JPWO2013099735A1 - Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same - Google Patents

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Abstract

本発明は、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、下記一般式(I)で表されるイミジルオキシ基含有化合物を含有する、広い温度範囲での電気化学特性を向上できる非水電解液、及びそれを用いた蓄電デバイスである。(式中、R1は2価の連結基を示し、Xはホスホリル基、スルホニル基等を含む特定の置換基を示す。)The present invention can improve electrochemical characteristics in a wide temperature range containing an imidyloxy group-containing compound represented by the following general formula (I) in a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent. A non-aqueous electrolyte and an electricity storage device using the same. (Wherein R1 represents a divalent linking group, and X represents a specific substituent containing a phosphoryl group, a sulfonyl group, etc.)

Description

本発明は、広い温度範囲での電気化学特性を向上できる非水電解液、及びそれを用いた蓄電デバイスに関する。   The present invention relates to a nonaqueous electrolytic solution capable of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range, and an electricity storage device using the same.

近年、蓄電デバイス、特にリチウム二次電池は、携帯電話やノート型パソコン等の小型電子機器、電気自動車や電力貯蔵用として広く使用されている。これらの電子機器や自動車は、真夏の高温下や極寒の低温下等広い温度範囲で使用される可能性があるため、広い温度範囲でバランス良く電気化学特性を向上させることが求められている。
特に地球温暖化防止のため、CO2排出量を削減することが急務となっており、リチウム二次電池やキャパシタ等の蓄電デバイスからなる蓄電装置を搭載した環境対応車の中でも、ハイブリッド電気自動車(HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)、バッテリー電気自動車(BEV)の早期普及が求められている。自動車は移動距離が長いため、熱帯の非常に暑い地域から極寒の地域まで幅広い温度範囲の地域で使用される可能性がある。従って、特にこれらの車載用の蓄電デバイスは、高温から低温まで幅広い温度範囲で使用しても電気化学特性が劣化しないことが要求されている。
なお、本明細書において、リチウム二次電池という用語は、いわゆるリチウムイオン二次電池も含む概念として用いる。
In recent years, power storage devices, particularly lithium secondary batteries, have been widely used for small electronic devices such as mobile phones and notebook computers, electric vehicles, and power storage. Since these electronic devices and automobiles may be used in a wide temperature range such as a high temperature in midsummer or a low temperature of extremely cold, it is required to improve electrochemical characteristics in a wide range of temperatures.
In particular, in order to prevent global warming, there is an urgent need to reduce CO 2 emissions. Among environmentally friendly vehicles equipped with power storage devices consisting of power storage devices such as lithium secondary batteries and capacitors, hybrid electric vehicles ( HEV), plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), and battery electric vehicles (BEV) are required to spread quickly. Due to the long travel distance of automobiles, automobiles may be used in areas with a wide temperature range from extremely hot areas in the tropics to extremely cold areas. Therefore, in particular, these in-vehicle power storage devices are required not to deteriorate in electrochemical characteristics even when used in a wide temperature range from high temperature to low temperature.
Note that in this specification, the term lithium secondary battery is used as a concept including a so-called lithium ion secondary battery.

リチウム二次電池は、主にリチウムを吸蔵及び放出可能な材料を含む正極及び負極、リチウム塩と非水溶媒からなる非水電解液から構成され、非水溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)等のカーボネートが使用されている。
また、負極としては、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、リチウムとの合金等)や炭素材料が知られており、特にリチウムを吸蔵及び放出することが可能なコークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の炭素材料を用いたリチウム二次電池が広く実用化されている。
The lithium secondary battery is mainly composed of a positive electrode and a negative electrode containing a material capable of occluding and releasing lithium, a non-aqueous electrolyte composed of a lithium salt and a non-aqueous solvent, and the non-aqueous solvent includes ethylene carbonate (EC), Carbonates such as propylene carbonate (PC) are used.
In addition, as the negative electrode, metal lithium, metal compounds that can occlude and release lithium (metal simple substance, oxide, alloy with lithium, etc.) and carbon materials are known, and in particular, lithium can be occluded and released. Lithium secondary batteries using carbon materials such as coke, artificial graphite and natural graphite have been widely put into practical use.

