10のアルキニル基」とは、炭素数が2ないし10個である直鎖または分岐鎖アルキニル基であり、エチニル、プロパルギル、ブチン−4−イル、ブチン−3−イル、ペンチニル、ペンチン−4−イル、ヘキシン−4−イル、へキシン−5−イル、ヘプチン−7−イル、オクチン−8−イル、ノニン−9−イル、デシン−10−イルが具体例として挙げられる。
In the general formula (1), examples of the “halogen atom” include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
In the general formula (1), the “alkyl group having 1 to 10 carbon atoms” is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl. Specific examples include, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, 2-methylbutyl, 1-methylpentyl, neopentyl, 1-ethylpropyl, hexyl, 3,3-dimethylbutyl, heptyl, octyl, nonyl and decyl.
In the general formula (1), the “alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms” is a linear or branched alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, vinyl, allyl, butenyl, buten-3-yl. Specific examples include pentenyl, penten-4-yl, hexenyl, hexen-4-yl, hexen-5-yl, heptenyl, octenyl, nonenyl and decenyl.
In the general formula (1), the “alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms” is a linear or branched alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, and includes ethynyl, propargyl, butyn-4-yl, butyne -3-yl, pentynyl, pentyn-4-yl, hexyn-4-yl, hexyn-5-yl, heptin-7-yl, octin-8-yl, nonin-9-yl, decyn-10-yl A specific example is given.

一般式(1)中、「炭素数1〜10のハロアルキル基」とは、炭素数が1ないし10個である直鎖または分岐鎖アルケニル基であり、フルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、2,2,2−トリフルオロエチル、パーフルオロエチル、パーフルオロプロピル、パーフルオロブチル、パーフルオロペンチル、パーフルオロヘキシル、パーフルオロヘプチル、パーフルオロオクチル、パーフルオロノニル、パーフルオロデシル、パーフルオロイソプロピル、パーフルオロイソブチル、クロロメチル、クロロエチル、クロロプロピル、ブロモメチル、ブロモエチル、ブロモプロピル、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、ヨウ化プロピルが具体例として挙げられる。
一般式(1)中、「炭素数1〜6のアルコキシ基」とは、炭素数1乃至6個の直鎖または分岐鎖のアルコキシ基であり、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロピルオキシ、ブトキシ、tert−ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシが具体例として挙げられる。
In the general formula (1), the “haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms” is a linear or branched alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms, such as fluoromethyl, difluoromethyl, trifluoromethyl, 2 , 2,2-trifluoroethyl, perfluoroethyl, perfluoropropyl, perfluorobutyl, perfluoropentyl, perfluorohexyl, perfluoroheptyl, perfluorooctyl, perfluorononyl, perfluorodecyl, perfluoroisopropyl, perfluorohexyl Specific examples include fluoroisobutyl, chloromethyl, chloroethyl, chloropropyl, bromomethyl, bromoethyl, bromopropyl, methyl iodide, ethyl iodide, and propyl iodide.
In the general formula (1), the “C 1-6 alkoxy group” is a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and includes methoxy, ethoxy, propoxy, isopropyloxy, butoxy, tert Specific examples include butoxy, pentyloxy, and hexyloxy.

なお、R、R、RおよびRのうち少なくともひとつは−SiRを表すが、ここで、R、RおよびRは、それぞれ独立して炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又はフェニル基を表す。R、R、Rとしては、好ましくは、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、又はフェニル基が挙げられ、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数2〜4のアルケニル基、炭素数2〜4のアルキニル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、又はフェニル基がより好ましい。
−SiRとしては、具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ジメチル−t−ブチルシリル基などのトリアルキルシリル基、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基などのトリアルコキシシリル基、ジメチルビニルシリル基、メチルジビニルシリル基、ジメチルアリルシリル基などのアルケニル基を有するシリル基、ジメチルエチニルシリル基、ジメチルプロパルギルシリル基などのアルキニル基を有するシリル基、ジメチルフェニルシリル基、メチルジフェニルシリル基、トリフェニルシリル基などのフェニル基を有するシリル基、などが挙げられ、好ましくは、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ジメチル−t−ブチルシリル基、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、ジメチルフェニルシリル基である。
一般式(1)における各置換基のうち、少なくとも1つは、−SiRを表すが、R、R、RおよびRのうち1つまたは2つが−SiRであることが好ましい。
Note that at least one of R 1 , R 2 , R 3, and R 4 represents —SiR 5 R 6 R 7 , where R 5 , R 6, and R 7 each independently represent 1 to 10 represents an alkyl group, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group. R 5 , R 6 and R 7 are preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, Or a phenyl group is mentioned, A C1-C4 alkyl group, a C2-C4 alkenyl group, a C2-C4 alkynyl group, a C1-C3 alkoxy group, or a phenyl group is more preferable.
Specific examples of —SiR 5 R 6 R 7 include trialkylsilyl groups such as trimethylsilyl group, triethylsilyl group, triisopropylsilyl group, dimethyl-t-butylsilyl group, trimethoxysilyl group, and triethoxysilyl group. Silyl groups having an alkynyl group such as trialkoxysilyl group, dimethylvinylsilyl group, methyldivinylsilyl group, dimethylallylsilyl group, dimethylethynylsilyl group, dimethylpropargylsilyl group, dimethylphenylsilyl Silyl groups having a phenyl group such as a methyldiphenylsilyl group and a triphenylsilyl group, and the like, preferably a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, a triisopropylsilyl group, a dimethyl-t-butylsilyl group, a trimethyl group. These are toxisilyl group, triethoxysilyl group, and dimethylphenylsilyl group.
At least one of the substituents in the general formula (1) represents —SiR 5 R 6 R 7 , but one or two of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are —SiR 5 R. it is preferably a 6 R 7.

前記一般式(1)中のRとして、好ましくは、−SiR、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、又は炭素数1〜10のハロアルキル基であり、ここで、R、R、Rは、それぞれ独立して炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又はフェニル基である。
前記一般式(1)中のRとして、更に好ましくは、−SiR、水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、又は炭素数1〜6のハロアルキル基であり、ここで、R、R、Rは、それぞれ独立して炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又はフェニル基である。
前記一般式(1)中のRとして、特に好ましくは、−SiRであり、ここで、R、R、Rは、それぞれ独立してメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ビニル基、メトキシ基、エトキシ基又はフェニル基である。
R 1 in the general formula (1) is preferably —SiR 5 R 6 R 7 , a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. -10 alkynyl group or haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, wherein R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and 2 to 10 carbon atoms. An alkenyl group, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group.
R 1 in the general formula (1) is more preferably —SiR 5 R 6 R 7 , a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms. , An alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, or a haloalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, wherein R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a carbon number They are a 2-6 alkenyl group, a C2-C6 alkynyl group, a C1-C6 alkoxy group, or a phenyl group.
R 1 in the general formula (1) is particularly preferably —SiR 5 R 6 R 7 , where R 5 , R 6 and R 7 are each independently a methyl group, an ethyl group, or a propyl group. Group, isopropyl group, vinyl group, methoxy group, ethoxy group or phenyl group.

前記一般式(1)中のRとして、好ましくは、−SiR、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、又は炭素数1〜10のハロアルキル基であり、ここで、R、R、Rは、それぞれ独立して炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又はフェニル基である。
前記一般式(1)中のRとして、更に好ましくは、−SiR、水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、又は炭素数1〜6のハロアルキル基であり、ここで、R、R、Rは、それぞれ独立して炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又はフェニル基である。
前記一般式(1)中のRとして、特に好ましくは、水素原子、フッ素原子、メチル基、又は−SiRを表し、ここでR、R、Rは、それぞれ独立してメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ビニル基、メトキシ基、エトキシ基又はフェニル基である。
R 2 in the general formula (1) is preferably —SiR 5 R 6 R 7 , a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. -10 alkynyl group or haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, wherein R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and 2 to 10 carbon atoms. An alkenyl group, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group.
R 2 in the general formula (1) is more preferably —SiR 5 R 6 R 7 , a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms. , An alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, or a haloalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, wherein R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and a carbon number They are a 2-6 alkenyl group, a C2-C6 alkynyl group, a C1-C6 alkoxy group, or a phenyl group.
R 2 in the general formula (1) particularly preferably represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or —SiR 5 R 6 R 7 , wherein R 5 , R 6 , and R 7 are each independently A methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a vinyl group, a methoxy group, an ethoxy group, or a phenyl group.

前記一般式(1)中のRおよびRとして、好ましくは、−SiR、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、又は炭素数1〜10のハロアルキル基を表し、ここでR、R、Rは、それぞれ独立して炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又はフェニル基である。
前記一般式(1)中のRおよびRとして、更に好ましくは、−SiR、水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、又は炭素数1〜6のハロアルキル基を表し、ここで、R、R、Rは、それぞれ独立して炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又はフェニル基である。
前記一般式(1)中のRおよびRとして、特に好ましくは、水素原子、フッ素原子、メチル基、又は−SiRを表し、ここで、R、R、Rは、それぞれ独立してメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ビニル基、メトキシ基、エトキシ基又はフェニル基である。
As R 3 and R 4 in the general formula (1), preferably —SiR 5 R 6 R 7 , a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, An alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms or a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, wherein R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and 2 to 2 carbon atoms. It is a 10 alkenyl group, a C2-C10 alkynyl group, a C1-C6 alkoxy group, or a phenyl group.
More preferably, R 3 and R 4 in the general formula (1) are —SiR 5 R 6 R 7 , a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkyl group having 2 to 6 carbon atoms. Represents an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, or a haloalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, wherein R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. , An alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group.
R 3 and R 4 in the general formula (1) particularly preferably represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or —SiR 5 R 6 R 7 , where R 5 , R 6 , R 7 Are each independently a methyl, ethyl, propyl, isopropyl, vinyl, methoxy, ethoxy or phenyl group.

前記一般式(1)中、mは、1,2又は3であり、好ましくは1又は2であり、より好ましくは1である。   In the general formula (1), m is 1, 2 or 3, preferably 1 or 2, and more preferably 1.

また、本発明による効果をより効果的に得る観点からは、前記一般式(1)の形態としては、Rが−SiRであり、R、RおよびRがそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、または炭素数1〜10のハロアルキル基であり(より好ましくは、R、RおよびRがそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、メチル基、エチル基、ビニル基、プロペニル基、プロパルギル基、またはトリフルオロメチル基であり)、mが1または2であり、R、R及びRがそれぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数2〜4のアルケニル基、炭素数2〜4のアルキニル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、またはフェニル基である形態も好適である。In addition, from the viewpoint of more effectively obtaining the effects of the present invention, as the form of the general formula (1), R 1 is —SiR 5 R 6 R 7 , and R 2 , R 3, and R 4 are respectively Independently, it is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, or a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms (more preferably R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a methyl group, an ethyl group, a vinyl group, a propenyl group, a propargyl group, or a trifluoromethyl group), and m is 1 or 2, and R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 4 carbon atoms, or 1 to 2 carbon atoms. 4 alkoxy groups, Others are also suitable form a phenyl group.

また、前記一般式(1)の形態としては、Rが水素原子であって、Rがトリメチルシリル基であって、Rがメチル基であって、Rがメチル基であって、mが1である組み合わせである形態以外の形態であることも好ましい。Further, as the form of the general formula (1), R 1 is a hydrogen atom, R 2 is a trimethylsilyl group, R 3 is a methyl group, R 4 is a methyl group, m It is also preferable that it is a form other than the form which is the combination which is 1.

本発明における一般式(1)で表される化合物の具体例〔例示化合物1〜例示化合物33〕を、一般式(1)における各置換基を明示することで下記の表に記載するが、本発明はこれらの化合物に限定されるものではない。
下記例示化合物の構造中、「Me」はメチル基を、「Et」がエチル基を、「Pr」はプロピル基を、「iso−Pr」はイソプロピル基を、「Bu」はブチル基を、「tBu」はターシャリブチル基を、「Ph」は、フェニル基を、「vinyl」は、ビニル基を「allyl」は、アリル基をそれぞれ表す。
なお、下記例示化合物中、mが2または3の化合物において、RおよびRはすべて同一で水素原子を示す。
Specific examples [Exemplary Compound 1 to Exemplified Compound 33] of the compound represented by the general formula (1) in the present invention are described in the following table by clearly indicating each substituent in the general formula (1). The invention is not limited to these compounds.
In the structures of the following exemplary compounds, “Me” represents a methyl group, “Et” represents an ethyl group, “Pr” represents a propyl group, “iso-Pr” represents an isopropyl group, “Bu” represents a butyl group, “ “tBu” represents a tertiary butyl group, “Ph” represents a phenyl group, “vinyl” represents a vinyl group, and “allyl” represents an allyl group.
In the following exemplified compounds, m is 2 or 3, and R 3 and R 4 are all the same and represent a hydrogen atom.

前記一般式(1)で表される化合物としては、該化合物において−SiRをRの位置に有する、下記一般式(1b)で表される化合物がより好ましい。
下記一般式(1b)で表される化合物は、リチウム二次電池の添加剤として有用である。
As the compound represented by the general formula (1), a compound represented by the following general formula (1b) having —SiR 5 R 6 R 7 at the position of R 1 in the compound is more preferable.
The compound represented by the following general formula (1b) is useful as an additive for a lithium secondary battery.

上記一般式(1b)中、R、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、または炭素数1〜10のハロアルキル基を表す。R、R、およびRはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、またはフェニル基を表す。mは、1または2であり、mが2を表すとき、複数存在するRおよびRは同一でも互いに異なっていてもよい。In the general formula (1b), R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or 2 to 10 carbon atoms. An alkynyl group or a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms. R 5 , R 6 , and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, Or represents a phenyl group. m is 1 or 2, and when m represents 2, a plurality of R 3 and R 4 may be the same or different from each other.

一般式(1b)におけるR、RおよびRは、−SiRでないことを除けば一般式(1)におけるR、RおよびRと同義である。一般式(1b)におけるR、RおよびRの好ましい範囲も、−SiRでないことを除けば一般式(1)におけるR、RおよびRとの好ましい範囲と同様である。
また、一般式(1b)におけるR、RおよびRは、一般式(1)におけるR、RおよびRと同義であり、好ましい範囲も同様である。
R 2 , R 3 and R 4 in the general formula (1b) are synonymous with R 2 , R 3 and R 4 in the general formula (1) except that they are not —SiR 5 R 6 R 7 . A preferred range of R 2, R 3 and R 4 in the general formula (1b) is also the preferred ranges of R 2, R 3 and R 4 in the general formula (1) except that it is not a -SiR 5 R 6 R 7 It is the same.
Also, R 5, R 6 and R 7 in the general formula (1b) has the same meaning as R 5, R 6 and R 7 in the general formula (1), and preferred ranges are also the same.

前記一般式(1)または(1b)で表される不飽和スルトン化合物は、例えば、以下に記載する方法によって製造することができるが、本製法に限定されるものではない。   The unsaturated sultone compound represented by the general formula (1) or (1b) can be produced, for example, by the method described below, but is not limited to this production method.

上記製造方法について、説明する。
前記一般式(1)または(1b)で表される不飽和スルトン化合物は、一般式(1a)で表される不飽和スルトン化合物を、溶媒存在下、塩基で処理後、一般式(4)で表されるシリル化合物と反応させることにより製造することができる。
一般式(1a)、(1b)、及び一般式(4)中、R〜Rは、前記一般式(1)または(1b)におけるR〜Rと同義であり、Xはハロゲン原子またはトリフルオロメタンスルホニルオキシ基を示す。
塩基としては、基質に対し脱プロトン能を示す塩基であれば特に限定はなく、例えば、水素化ナトリウム及び水素化カリウムのような金属水素化物; ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド及びカリウムtert−ブトキシドのような金属アルコキシド類;または、メチルリチウム、ブチルリチウム、メチルマグネシウムブロミド、リチウムジイソプロピルアミド及びリチウムビストリメチルシリルアミド等のような有機金属類等が挙げられ、好適には、金属水素化物、或いは有機塩基類であり、より好適には、リチウムジイソプロピルアミド及びリチウムビストリメチルシリルアミドである。
The said manufacturing method is demonstrated.
The unsaturated sultone compound represented by the general formula (1) or (1b) is obtained by treating the unsaturated sultone compound represented by the general formula (1a) with a base in the presence of a solvent. It can manufacture by making it react with the silyl compound represented.
In the general formula (1a), (1b), and general formula (4), R 2 to R 7 have the same meanings as R 2 to R 7 in the general formula (1) or (1b), X is a halogen atom Or a trifluoromethanesulfonyloxy group;
The base is not particularly limited as long as it has a deprotonating ability for the substrate. For example, metal hydrides such as sodium hydride and potassium hydride; sodium methoxide, sodium ethoxide and potassium tert-butoxide. Metal alkoxides; or organic metals such as methyl lithium, butyl lithium, methyl magnesium bromide, lithium diisopropylamide, and lithium bistrimethylsilylamide, and the like, preferably metal hydrides or organic bases. More preferred are lithium diisopropylamide and lithium bistrimethylsilylamide.

反応に用いられる溶媒としては、反応を阻害せず、出発物質をある程度溶解するものであれば特に限定はなく、例えば、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン及びジオキサンのようなエーテル類;ベンゼン、トルエン、キシレン及クロロベンゼンのような芳香族炭化水素類;ヘキサン、シクロヘキサン及びヘプタンのような脂肪族炭化水素類または、これらの混合溶媒が挙げられ、好適には、エーテル類、脂肪族炭化水素類または芳香族炭化水素類であり、より好適には、テトラヒドロフランまたはトルエンである。
溶媒の量は、化合物(1a)1molに対し、通常、1.0〜20リットルを用いることができ、好適には、1.0〜10リットルである。
反応温度は、原料化合物、反応試薬及び溶媒等により異なるが、通常、−90℃〜反応系における還流温度の範囲で行うことができ、好適には、−70〜0℃である。
反応時間は、原料化合物、反応試薬、溶媒及び反応温度等により異なるが、通常、6分間〜48時間の範囲で行うことができ、好適には、10分間〜24時間である。
本工程に使用される化合物(1a)は、市販品であるか、既知の方法によって製造される。例えばSynlett,2002,2019−2022;Heterocycles,1982,19,2247−2250の記載にしたがって製造される。
本発明の一般式(1)において、R〜Rがシリル基である化合物は、例えばJournal of Organometallic Chemistry,1977,141,23−34に記載の方法によって製造される。
上記一般式(1)又は一般式(1b)で表される化合物に代表される、シリコン原子を置換基として有する不飽和スルトン化合物は、リチウム二次電池添加剤、特に、後述するリチウム二次電池の非水電解液の添加剤として有用であり、この添加剤を非水電解液に添加することで、電池の経時的な抵抗上昇を抑制し、高出力化を実現させる。
The solvent used in the reaction is not particularly limited as long as it does not inhibit the reaction and dissolves the starting materials to some extent. For example, ethers such as diethyl ether, dimethoxyethane, tetrahydrofuran and dioxane; benzene, toluene, Aromatic hydrocarbons such as xylene and chlorobenzene; aliphatic hydrocarbons such as hexane, cyclohexane and heptane or a mixed solvent thereof may be mentioned, and ethers, aliphatic hydrocarbons or aromatics are preferable. Hydrocarbons, more preferably tetrahydrofuran or toluene.
The amount of the solvent is usually 1.0 to 20 liters and preferably 1.0 to 10 liters with respect to 1 mol of the compound (1a).
The reaction temperature varies depending on the raw material compound, the reaction reagent, the solvent, and the like, but can usually be carried out in the range of -90 ° C to the reflux temperature in the reaction system, and is preferably -70 to 0 ° C.
While the reaction time varies depending on the raw material compound, reaction reagent, solvent, reaction temperature and the like, it can usually be carried out in the range of 6 minutes to 48 hours, preferably 10 minutes to 24 hours.
Compound (1a) used in this step is a commercially available product or is produced by a known method. For example, it is manufactured according to the description of Synlett, 2002, 2019-2022; Heterocycles, 1982, 19, 2247-2250.
In the general formula (1) of the present invention, the compound in which R 2 to R 4 are silyl groups is produced, for example, by the method described in Journal of Organometallic Chemistry, 1977, 141, 23-34.
An unsaturated sultone compound having a silicon atom as a substituent, represented by the compound represented by the general formula (1) or the general formula (1b), is a lithium secondary battery additive, particularly a lithium secondary battery described later. This additive is useful as an additive for non-aqueous electrolytes, and by adding this additive to the non-aqueous electrolyte, an increase in the resistance of the battery over time can be suppressed and high output can be realized.

<非水電解液>
本発明の非水電解液は、前記シリコン原子を含む置換基を有する不飽和スルトン化合物を含有することを特徴とするが、その他の成分としては、公知のものを任意に含むことができる。
本発明の非水電解液に含まれる前記不飽和スルトン化合物は、1種のみであっても、2種以上を併用してもよい。
本発明の非水電解液に含まれる前記不飽和スルトン化合物の含有量は、非水電解液全質量に対して0.001質量%〜10質量%であることが好ましく、0.05質量%〜5質量%の範囲であることがより好ましい。この範囲において、電池の経時的な抵抗上昇をより抑制し、更なる高出力化を達成することができる。
<Non-aqueous electrolyte>
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention is characterized by containing an unsaturated sultone compound having a substituent containing a silicon atom, and other components can be optionally included.
The unsaturated sultone compound contained in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention may be only one type or two or more types may be used in combination.
The content of the unsaturated sultone compound contained in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is preferably 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution, and 0.05% by mass to A range of 5% by mass is more preferable. In this range, it is possible to further suppress the increase in resistance of the battery over time and achieve further higher output.

次に、非水電解液の他の成分について説明する。非水電解液は、一般的には、非水電解質および非水溶媒を含有する。
〔非水溶媒〕
本発明における非水溶媒は、種々公知のものを適宜選択することができるが、環状の非プロトン性溶媒及び/または鎖状の非プロトン性溶媒を用いることが好ましい。
電池の安全性の向上のために、溶媒の引火点の向上を志向する場合は、非水溶媒として環状の非プロトン性溶媒を使用することが好ましい。
Next, other components of the nonaqueous electrolytic solution will be described. The non-aqueous electrolyte generally contains a non-aqueous electrolyte and a non-aqueous solvent.
[Nonaqueous solvent]
Various known solvents can be appropriately selected as the non-aqueous solvent in the present invention, but it is preferable to use a cyclic aprotic solvent and / or a chain aprotic solvent.
In order to improve the safety of the battery, when aiming to improve the flash point of the solvent, it is preferable to use a cyclic aprotic solvent as the non-aqueous solvent.

〔環状の非プロトン性溶媒〕
環状の非プロトン性溶媒としては、環状カーボネート、環状カルボン酸エステル、環状スルホン、環状エーテルを用いることができる。
環状の非プロトン性溶媒は単独で使用してもよいし、複数種混合して使用してもよい。
環状の非プロトン性溶媒の非水溶媒中の混合割合は、10質量%〜100質量%、さらに好ましくは20質量%〜90質量%、特に好ましくは30質量%〜80質量%である。このような比率にすることによって、電池の充放電特性に関わる電解液の伝導度を高めることができる。
環状カーボネートの例として具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、2,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレンカーボネート、2,3−ペンチレンカーボネートなどが挙げられる。これらのうち、誘電率が高いエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートが好適に使用される。負極活物質に黒鉛を使用した電池の場合は、エチレンカーボネートがより好ましい。また、これら環状カーボネートは2種類以上を混合して使用してもよい。
[Cyclic aprotic solvent]
As the cyclic aprotic solvent, cyclic carbonate, cyclic carboxylic acid ester, cyclic sulfone, and cyclic ether can be used.
The cyclic aprotic solvent may be used alone or in combination of two or more.
The mixing ratio of the cyclic aprotic solvent in the non-aqueous solvent is 10% by mass to 100% by mass, more preferably 20% by mass to 90% by mass, and particularly preferably 30% by mass to 80% by mass. By setting it as such a ratio, the electroconductivity of the electrolyte solution relating to the charge / discharge characteristics of the battery can be increased.
Specific examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate, and the like. Of these, ethylene carbonate and propylene carbonate having a high dielectric constant are preferably used. In the case of a battery using graphite as the negative electrode active material, ethylene carbonate is more preferable. Moreover, you may use these cyclic carbonates in mixture of 2 or more types.

環状カルボン酸エステルとして、具体的にはγ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、あるいはメチルγ−ブチロラクトン、エチルγ−ブチロラクトン、エチルδ−バレロラクトンなどのアルキル置換体などを例示することができる。
環状カルボン酸エステルは、蒸気圧が低く、粘度が低く、かつ誘電率が高く、電解液の引火点と電解質の解離度とを下げることなく電解液の粘度を下げることができる。このため、電解液の引火性を高くすることなく電池の放電特性に関わる指標である電解液の伝導度を高めることができるという特徴を有するので、溶媒の引火点の向上を指向する場合は、前記環状の非プロトン性溶媒として環状カルボン酸エステルを使用することが好ましい。環状カルボン酸エステルの中でも、γ−ブチロラクトンが最も好ましい。
また、環状カルボン酸エステルは、他の環状の非プロトン性溶媒と混合して使用することが好ましい。例えば、環状カルボン酸エステルと、環状カーボネート及び/または鎖状カーボネートとの混合物が挙げられる。
Specific examples of the cyclic carboxylic acid ester include γ-butyrolactone, δ-valerolactone, alkyl substitution products such as methyl γ-butyrolactone, ethyl γ-butyrolactone, and ethyl δ-valerolactone.
The cyclic carboxylic acid ester has a low vapor pressure, a low viscosity, a high dielectric constant, and can lower the viscosity of the electrolytic solution without lowering the flash point of the electrolytic solution and the degree of dissociation of the electrolyte. For this reason, since it has the feature that the conductivity of the electrolytic solution, which is an index related to the discharge characteristics of the battery, can be increased without increasing the flammability of the electrolytic solution, when aiming to improve the flash point of the solvent, It is preferable to use a cyclic carboxylic acid ester as the cyclic aprotic solvent. Of the cyclic carboxylic acid esters, γ-butyrolactone is most preferred.
The cyclic carboxylic acid ester is preferably used by mixing with another cyclic aprotic solvent. Examples thereof include a mixture of a cyclic carboxylic acid ester and a cyclic carbonate and / or a chain carbonate.

環状カルボン酸エステルと環状カーボネート及び/または鎖状カーボネートの組み合わせの例として、具体的には、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとジメチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトンとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンとスルホラン、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとスルホラン、γ−ブチロラクトンとプロピレンカーボネートとスルホラン、γ−ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとスルホラン、γ−ブチロラクトンとスルホランとジメチルカーボネートなどが挙げられる。
環状スルホンの例としては、スルホラン、2−メチルスルホラン、3―メチルスルホラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジプロピルスルホン、メチルエチルスルホン、メチルプロピルスルホンなどが挙げられる。
環状エーテルの例としてジオキソランを挙げることができる。
Specific examples of combinations of cyclic carboxylic acid esters and cyclic carbonates and / or chain carbonates include γ-butyrolactone and ethylene carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and dimethyl carbonate, and γ-butyrolactone and ethylene carbonate and methylethyl. Carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone and propylene carbonate, γ-butyrolactone and propylene carbonate and dimethyl carbonate, γ-butyrolactone and propylene carbonate and methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone and propylene carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate and propylene carbonate, γ-butyrolactone Ethylene carbonate and propylene carbonate and dimethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and propylene carbonate and methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate, propylene carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate And Pyrene carbonate, dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate Propylene carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone and sulfolane, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and sulfolane, γ-butyrolactone and propylene carbonate and sulfolane, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate and sulfolane, γ -Butyrolactone and Su Such Horan and dimethyl carbonate.
Examples of the cyclic sulfone include sulfolane, 2-methylsulfolane, 3-methylsulfolane, dimethyl sulfone, diethyl sulfone, dipropyl sulfone, methylethyl sulfone, methylpropyl sulfone and the like.
An example of a cyclic ether is dioxolane.

〔鎖状の非プロトン性溶媒〕
本発明の鎖状の非プロトン性溶媒としては、鎖状カーボネート、鎖状カルボン酸エステル、鎖状エーテル、鎖状リン酸エステルなどを用いることができる。
鎖状の非プロトン性溶媒の非水溶媒中の混合割合は、10質量%〜100質量%、さらに好ましくは20質量%〜90質量%、特に好ましくは30質量%〜80質量%である。
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、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、エチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、メチルペンチルカーボネート、エチルペンチルカーボネート、ジペンチルカーボネート、メチルヘプチルカーボネート、エチルヘプチルカーボネート、ジヘプチルカーボネート、メチルヘキシルカーボネート、エチルヘキシルカーボネート、ジヘキシルカーボネート、メチルオクチルカーボネート、エチルオクチルカーボネート、ジオクチルカーボネート、メチルトリフルオロエチルカーボネートなどが挙げられる。これら鎖状カーボネートは2種類以上を混合して使用してもよい。
[Chain aprotic solvent]
As the chain aprotic solvent of the present invention, a chain carbonate, a chain carboxylic acid ester, a chain ether, a chain phosphate, or the like can be used.
The mixing ratio of the chain aprotic solvent in the non-aqueous solvent is 10% by mass to 100% by mass, more preferably 20% by mass to 90% by mass, and particularly preferably 30% by mass to 80% by mass.
Specific examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, ethyl propyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, ethyl butyl carbonate, dibutyl carbonate, methyl pentyl carbonate, Examples include ethyl pentyl carbonate, dipentyl carbonate, methyl heptyl carbonate, ethyl heptyl carbonate, diheptyl carbonate, methyl hexyl carbonate, ethyl hexyl carbonate, dihexyl carbonate, methyl octyl carbonate, ethyl octyl carbonate, dioctyl carbonate, and methyltrifluoroethyl carbonate. These chain carbonates may be used as a mixture of two or more.

鎖状カルボン酸エステルとして具体的には、ピバリン酸メチルなどが挙げられる。
鎖状エーテルとして具体的には、ジメトキシエタンなどが挙げられる。
鎖状リン酸エステルとして具体的には、リン酸トリメチルなどが挙げられる。
Specific examples of the chain carboxylic acid ester include methyl pivalate.
Specific examples of the chain ether include dimethoxyethane.
Specific examples of the chain phosphate ester include trimethyl phosphate.

〔溶媒の組み合わせ〕
本発明に係る非水電解液で使用する非水溶媒は、1種類でも複数種類を混合して用いてもよい。また、環状の非プロトン性溶媒のみを1種類または複数種類用いても、鎖状の非プロトン性溶媒のみを1種類または複数種類用いても、または環状の非プロトン性溶媒及び鎖状のプロトン性溶媒を混合して用いてもよい。電池の負荷特性、低温特性の向上を特に意図した場合は、非水溶媒として環状の非プロトン性溶媒と鎖状の非プロトン性溶媒とを組み合わせて使用することが好ましい。
さらに、電解液の電気化学的安定性から、環状の非プロトン性溶媒には環状カーボネートを、鎖状の非プロトン性溶媒には鎖状カーボネートを適用することが最も好ましい。また、環状カルボン酸エステルと環状カーボネート及び/または鎖状カーボネートの組み合わせによっても電池の充放電特性に関わる電解液の伝導度を高めることができる。
[Combination of solvents]
The non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte solution according to the present invention may be used alone or in combination. Further, only one or a plurality of cyclic aprotic solvents may be used, or only one or a plurality of chain aprotic solvents may be used, or a cyclic aprotic solvent and a chain protic solvent. You may mix and use a solvent. When the load characteristics and low temperature characteristics of the battery are particularly intended to be improved, it is preferable to use a combination of a cyclic aprotic solvent and a chain aprotic solvent as the nonaqueous solvent.
Furthermore, in view of the electrochemical stability of the electrolytic solution, it is most preferable to apply a cyclic carbonate to the cyclic aprotic solvent and a chain carbonate to the chain aprotic solvent. Moreover, the conductivity of the electrolyte solution related to the charge / discharge characteristics of the battery can be increased by a combination of the cyclic carboxylic acid ester and the cyclic carbonate and / or the chain carbonate.

環状カーボネートと鎖状カーボネートの組み合わせとして、具体的には、エチレンカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート、プロピレンカーボネートとジメチルカーボネート、プロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、プロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネートなどが挙げられる。
環状カーボネートと鎖状カーボネートの混合割合は、質量比で表して、環状カーボネート:鎖状カーボネートが、5:95〜80〜20、さらに好ましくは10:90〜70:30、特に好ましくは15:85〜55:45である。このような比率にすることによって、電解液の粘度上昇を抑制し、電解質の解離度を高めることができるため、電池の充放電特性に関わる電解液の伝導度を高めることができる。また、電解質の溶解度をさらに高めることができる。よって、常温または低温での電気伝導性に優れた電解液とすることができるため、常温から低温での電池の負荷特性を改善することができる。
As a combination of cyclic carbonate and chain carbonate, specifically, ethylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate, propylene carbonate and dimethyl carbonate, propylene carbonate and methyl ethyl carbonate, propylene carbonate and Diethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate Diethyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate and methyl ethyl carbonate And diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate.
The mixing ratio of the cyclic carbonate and the chain carbonate is expressed as a mass ratio, and the cyclic carbonate: chain carbonate is 5:95 to 80 to 20, more preferably 10:90 to 70:30, particularly preferably 15:85. ~ 55: 45. By setting it as such a ratio, since the raise of the viscosity of electrolyte solution can be suppressed and the dissociation degree of electrolyte can be raised, the conductivity of the electrolyte solution in connection with the charge / discharge characteristic of a battery can be raised. In addition, the solubility of the electrolyte can be further increased. Therefore, since it can be set as the electrolyte solution excellent in the electrical conductivity in normal temperature or low temperature, the load characteristic of the battery from normal temperature to low temperature can be improved.

〔その他の溶媒〕
本発明に係る非水電解液は、非水溶媒として、上記以外の他の溶媒を含んでいてもよい。他の溶媒としては、具体的には、ジメチルホルムアミドなどのアミド、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、N−メチルピロリドンなどの環状アミド、N,N−ジメチルイミダゾリジノンなどの環状ウレア、ほう酸トリメチル、ほう酸トリエチル、ほう酸トリブチル、ほう酸トリオクチル、ほう酸トリメチルシリル等のホウ素化合物、及び下記の一般式で表されるポリエチレングリコール誘導体などを挙げることができる。
HO(CHCHO)
HO[CHCH(CH)O]
CHO(CHCHO)
CHO[CHCH(CH)O]
CHO(CHCHO)CH
CHO[CHCH(CH)O]CH
19PHO(CHCHO)[CH(CH)O]CH
(Phはフェニル基)
CHO[CHCH(CH)O]CO[OCH(CH)CHOCH
前記式中、a〜fは、5〜250の整数、g〜jは2〜249の整数、5≦g+h≦250、5≦i+j≦250である。
[Other solvents]
The nonaqueous electrolytic solution according to the present invention may contain a solvent other than the above as a nonaqueous solvent. Specific examples of the other solvent include amides such as dimethylformamide, chain carbamates such as methyl-N, N-dimethylcarbamate, cyclic amides such as N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylimidazolidinone and the like. Examples thereof include boron compounds such as cyclic urea, trimethyl borate, triethyl borate, tributyl borate, trioctyl borate, trimethylsilyl borate, and polyethylene glycol derivatives represented by the following general formula.
HO (CH 2 CH 2 O) a H
HO [CH 2 CH (CH 3 ) O] b H
CH 3 O (CH 2 CH 2 O) c H
CH 3 O [CH 2 CH (CH 3 ) O] d H
CH 3 O (CH 2 CH 2 O) e CH 3
CH 3 O [CH 2 CH (CH 3 ) O] f CH 3
C 9 H 19 PHO (CH 2 CH 2 O) g [CH (CH 3) O] h CH 3
(Ph is a phenyl group)
CH 3 O [CH 2 CH (CH 3 ) O] i CO [OCH (CH 3 ) CH 2 ] j OCH 3
In the above formula, a to f are integers of 5 to 250, g to j are integers of 2 to 249, 5 ≦ g + h ≦ 250, and 5 ≦ i + j ≦ 250.

〔一般式(2)で表される化合物〕
本発明の非水電解液は、一般式(2)で表される化合物を含有することができる。本発明の非水電解液が一般式(2)で表される化合物を含有する形態は、負極の表面皮膜形成の点で好ましい。
[Compound represented by formula (2)]
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention can contain a compound represented by the general formula (2). The form in which the nonaqueous electrolytic solution of the present invention contains the compound represented by the general formula (2) is preferable in terms of forming a surface film on the negative electrode.

前記一般式(2)中、R及びRは、各々独立に、水素原子、メチル基、エチル基、またはプロピル基を示す。
一般式(2)で表される化合物としては、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、ブロピルビニレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、ジエチルビニレンカーボネート、ジプロピルビニレンカーボネートなどが例示される。これらのうちでビニレンカーボネートが最も好ましい。
一般式(2)で表される化合物の含有量は、目的に応じて適宜選択できるが、非水電解液全量に対して、0.001質量%〜10質量%が好ましく、0.05質量%〜5質量%であることが更に好ましい。
In the general formula (2), R 8 and R 9 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a propyl group.
Examples of the compound represented by the general formula (2) include vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, propyl vinylene carbonate, dimethyl vinylene carbonate, diethyl vinylene carbonate, and dipropyl vinylene carbonate. Of these, vinylene carbonate is most preferred.
Although content of the compound represented by General formula (2) can be suitably selected according to the objective, 0.001 mass%-10 mass% are preferable with respect to nonaqueous electrolyte whole quantity, 0.05 mass% More preferably, it is -5 mass%.

〔一般式(3)で表される化合物〕
本発明の非水電解液は、一般式(3)で表される化合物を含有することができる。本発明の非水電解液が一般式(3)で表される化合物を含有する形態は、負極の表面皮膜形成の点で好ましい。
[Compound represented by formula (3)]
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention can contain a compound represented by the general formula (3). The form in which the nonaqueous electrolytic solution of the present invention contains a compound represented by the general formula (3) is preferable in terms of forming a surface film on the negative electrode.

前記一般式(3)中、X、X、X及びXは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、またはフッ素原子により置換されてもよい炭素数1〜3のアルキル基を示す。ただし、X〜Xが同時に水素原子であることはない。
一般式(3)中、X〜Xのフッ素原子により置換されていてもよい炭素数1〜3のアルキル基としては、例えばフルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、ヘプタフルオロプロピルなどが挙げられる。
一般式(3)で表される化合物としては公知のものを使用でき、たとえば、4−フルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、4,4,5−トリフルオロエチレンカーボネート、4,4,5,5−テトラフルオロエチレンカーボネートなどの、エチレンカーボネートにおいて1〜4個の水素がフッ素により置換されたフッ素化エチレンカーボネートが挙げられる。これらの中でも、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、4−フルオロエチレンカーボネートが最も望ましい。
一般式(3)で表される化合物の含有量は、目的に応じて適宜選択できるが、非水電解液全量に対して、0.001質量%〜10質量%が好ましく、0.05質量%〜5質量%であることが更に好ましい。
In the general formula (3), X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, or an alkyl having 1 to 3 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom. Indicates a group. However, X 1 to X 4 are not simultaneously hydrogen atoms.
In the general formula (3), examples of the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms which may be substituted by a fluorine atom represented by X 1 to X 4 include, for example, fluoromethyl, difluoromethyl, trifluoromethyl, pentafluoroethyl, heptafluoro And propyl.
Known compounds can be used as the compound represented by the general formula (3). For example, 4-fluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, 4,4,5-tri Fluorinated ethylene carbonate in which 1 to 4 hydrogen atoms are substituted with fluorine in ethylene carbonate, such as fluoroethylene carbonate and 4,4,5,5-tetrafluoroethylene carbonate. Among these, 4,5-difluoroethylene carbonate and 4-fluoroethylene carbonate are most desirable.
Although content of the compound represented by General formula (3) can be suitably selected according to the objective, 0.001 mass%-10 mass% are preferable with respect to nonaqueous electrolyte whole quantity, 0.05 mass% More preferably, it is -5 mass%.

〔電解質〕
本発明の非水電解液は、種々公知の電解質を使用することができ、通常、非水電解液用電解質として使用されているものであれば、いずれをも使用することができる。
電解質の具体例としては、(CNPF、(CNBF、(CNClO、(CNAsF、(CSiF、(CNOSO(2k+1)(k=1〜8の整数)、(CNPF[C(2k+1)(6−n)(n=1〜5、k=1〜8の整数)などのテトラアルキルアンモニウム塩、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiSiF、LiOSO(2k+1)(k=1〜8の整数)、LiPF[C(2k+1)(6−n)(n=1〜5、k=1〜8の整数)などのリチウム塩が挙げられる。また、次の一般式で表されるリチウム塩も使用することができる。
〔Electrolytes〕
Various known electrolytes can be used for the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, and any of them can be used as long as it is normally used as an electrolyte for a nonaqueous electrolytic solution.
Specific examples of the electrolyte include (C 2 H 5 ) 4 NPF 6 , (C 2 H 5 ) 4 NBF 4 , (C 2 H 5 ) 4 NClO 4 , (C 2 H 5 ) 4 NAsF 6 , (C 2 H 5 ) 4 N 2 SiF 6 , (C 2 H 5 ) 4 NOSO 2 C k F (2k + 1) (k = 1 to 8), (C 2 H 5 ) 4 NPF n [C k F (2k + 1) ] (6-n) Tetraalkylammonium salts such as (n = 1 to 5, k = 1 to 8), LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiOSO 2 C k F Lithium salts such as (2k + 1) (k = 1 to 8), LiPF n [C k F (2k + 1) ] (6-n) (n = 1 to 5, k = 1 to 8) are included. . Moreover, the lithium salt represented by the following general formula can also be used.

LiC(SO)(SO)(SO)、LiN(SOOR10)(SOOR11)、LiN(SO12)(SO13)(ここでR〜R13は互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数1〜8のパーフルオロアルキル基である)。これらの電解質は単独で使用してもよく、また2種類以上を混合してもよい。
これらのうち、特にリチウム塩が望ましく、さらには、LiPF、LiBF、LiOSO(2k+1)(k=1〜8の整数)、LiClO、LiAsF、LiNSO[C(2k+1)(k=1〜8の整数)、LiPF[C(2k+1)(6−n)(n=1〜5、k=1〜8の整数)が好ましい。
本発明における電解質は、通常は、非水電解質中に0.1モル/リットル〜3モル/リットル、好ましくは0.5モル/リットル〜2モル/リットルの濃度で含むことが好ましい。
LiC (SO 2 R 7 ) (SO 2 R 8 ) (SO 2 R 9 ), LiN (SO 2 OR 10 ) (SO 2 OR 11 ), LiN (SO 2 R 12 ) (SO 2 R 13 ) (where R 7 to R 13 may be the same as or different from each other, and are a C 1-8 perfluoroalkyl group). These electrolytes may be used alone or in combination of two or more.
Of these, lithium salts are particularly desirable, and LiPF 6 , LiBF 4 , LiOSO 2 C k F (2k + 1) (k = 1 to 8), LiClO 4 , LiAsF 6 , LiNSO 2 [C k F ( 2k + 1)] 2 (k = 1~8 integer), LiPF n [C k F (2k + 1)] (6-n) (n = 1~5, k = 1~8 integer) are preferred.
The electrolyte in the present invention is usually preferably contained in the nonaqueous electrolyte at a concentration of 0.1 mol / liter to 3 mol / liter, preferably 0.5 mol / liter to 2 mol / liter.

本発明の非水電解液において、非水溶媒として、γ−ブチロラクトンなどの環状カルボン酸エステルを併用する場合には、特にLiPFを含有することが望ましい。LiPFは、解離度が高いため、電解液の伝導度を高めることができ、さらに負極上での電解液の還元分解反応を抑制する作用がある。LiPFは単独で使用してもよいし、LiPFとそれ以外の電解質を使用してもよい。それ以外の電解質としては、通常、非水電解液用電解質として使用されるものであれば、いずれも使用することができるが、前述のリチウム塩の具体例のうちLiPF以外のリチウム塩が好ましい。
具体例としては、LiPFとLiBF、LiPFとLiN[SO(2k+1)(k=1〜8の整数)、LiPFとLiBFとLiN[SO(2k+1)](k=1〜8の整数)などが例示される。
In the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, when a cyclic carboxylic acid ester such as γ-butyrolactone is used in combination as the nonaqueous solvent, it is particularly desirable to contain LiPF 6 . Since LiPF 6 has a high degree of dissociation, the conductivity of the electrolytic solution can be increased, and the reductive decomposition reaction of the electrolytic solution on the negative electrode can be suppressed. LiPF 6 may be used alone, or LiPF 6 and other electrolytes may be used. Any other electrolyte can be used as long as it is normally used as an electrolyte for a non-aqueous electrolyte, but lithium salts other than LiPF 6 are preferred among the specific examples of the lithium salts described above. .
Specific examples include LiPF 6 and LiBF 4 , LiPF 6 and LiN [SO 2 C k F (2k + 1) ] 2 (k = 1 to 8), LiPF 6 , LiBF 4 and LiN [SO 2 C k F ( 2k + 1) ] (k = 1 to 8).

リチウム塩中に占めるLiPFの比率は、1質量%〜100質量%、好ましくは10質量%〜100質量%、さらに好ましくは50質量%〜100質量%が望ましい。このような電解質は、0.1モル/リットル〜3モル/リットル、好ましくは0.5モル/リットル〜2モル/リットルの濃度で非水電解液中に含まれることが好ましい。
本発明の非水電解液は、リチウム二次電池用の非水電解液として好適であるばかりでなく、一次電池用の非水電解液、電気化学キャパシタ用の非水電解液、電気二重層キャパシタ、アルミ電解コンデンサー用の電解液としても用いることができる。
The ratio of LiPF 6 in the lithium salt is 1% by mass to 100% by mass, preferably 10% by mass to 100% by mass, and more preferably 50% by mass to 100% by mass. Such an electrolyte is preferably contained in the non-aqueous electrolyte at a concentration of 0.1 mol / liter to 3 mol / liter, preferably 0.5 mol / liter to 2 mol / liter.
The non-aqueous electrolyte of the present invention is not only suitable as a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery, but also a non-aqueous electrolyte for a primary battery, a non-aqueous electrolyte for an electrochemical capacitor, and an electric double layer capacitor. It can also be used as an electrolytic solution for aluminum electrolytic capacitors.

<リチウム二次電池>
本発明のリチウム二次電池は、負極と、正極と、前記本発明の非水電解液とを基本的に含んで構成されており、通常、負極と正極との間にセパレータが設けられている。
<Lithium secondary battery>
The lithium secondary battery of the present invention basically comprises a negative electrode, a positive electrode, and the non-aqueous electrolyte of the present invention, and a separator is usually provided between the negative electrode and the positive electrode. .

(負極)
前記負極を構成する負極活物質としては、金属リチウム、リチウム含有合金、リチウムとの合金化が可能な金属もしくは合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な酸化物、リチウムイオンのドープ・脱ドープ可能な遷移金属窒素化物、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な炭素材料、またはこれらの混合物のいずれかを用いることができる。リチウム(またはリチウムイオン)との合金化が可能な金属もしくは合金としては、シリコン、シリコン合金、スズ、スズ合金などを挙げることができる。
これらの中でも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が好ましい。このような炭素材料としては、カーボンブラック、活性炭、人造黒鉛、天然黒鉛、非晶質炭素、等が挙げられる。前記炭素材料の形態は、繊維状、球状、ポテト状、フレーク状いずれの形態であってもよい。
(Negative electrode)
As the negative electrode active material constituting the negative electrode, metallic lithium, lithium-containing alloy, metal or alloy that can be alloyed with lithium, oxide capable of doping / dedoping lithium ion, doping / dedoping of lithium ion Any of the possible transition metal nitrides, carbon materials that can be doped / undoped with lithium ions, or mixtures thereof can be used. Examples of metals or alloys that can be alloyed with lithium (or lithium ions) include silicon, silicon alloys, tin, and tin alloys.
Among these, carbon materials that can be doped / undoped with lithium ions are preferable. Examples of such a carbon material include carbon black, activated carbon, artificial graphite, natural graphite, and amorphous carbon. The form of the carbon material may be any of a fibrous form, a spherical form, a potato form, and a flake form.

前記非晶質炭素材料として具体的には、ハードカーボン、コークス、1500℃以下に焼成したメソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、メソペーズビッチカーボンファイバー(MCF)などが例示される。
前記黒鉛材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛が挙げられる。人造黒鉛としては、黒鉛化MCMB、黒鉛化MCFなどが用いられる。また、黒鉛材料としては、ホウ素を含有するものなども用いることができる。また、黒鉛材料としては、金、白金、銀、銅、スズなどの金属で被覆したもの、非晶質炭素で被覆したもの、非晶質炭素と黒鉛とを混合したものも使用することができる。
Specific examples of the amorphous carbon material include hard carbon, coke, mesocarbon microbeads (MCMB) fired at 1500 ° C. or less, and mesopause bitch carbon fiber (MCF).
Examples of the graphite material include natural graphite and artificial graphite. As artificial graphite, graphitized MCMB, graphitized MCF, and the like are used. Further, as the graphite material, a material containing boron can be used. In addition, as the graphite material, those coated with a metal such as gold, platinum, silver, copper, and tin, those coated with amorphous carbon, and those obtained by mixing amorphous carbon and graphite can be used. .

これらの炭素材料は、1種類で使用してもよく、2種類以上混合して使用してもよい。 前記炭素材料としては、特に、X線解析で測定した(002)面の面間隔d(002)が0.340nm以下の炭素材料が好ましい。また、炭素材料としては、真密度が1.70g/cm以上である黒鉛またはそれに近い性質を有する高結晶性炭素材料も好ましい。
以上のような炭素材料を使用すると、電池のエネルギー密度をより高くすることができる。
These carbon materials may be used alone or in combination of two or more. The carbon material is particularly preferably a carbon material having a (002) plane spacing d (002) of 0.340 nm or less as measured by X-ray analysis. Further, as the carbon material, graphite having a true density of 1.70 g / cm 3 or more or a highly crystalline carbon material having properties close thereto is also preferable.
When the carbon material as described above is used, the energy density of the battery can be further increased.

(正極)
前記正極を構成する正極活物質としては、MoS、TiS、MnO、Vなどの遷移金属酸化物または遷移金属硫化物、LiCoO、LiMnO、LiMn、LiNiO、LiNiCo(1−X)〔0<X<1〕、LiFePOなどのリチウムと遷移金属とからなる複合酸化物、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリアセン、ジメルカプトチアジアゾール、ポリアニリン複合体などの導電性高分子材料等が挙げられる。これらの中でも、特にリチウムと遷移金属とからなる複合酸化物が好ましい。負極がリチウム金属またはリチウム合金である場合は、正極として炭素材料を用いることもできる。また、正極として、リチウムと遷移金属との複合酸化物と、炭素材料と、の混合物を用いることもできる。
上記の正極活物質は、1種類で使用してもよく、2種類以上を混合して使用してもよい。正極活物質は通常導電性が不充分であるため、導電性助剤とともに使用して正極を構成する。導電性助剤としては、カーボンブラック、アモルファスウィスカー、グラファイトなどの炭素材料を例示することができる。
(Positive electrode)
Examples of the positive electrode active material constituting the positive electrode include transition metal oxides or transition metal sulfides such as MoS 2 , TiS 2 , MnO 2 , and V 2 O 5 , LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi X Co (1-X) O 2 [0 <X <1], composite oxide composed of lithium and transition metal such as LiFePO 4 , polyaniline, polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, polyacene, dimercaptothiadiazole, polyaniline complex Examples thereof include conductive polymer materials. Among these, a composite oxide composed of lithium and a transition metal is particularly preferable. When the negative electrode is lithium metal or a lithium alloy, a carbon material can also be used as the positive electrode. In addition, a mixture of a composite oxide of lithium and a transition metal and a carbon material can be used as the positive electrode.
Said positive electrode active material may be used by 1 type, and may mix and use 2 or more types. Since the positive electrode active material usually has insufficient conductivity, it is used together with a conductive auxiliary agent to constitute the positive electrode. Examples of the conductive assistant include carbon materials such as carbon black, amorphous whiskers, and graphite.

(セパレータ)
前記セパレータは、正極と負極とを電気的に絶縁し且つリチウムイオンを透過する膜であって、多孔性膜や高分子電解質が例示される。
前記多孔性膜としては微多孔性高分子フィルムが好適に使用され、材質としてポリオレフィン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリエステル等が例示される。
特に、多孔性ポリオレフィンが好ましく、具体的には多孔性ポリエチレンフィルム、多孔性ポリプロピレンフィルム、または多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとの多層フィルムを例示することができる。多孔性ポリオレフィンフィルム上には、熱安定性に優れる他の樹脂がコーティングされてもよい。
前記高分子電解質としては、リチウム塩を溶解した高分子や、電解液で膨潤させた高分子等が挙げられる。
本発明の非水電解液は、高分子を膨潤させて高分子電解質を得る目的で使用してもよい。
(Separator)
The separator is a film that electrically insulates the positive electrode and the negative electrode and transmits lithium ions, and examples thereof include a porous film and a polymer electrolyte.
A microporous polymer film is preferably used as the porous film, and examples of the material include polyolefin, polyimide, polyvinylidene fluoride, and polyester.
In particular, porous polyolefin is preferable, and specific examples include a porous polyethylene film, a porous polypropylene film, or a multilayer film of a porous polyethylene film and a polypropylene film. On the porous polyolefin film, other resin excellent in thermal stability may be coated.
Examples of the polymer electrolyte include a polymer in which a lithium salt is dissolved, a polymer swollen with an electrolytic solution, and the like.
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention may be used for the purpose of obtaining a polymer electrolyte by swelling a polymer.

(電池の構成)
本発明のリチウム二次電池は、前記の負極活物質、正極活物質及びセパレータを含む。 本発明のリチウム二次電池は、種々公知の形状をとることができ、円筒型、コイン型、角型、フィルム型その他任意の形状に形成することができる。しかし、電池の基本構造は、形状によらず同じであり、目的に応じて設計変更を施すことができる。
本発明の非水電解質二次電池の例として、図1に示すコイン型電池が挙げられる。
図1に示すコイン型電池では、円盤状負極2、電解質を非水溶媒に溶解してなる非水電解液を注入したセパレータ5、円盤状正極1、必要に応じて、ステンレス、又はアルミニウムなどのスペーサー板7、8が、この順序に積層された状態で、正極缶3(以下、「電池缶」ともいう)と封口板4(以下、「電池缶蓋」ともいう)との間に収納される。正極缶3と封口板4とはガスケット6を介してかしめ密封する。
(Battery configuration)
The lithium secondary battery of this invention contains the said negative electrode active material, a positive electrode active material, and a separator. The lithium secondary battery of the present invention can take various known shapes, and can be formed into a cylindrical shape, a coin shape, a square shape, a film shape, or any other shape. However, the basic structure of the battery is the same regardless of the shape, and the design can be changed according to the purpose.
An example of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a coin-type battery shown in FIG.
In the coin-type battery shown in FIG. 1, a disc-shaped negative electrode 2, a separator 5 into which a non-aqueous electrolyte solution obtained by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent, a disc-shaped positive electrode 1, stainless steel, or aluminum as necessary Spacer plates 7 and 8 are stacked in this order and accommodated between positive electrode can 3 (hereinafter also referred to as “battery can”) and sealing plate 4 (hereinafter also referred to as “battery can lid”). The The positive electrode can 3 and the sealing plate 4 are caulked and sealed via a gasket 6.

なお、本発明のリチウム二次電池は、負極と、正極と、前記本発明の非水電解液とを含むリチウム二次電池(充放電前のリチウム二次電池)を、充放電させて得られたリチウム二次電池であってもよい。
即ち、本発明のリチウム二次電池は、まず、負極と、正極と、前記本発明の非水電解液と、を含む充放電前のリチウム二次電池を作製し、次いで、該充放電前のリチウム二次電池を1回以上充放電させることによって作製されたリチウム二次電池(充放電されたリチウム二次電池)であってもよい。
The lithium secondary battery of the present invention is obtained by charging / discharging a lithium secondary battery (lithium secondary battery before charge / discharge) including a negative electrode, a positive electrode, and the non-aqueous electrolyte of the present invention. A lithium secondary battery may also be used.
That is, the lithium secondary battery of the present invention is prepared by first preparing a lithium secondary battery before charge / discharge including a negative electrode, a positive electrode, and the non-aqueous electrolyte of the present invention, and then before the charge / discharge. It may be a lithium secondary battery (charged / discharged lithium secondary battery) produced by charging / discharging the lithium secondary battery one or more times.

本発明の実施形態の非水電解液及びその非水電解液を用いたリチウム二次電池の用途は特に限定されず、種々公知の用途に用いることができる。例えば、ノートパソコン、モバイルパソコン、携帯電話、ヘッドホンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、電子手帳、電卓、ラジオ、バックアップ電源用途、モーター、自動車、電気自動車、バイク、電動バイク、自転車、電動自転車、照明器具、ゲーム機、時計、電動工具、カメラ等、小型携帯機器、大型機器を問わず広く利用可能なものである。   The use of the non-aqueous electrolyte of the embodiment of the present invention and the lithium secondary battery using the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and can be used for various known uses. For example, notebook computers, mobile computers, mobile phones, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, electronic notebooks, calculators, radios, backup power applications, motors, automobiles, electric cars, motorcycles, electric bikes, bicycles, electric bicycles It can be widely used regardless of whether it is a small portable device or a large device, such as a lighting fixture, a game machine, a watch, a power tool, a camera.

以下に実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって制限されるものではない。
以下、本発明の新規不飽和スルトン化合物の合成例を示す。
なお、以下で示す5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシドとは、1,3−プロパ−1−エンスルトンと同義である。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.
Hereinafter, synthesis examples of the novel unsaturated sultone compound of the present invention will be shown.
In addition, 5H-1,2-oxathiol-2,2-dioxide shown below is synonymous with 1,3-prop-1-ene sultone.

〔合成例1:3−トリメチルシリル−5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシド(例示化合物1)の合成〕
5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシド(1.00g,8.32mmol)を、テトラヒドロフラン(30ml)に溶かし、−78℃に冷却下、リチウムビストリメチルシリルアミド(1.14mol/L THF溶液、7.7ml,8.7mmol)を加え、2時間撹拌した。続いて、同温度で、トリメチルシリルクロリド(1.2ml,9.2mmol)を加え、−78℃で、2時間撹拌した。反応溶液に飽和塩化アンモニウム水溶液および水を加え、酢酸エチルで抽出した。抽出液を飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、濃縮した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(溶出溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=1/2)にて精製し、例示化合物1(570.6mg,収率35.7%)を得た。
例示化合物1のNMR測定結果は以下の通りであった。
H−NMR(270MHz,CDCl)δ(ppm):6.87(1H,t,J=2.0Hz),5.01(2H,d,J=2.0Hz),0.37(9H,s)
[Synthesis Example 1: Synthesis of 3-trimethylsilyl-5H-1,2-oxathiol-2,2-dioxide (Exemplary Compound 1)]
5H-1,2-oxathiol-2,2-dioxide (1.00 g, 8.32 mmol) was dissolved in tetrahydrofuran (30 ml) and cooled to −78 ° C., and lithium bistrimethylsilylamide (1.14 mol / L THF) was cooled. Solution, 7.7 ml, 8.7 mmol) was added and stirred for 2 hours. Subsequently, trimethylsilyl chloride (1.2 ml, 9.2 mmol) was added at the same temperature, and the mixture was stirred at −78 ° C. for 2 hours. A saturated aqueous ammonium chloride solution and water were added to the reaction solution, and the mixture was extracted with ethyl acetate. The extract was washed with saturated brine, dried over anhydrous magnesium sulfate, and concentrated. The residue was purified by silica gel chromatography (eluent: hexane / ethyl acetate = 1/2) to give Exemplary Compound 1 (570.6 mg, yield 35.7%).
The NMR measurement result of Example Compound 1 was as follows.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ) δ (ppm): 6.87 (1H, t, J = 2.0 Hz), 5.01 (2H, d, J = 2.0 Hz), 0.37 (9H , S)

〔合成例2:3−トリイソプロピルシリル−5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシド(例示化合物6)の合成〕
トリメチルシリルクロリドに換えて、トリイソプロピルシリルトリフルオロメタンスルホネートを用いた他は、前記合成例1と同様の合成法にて、例示化合物6(1.07g,収率46.5%)を合成した。
例示化合物6のNMR測定結果は以下の通りであった。
H−NMR(270MHz,CDCl)δ(ppm):6.93(1H,t,J=2.0),5.06(2H,d,J=2.0),1.36(9H,m),1.16(24H,d,7.2)
[Synthesis Example 2: Synthesis of 3-triisopropylsilyl-5H-1,2-oxathiol-2,2-dioxide (Exemplary Compound 6)]
Exemplified compound 6 (1.07 g, yield 46.5%) was synthesized by the same synthesis method as in Synthesis Example 1 except that triisopropylsilyl trifluoromethanesulfonate was used instead of trimethylsilyl chloride.
The NMR measurement result of Example Compound 6 was as follows.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ) δ (ppm): 6.93 (1H, t, J = 2.0), 5.06 (2H, d, J = 2.0), 1.36 (9H , M), 1.16 (24H, d, 7.2)

〔合成例3:3−(ジメチル−t−ブチルシリル)−5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシド(例示化合物11)の合成〕
トリメチルシリルクロリドに換えて、ジメチルtert−ブチルシリルトリフルオロメタンスルホネートを用いた他は、前記合成例1と同様の合成法にて、例示化合物11(430mg,収率22.1%)を合成した。
例示化合物11のNMR測定結果は以下の通りであった。
H−NMR(270MHz,CDCl)δ(ppm):6.91(1H,t,J=2.0),5.03(2H,d,J=2.0),1.00(9H,s),0.33(6H,s)
[Synthesis Example 3: Synthesis of 3- (dimethyl-t-butylsilyl) -5H-1,2-oxathiol-2,2-dioxide (Exemplary Compound 11)]
Exemplified compound 11 (430 mg, yield 22.1%) was synthesized by the same synthesis method as in Synthesis Example 1 except that dimethyl tert-butylsilyl trifluoromethanesulfonate was used instead of trimethylsilyl chloride.
The NMR measurement results of Example Compound 11 were as follows.
1 H-NMR (270 MHz, CDCl 3 ) δ (ppm): 6.91 (1H, t, J = 2.0), 5.03 (2H, d, J = 2.0), 1.00 (9H , S), 0.33 (6H, s)

〔実施例1〕
以下の手順にて、リチウム二次電池を作製した。
<負極の作製>
人造黒鉛20質量部、天然黒鉛系黒鉛80質量部、カルボキシメチルセルロース1質量部及びSBRラテックス2質量部を水溶媒で混錬してペースト状の負極合剤スラリーを調製した。
次に、この負極合剤スラリーを、厚さ18μmの帯状銅箔製の負極集電体に塗布し乾燥した後に、ロールプレスで圧縮して負極集電体と負極活物質層とからなるシート状の負極を得た。このときの負極活物質層の塗布密度は10mg/cmであり、充填密度は1.5g/mlであった。
[Example 1]
A lithium secondary battery was produced by the following procedure.
<Production of negative electrode>
20 parts by mass of artificial graphite, 80 parts by mass of natural graphite, 1 part by mass of carboxymethyl cellulose and 2 parts by mass of SBR latex were kneaded with an aqueous solvent to prepare a paste-like negative electrode mixture slurry.
Next, the negative electrode mixture slurry is applied to a negative electrode current collector made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 18 μm, dried, and then compressed by a roll press to form a sheet formed of a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer. The negative electrode was obtained. The coating density of the negative electrode active material layer at this time was 10 mg / cm 2 , and the packing density was 1.5 g / ml.

<正極の作製>
LiMn90質量部、アセチレンブラック5質量部及びポリフッ化ビニリデン5質量部を、N−メチルピロリジノンを溶媒として混錬してペースト状の正極合剤スラリーを調製した。
次に、この正極合剤スラリーを、厚さ20μmの帯状アルミ箔の正極集電体に塗布し乾燥した後に、ロールプレスで圧縮して正極集電体と正極活物質とからなるシート状の正極を得た。このときの正極活物質層の塗布密度は30mg/cmであり、充填密度は2.5g/mlであった。
<Preparation of positive electrode>
A paste-like positive electrode mixture slurry was prepared by kneading 90 parts by mass of LiMn 2 O 4 , 5 parts by mass of acetylene black and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride using N-methylpyrrolidinone as a solvent.
Next, this positive electrode mixture slurry is applied to a positive electrode current collector made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and then compressed by a roll press to form a sheet-shaped positive electrode comprising a positive electrode current collector and a positive electrode active material Got. The coating density of the positive electrode active material layer at this time was 30 mg / cm 2 , and the packing density was 2.5 g / ml.

<非水電解液の調製>
非水溶媒としてエチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とメチルエチルカーボネート(EMC)とをそれぞれ34:33:33(質量比)の割合で混合した中に、電解質であるLiPFを溶解して、電解質濃度が1モル/リットルとなるように調製した。
前記で得られた溶液に対して、添加剤として、前記合成例1で得られたシリコン原子を置換基として有する不飽和スルトン化合物〔例示化合物1〕とビニレンカーボネートとを、非水電解液全質量に対する含有量がそれぞれ0.5質量%となるように添加して、非水電解液を得た。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
LiPF 6 as an electrolyte was dissolved in ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate (EMC) mixed in a ratio of 34:33:33 (mass ratio) as a non-aqueous solvent. The electrolyte concentration was adjusted to 1 mol / liter.
To the solution obtained above, as an additive, the unsaturated sultone compound [Exemplary Compound 1] having vinyl atom as a substituent obtained in Synthesis Example 1 and vinylene carbonate, the total mass of the non-aqueous electrolyte The nonaqueous electrolyte solution was obtained by adding so that the content thereof was 0.5% by mass.

<コイン型電池の作製>
上述の負極を直径14mmで、上述の正極を直径13mmで、それぞれ円盤状に打ち抜いて、コイン状の電極を得た。また厚さ20μmの微多孔性ポリエチレンフィルムを直径17mmの円盤状に打ち抜きセパレータを得た。
得られた負極、セパレータ及び正極を、この順序でステンレス製の電池缶(2032サイズ)内に積層し、非水電解液20μlを注入してセパレータと正極と負極に含漬させた。
更に、正極上にアルミニウム製の板(厚さ1.2mm、直径16mm)及びバネを乗せ、ポリプロピレン製のガスケットを介して、電池缶蓋をかしめることにより電池を密封し、直径20mm、高さ3.2mmの図1で示す構成を有するコイン型のリチウム二次電池(以下、試験用電池と称する)を作製した。
得られたコイン型電池(試験用電池)について、初期特性評価を実施した。
<Production of coin-type battery>
The above-mentioned negative electrode was 14 mm in diameter and the above-mentioned positive electrode was 13 mm in diameter, and each was punched into a disk shape to obtain a coin-shaped electrode. Further, a microporous polyethylene film having a thickness of 20 μm was punched into a disk shape having a diameter of 17 mm to obtain a separator.
The obtained negative electrode, separator and positive electrode were laminated in this order in a battery can made of stainless steel (2032 size), and 20 μl of a non-aqueous electrolyte was injected to impregnate the separator, the positive electrode and the negative electrode.
Further, an aluminum plate (thickness 1.2 mm, diameter 16 mm) and a spring are placed on the positive electrode, and the battery is sealed by caulking the battery can lid through a polypropylene gasket, and the diameter is 20 mm, height. A coin-type lithium secondary battery (hereinafter referred to as a test battery) having the configuration shown in FIG.
The initial characteristics of the obtained coin-type battery (test battery) were evaluated.

[評価方法]
<電池の初期特性評価>
上記試験用電池を、1mA定電流かつ4.2V定電圧で充電し、1mA定電流で2.85Vまで放電を10サイクル行った。その際、1サイクル目の充電容量[mAh]、また、放電容量[mAh]から初回の充放電効率を下記式にて計算を行った。
[Evaluation method]
<Evaluation of initial battery characteristics>
The test battery was charged at a constant current of 1 mA and a constant voltage of 4.2 V, and discharged to 2.85 V at a constant current of 1 mA for 10 cycles. At that time, the first charge / discharge efficiency was calculated from the charge capacity [mAh] at the first cycle and the discharge capacity [mAh] by the following formula.

初回の充放電効率[%]
=1サイクル目の放電容量[mAh]/1サイクル目の充電容量[mAh]×100[%]
Initial charge / discharge efficiency [%]
= Discharge capacity [mAh] at the first cycle / Charge capacity [mAh] at the first cycle × 100 [%]

更に、定電圧4.0V充電し、Solartronを用いて、恒温槽内で電池を−10℃に冷却し、インピーダンス測定を行い、0.2Hzでの抵抗値[Ω]を初期電池抵抗とした。結果を、下記表1に示す。   Furthermore, the battery was charged with a constant voltage of 4.0 V, and the battery was cooled to −10 ° C. in a thermostat using a Solartron, impedance measurement was performed, and a resistance value [Ω] at 0.2 Hz was set as an initial battery resistance. The results are shown in Table 1 below.

[実施例2]
非水電解液の調製に用いた不飽和スルトン化合物〔例示化合物1〕に代えて、〔例示化合物6〕を、非水電解液全質量に対する含有量が0.5質量%となるように添加した以外は、実施例1と同様にしてコイン型のリチウム二次電池を得た。
得られたコイン型電池について、実施例1と同様にして初期特性評価を実施した。
[Example 2]
Instead of the unsaturated sultone compound [Exemplary Compound 1] used for the preparation of the nonaqueous electrolytic solution, [Exemplary Compound 6] was added so that the content with respect to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution was 0.5% by mass. Otherwise, a coin-type lithium secondary battery was obtained in the same manner as in Example 1.
The obtained coin-type battery was evaluated for initial characteristics in the same manner as in Example 1.

[実施例3]
非水電解液の調製に用いた不飽和スルトン化合物〔例示化合物1〕に代えて、〔例示化合物11〕を、非水電解液全質量に対する含有量が0.5質量%となるように添加した以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池を得た。
得られたコイン型電池について、実施例1と同様にして初期特性評価を実施した。
[Example 3]
Instead of the unsaturated sultone compound [Exemplary Compound 1] used for the preparation of the nonaqueous electrolytic solution, [Exemplary Compound 11] was added so that the content with respect to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution was 0.5% by mass. Except for this, a coin-type battery was obtained in the same manner as in Example 1.
The obtained coin-type battery was evaluated for initial characteristics in the same manner as in Example 1.

[実施例4]
非水電解液の調製に用いたビニレンカーボネートに代えてフルオロエチレンカーボネートを非水電解液全質量に対する含有量が2.0質量%となるように添加したこと、及び、不飽和スルトン化合物〔例示化合物1〕の量を非水電解液全質量に対する含有量が1.5質量%となる量に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池を得た。
得られたコイン型電池について、実施例1と同様にして初期特性評価を実施した。
[Example 4]
Instead of vinylene carbonate used for the preparation of the non-aqueous electrolyte, fluoroethylene carbonate was added so that the content with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte was 2.0% by mass, and the unsaturated sultone compound [Exemplary Compound 1] was changed to an amount such that the content with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte was 1.5% by mass, and a coin-type battery was obtained in the same manner as in Example 1.
The obtained coin-type battery was evaluated for initial characteristics in the same manner as in Example 1.

[比較例1]
非水電解液の調製に用いた不飽和スルトン化合物〔例示化合物1〕を添加せず、添加剤としてビニレンカーボネート(VC)のみ、非水電解液全質量に対する含有量が0.5質量%となるように添加したこと以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池を得た。
得られたコイン型電池について、実施例1と同様にして初期特性評価を実施した。
[Comparative Example 1]
The unsaturated sultone compound [Exemplary Compound 1] used for the preparation of the nonaqueous electrolytic solution is not added, and only vinylene carbonate (VC) as an additive is 0.5% by mass based on the total mass of the nonaqueous electrolytic solution. A coin-type battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that the addition was made as described above.
The obtained coin-type battery was evaluated for initial characteristics in the same manner as in Example 1.

[比較例2]
非水電解液の調製に用いた不飽和スルトン化合物〔例示化合物1〕に代えて、不飽和スルトン化合物として、1,3−プロパ−1−エンスルトン(比較化合物PRS)を、非水電解液全量に対する含有量が0.5質量%となるように添加した以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池を得た。比較化合物PRSは、シリコン原子を含む置換基を有しない、本発明の範囲外の不飽和スルトン化合物である。
[Comparative Example 2]
In place of the unsaturated sultone compound [Exemplary Compound 1] used for the preparation of the non-aqueous electrolyte, 1,3-prop-1-ene sultone (comparative compound PRS) was used as the unsaturated sultone compound with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte. A coin-type battery was obtained in the same manner as in Example 1 except that the content was 0.5% by mass. The comparative compound PRS is an unsaturated sultone compound which does not have a substituent containing a silicon atom and is outside the scope of the present invention.

[比較例3]
非水電解液の調製に用いた不飽和スルトン化合物〔例示化合物1〕を添加せず、添加剤としてフルオロエチレンカーボネートのみ、非水電解液全質量に対する含有量が2.0質量%となるように添加したこと以外は、実施例4と同様にしてコイン型電池を得た。
得られたコイン型電池について、実施例1と同様にして初期特性評価を実施した。
[Comparative Example 3]
The unsaturated sultone compound [Exemplary Compound 1] used for the preparation of the non-aqueous electrolyte is not added, and only fluoroethylene carbonate is used as an additive, so that the content with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte is 2.0% by mass. A coin-type battery was obtained in the same manner as Example 4 except for the addition.
The obtained coin-type battery was evaluated for initial characteristics in the same manner as in Example 1.

[比較例4]
非水電解液の調製に用いた不飽和スルトン化合物〔例示化合物1〕に代えて、不飽和スルトン化合物として、1,3−プロパ−1−エンスルトン(比較化合物PRS)を、非水電解液全量に対する含有量が1.5質量%となるように添加した以外は、実施例4と同様にしてコイン型電池を得た。比較化合物PRSは、シリコン原子を含む置換基を有しない、本発明の範囲外の不飽和スルトン化合物である。
得られたコイン型電池について、実施例1と同様にして初期特性評価を実施した。
[Comparative Example 4]
In place of the unsaturated sultone compound [Exemplary Compound 1] used for the preparation of the non-aqueous electrolyte, 1,3-prop-1-ene sultone (comparative compound PRS) was used as the unsaturated sultone compound with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte. A coin-type battery was obtained in the same manner as in Example 4 except that the content was 1.5% by mass. The comparative compound PRS is an unsaturated sultone compound which does not have a substituent containing a silicon atom and is outside the scope of the present invention.
The obtained coin-type battery was evaluated for initial characteristics in the same manner as in Example 1.

実施例1〜3及び比較例1〜2の評価結果を表1に示す。
更に、実施例4及び比較例3及び4の評価結果を表2に示す。
The evaluation results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1.
Furthermore, the evaluation results of Example 4 and Comparative Examples 3 and 4 are shown in Table 2.

前記表1の結果より、実施例1〜3と比較例1、2のリチウム二次電池は、いずれも、初期効率、初期放電容量には問題がないことがわかる。不飽和スルトン化合物を含有しない比較例1に比較し、実施例1〜3では、初期抵抗が低く抑えられ、出力特性が改善されていることが確認された。他方、比較不飽和スルトン化合物であるPRSを添加した比較例2では初期抵抗の増大が確認された。
前記表2の結果より、実施例4と比較例3、4のリチウム二次電池は、いずれも、初期効率、初期放電容量には問題がないことわかる。不飽和スルトン化合物を含有しない比較例3に比較し、実施例4は初期抵抗が低く抑えられ、出力特性が改善されていることが確認できた。他方、比較不飽和スルトン化合物であるPRSを添加した比較例4では初期抵抗の増大が確認された。
From the results of Table 1, it can be seen that the lithium secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 have no problem in initial efficiency and initial discharge capacity. Compared to Comparative Example 1 containing no unsaturated sultone compound, in Examples 1 to 3, it was confirmed that the initial resistance was kept low and the output characteristics were improved. On the other hand, an increase in initial resistance was confirmed in Comparative Example 2 in which PRS, which is a comparative unsaturated sultone compound, was added.
From the results of Table 2, it can be seen that the lithium secondary batteries of Example 4 and Comparative Examples 3 and 4 have no problem in initial efficiency and initial discharge capacity. As compared with Comparative Example 3 containing no unsaturated sultone compound, it was confirmed that Example 4 had low initial resistance and improved output characteristics. On the other hand, an increase in initial resistance was confirmed in Comparative Example 4 in which PRS, which is a comparative unsaturated sultone compound, was added.

日本出願2009−218062の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
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All documents, patent applications, and technical standards mentioned in this specification are to the same extent as if each individual document, patent application, and technical standard were specifically and individually described to be incorporated by reference, Incorporated herein by reference.

Claims (17)

シリコン原子を含む置換基を有する不飽和スルトン化合物を含有する非水電解液。   A nonaqueous electrolytic solution containing an unsaturated sultone compound having a substituent containing a silicon atom. 前記シリコン原子を含む置換基を有する不飽和スルトン化合物が、下記一般式(1)で表される化合物である請求項1に記載の非水電解液。

〔一般式(1)中、R、R、RおよびRはそれぞれ独立に、−SiR、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、または炭素数1〜10のハロアルキル基を表し、R、R、RおよびRのうち少なくともひとつは−SiRである。R、RおよびRはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、またはフェニル基を表す。mは、1、2または3を表す。mが2または3を表すとき、複数存在するRおよびRは同一でも互いに異なっていてもよい。〕
The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein the unsaturated sultone compound having a substituent containing a silicon atom is a compound represented by the following general formula (1).

[In General Formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent —SiR 5 R 6 R 7 , a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. Represents an alkenyl group having 10 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, or a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is —SiR 5 R 6 R 7. It is. R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or Represents a phenyl group. m represents 1, 2 or 3. When m represents 2 or 3, a plurality of R 3 and R 4 may be the same or different from each other. ]
前記一般式(1)において、Rは−SiRであり、R、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、または炭素数1〜10のハロアルキル基であり、mは、1または2であり、R、R及びRはそれぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数2〜4のアルケニル基、炭素数2〜4のアルキニル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、またはフェニル基である請求項2に記載の非水電解液。In the general formula (1), R 1 is —SiR 5 R 6 R 7 , and R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, carbon An alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, or a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, m is 1 or 2, and R 5 , R 6, and R 7 are each independently The non-water according to claim 2, which is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or a phenyl group. Electrolytic solution. 前記一般式(1)において、R、RおよびRが、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、メチル基、エチル基、ビニル基、プロペニル基、プロパルギル基、またはトリフルオロメチル基である請求項3に記載の非水電解液。In the general formula (1), R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a methyl group, an ethyl group, a vinyl group, a propenyl group, a propargyl group, or trifluoromethyl. The nonaqueous electrolytic solution according to claim 3, which is a base. 前記シリコン原子を含む置換基を有する不飽和スルトン化合物が、3−トリメチルシリル−5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシド、3−(ジメチル−t−ブチルシリル)−5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシド、3−トリイソプロピルシリル−5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシドからなる群より選択される少なくとも1種である請求項1に記載の非水電解液。   The unsaturated sultone compound having a substituent containing a silicon atom is 3-trimethylsilyl-5H-1,2-oxathiol-2,2-dioxide, 3- (dimethyl-t-butylsilyl) -5H-1,2- 2. The nonaqueous electrolysis according to claim 1, which is at least one selected from the group consisting of oxathiol-2,2-dioxide and 3-triisopropylsilyl-5H-1,2-oxathiol-2,2-dioxide. liquid. さらに、下記一般式(2)で表される化合物を含有する請求項2に記載の非水電解液。

〔一般式(2)中、R及びRは、各々独立に、水素原子、メチル基、エチル基、またはプロピル基を示す。〕
Furthermore, the non-aqueous electrolyte of Claim 2 containing the compound represented by following General formula (2).

[In General Formula (2), R 8 and R 9 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a propyl group. ]
さらに、下記一般式(3)で表される化合物を含有する請求項2に記載の非水電解液。

〔一般式(3)中、X、X、X及びXは、各々独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、またはフッ素原子により置換されてもよい炭素数1〜3のアルキル基を示す。ただし、X〜Xが同時に水素原子であることはない。〕
Furthermore, the non-aqueous electrolyte of Claim 2 containing the compound represented by following General formula (3).

[In General Formula (3), X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, or an alkyl having 1 to 3 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom. Indicates a group. However, X 1 to X 4 are not simultaneously hydrogen atoms. ]
前記一般式(1)で表される化合物の含有量が、非水電解液全質量に対して0.001質量%〜10質量%である請求項2に記載の非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution according to claim 2, wherein the content of the compound represented by the general formula (1) is 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution. 前記一般式(2)で表される化合物の含有量が、非水電解液全質量に対して0.001質量%〜10質量%である請求項6に記載の非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution according to claim 6, wherein the content of the compound represented by the general formula (2) is 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution. 前記一般式(3)で表される化合物の含有量が、非水電解液全質量に対して0.001質量%〜10質量%である請求項7に記載の非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution according to claim 7, wherein the content of the compound represented by the general formula (3) is 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution. 下記一般式(1)で表されるリチウム二次電池用添加剤。

〔一般式(1)中、R、R、RおよびRはそれぞれ独立に、−SiR、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、または炭素数1〜10のハロアルキル基を表し、R、R、RおよびRのうち少なくともひとつは−SiRである。R、RおよびRはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、またはフェニル基を表す。mは、1、2または3を表す。mが2または3を表すとき、複数存在するRおよびRは同一でも互いに異なっていてもよい。〕
An additive for a lithium secondary battery represented by the following general formula (1).

[In General Formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent —SiR 5 R 6 R 7 , a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. Represents an alkenyl group having 10 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, or a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is —SiR 5 R 6 R 7. It is. R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or Represents a phenyl group. m represents 1, 2 or 3. When m represents 2 or 3, a plurality of R 3 and R 4 may be the same or different from each other. ]
下記一般式(1)で表される不飽和スルトン化合物。

〔一般式(1)中、R、R、RおよびRはそれぞれ独立に、−SiR、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、または炭素数1〜10のハロアルキル基を表し、R、R、RおよびRのうち少なくともひとつは−SiRである。R、RおよびRはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、またはフェニル基を表す。mは、1、2または3を表す。mが2または3を表すとき、複数存在するRおよびRは同一でも互いに異なっていてもよい。〕
An unsaturated sultone compound represented by the following general formula (1).

[In General Formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent —SiR 5 R 6 R 7 , a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. Represents an alkenyl group having 10 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, or a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is —SiR 5 R 6 R 7. It is. R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or Represents a phenyl group. m represents 1, 2 or 3. When m represents 2 or 3, a plurality of R 3 and R 4 may be the same or different from each other. ]
下記一般式(1b)で表される請求項12に記載の不飽和スルトン化合物。

〔一般式(1b)中、R、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、または炭素数1〜10のハロアルキル基を表す。R、R、およびRはそれぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、またはフェニル基を表す。mは、1または2であり、mが2を表すとき、複数存在するRおよびRは同一でも互いに異なっていてもよい。〕
The unsaturated sultone compound according to claim 12 represented by the following general formula (1b).

[In General Formula (1b), R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or 2 to 10 carbon atoms. An alkynyl group or a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms. R 5 , R 6 , and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, Or represents a phenyl group. m is 1 or 2, and when m represents 2, a plurality of R 3 and R 4 may be the same or different from each other. ]
前記一般式(1b)中、R、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、メチル基、エチル基、ビニル基、プロペニル基、プロパルギル基、またはトリフルオロメチル基を表し、R、RおよびRは、それぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数2〜4のアルケニル基、炭素数2〜4のアルキニル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、またはフェニル基を表す請求項13に記載の不飽和スルトン化合物。In the general formula (1b), R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a methyl group, an ethyl group, a vinyl group, a propenyl group, a propargyl group, or a trifluoromethyl group. R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 4 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The unsaturated sultone compound according to claim 13, which represents an alkoxy group or a phenyl group. 3−トリメチルシリル−5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシド、3−(ジメチル−t−ブチルシリル)−5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシド、または3−トリイソプロピルシリル−5H−1,2−オキサチオール−2,2−ジオキシドである請求項13に記載の不飽和スルトン化合物。   3-trimethylsilyl-5H-1,2-oxathiol-2,2-dioxide, 3- (dimethyl-t-butylsilyl) -5H-1,2-oxathiol-2,2-dioxide, or 3-triisopropylsilyl The unsaturated sultone compound according to claim 13, which is -5H-1,2-oxathiol-2,2-dioxide. 正極と、金属リチウム、リチウム含有合金、リチウムとの合金化が可能な金属若しくは合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な酸化物、リチウムイオンのドープ材料、またはこれらの混合物から選ばれた少なくとも1種を負極活物質として含む負極と、請求項2に記載の非水電解液と、を含むリチウム二次電池。   At least selected from positive electrode and metal lithium, lithium-containing alloy, metal or alloy capable of alloying with lithium, oxide capable of doping / de-doping lithium ion, lithium ion doping material, or a mixture thereof The lithium secondary battery containing the negative electrode which contains 1 type as a negative electrode active material, and the non-aqueous electrolyte of Claim 2. 正極と、金属リチウム、リチウム含有合金、リチウムとの合金化が可能な金属若しくは合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な酸化物、リチウムイオンのドープ材料、またはこれらの混合物から選ばれた少なくとも1種を負極活物質として含む負極と、請求項2に記載の非水電解液と、を含むリチウム二次電池を、充放電させて得られたリチウム二次電池。   At least selected from positive electrode and metal lithium, lithium-containing alloy, metal or alloy capable of alloying with lithium, oxide capable of doping / de-doping lithium ion, lithium ion doping material, or a mixture thereof The lithium secondary battery obtained by charging / discharging the lithium secondary battery containing the negative electrode which contains 1 type as a negative electrode active material, and the non-aqueous electrolyte of Claim 2.
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