例えば、天然黒鉛や人造黒鉛等の高結晶化した炭素材料を負極材料として用いたリチウム二次電池は、非水電解液中の溶媒が充電時に負極表面で還元分解することにより発生した分解物やガスが電池の望ましい電気化学的反応を阻害するため、サイクル特性の低下を生じることが分かっている。また、非水溶媒の分解物が蓄積すると、負極へのリチウムの吸蔵及び放出がスムーズにできなくなり、広い温度範囲での電気化学特性が低下しやすくなる。
更に、リチウム金属やその合金、スズ又はケイ素等の金属単体や酸化物を負極材料として用いたリチウム二次電池は、初期の容量は高いもののサイクル中に微粉化が進むため、炭素材料の負極に比べて非水溶媒の還元分解が加速的に起こり、電池容量やサイクル特性のような電池性能が大きく低下することが知られている。また、これらの負極材料の微粉化が進んだり、非水溶媒の分解物が蓄積すると、負極へのリチウムの吸蔵及び放出がスムーズにできなくなり、広い温度範囲での電気化学特性が低下しやすくなる。
一方、正極として、例えばLiCoO2、LiMn24、LiNiO2、LiFePO4等を用いたリチウム二次電池は、非水電解液中の非水溶媒が充電状態で正極材料と非水電解液との界面において、局部的に一部酸化分解することにより発生した分解物やガスが電池の望ましい電気化学的反応を阻害するため、やはり広い温度範囲での電気化学特性の低下を生じることが分かっている。
For example, a lithium secondary battery using a highly crystallized carbon material such as natural graphite or artificial graphite as a negative electrode material is a decomposition product generated by reductive decomposition of a solvent in a non-aqueous electrolyte on the negative electrode surface during charging. It has been found that the gas interferes with the desired electrochemical reaction of the battery, resulting in poor cycle characteristics. Moreover, when the decomposition product of the nonaqueous solvent accumulates, it becomes impossible to smoothly occlude and release lithium into the negative electrode, and the electrochemical characteristics in a wide temperature range are liable to deteriorate.
Furthermore, lithium secondary batteries using lithium metal, alloys thereof, simple metals such as tin or silicon, and oxides as negative electrode materials have high initial capacities, but fine powders progress during the cycle. In comparison, it is known that reductive decomposition of a non-aqueous solvent occurs at an accelerated rate, and battery performance such as battery capacity and cycle characteristics is greatly reduced. In addition, when these anode materials are finely powdered or decomposition products of non-aqueous solvents accumulate, it becomes impossible to smoothly occlude and release lithium into the anode, and the electrochemical characteristics in a wide temperature range are likely to deteriorate. .
On the other hand, a lithium secondary battery using, for example, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiFePO 4, or the like as the positive electrode has a non-aqueous solvent in a non-aqueous electrolyte charged and a positive electrode material and a non-aqueous electrolyte. It has been found that degradation products and gases generated by partial oxidative decomposition locally at the interface of the battery inhibit the desired electrochemical reaction of the battery, resulting in degradation of electrochemical characteristics over a wide temperature range. Yes.

以上のように、正極上や負極上で非水電解液が分解するときの分解物やガスにより、リチウムイオンの移動が阻害されたり、電池が膨れたりすることで電池性能が低下していた。そのような状況にも関わらず、リチウム二次電池が搭載されている電子機器の多機能化はますます進み、電力消費量が増大する流れにある。そのため、リチウム二次電池の高容量化はますます進んでおり、電極の密度を高めたり、電池内の無駄な空間容積を減らす等、電池内の非水電解液の占める体積が小さくなっている。従って、少しの非水電解液の分解で、広い温度範囲での電気化学特性が低下しやすい状況にある。   As described above, the battery performance has been deteriorated due to the movement of lithium ions or the expansion of the battery due to the decomposition product or gas when the non-aqueous electrolyte is decomposed on the positive electrode or the negative electrode. In spite of such a situation, electronic devices equipped with lithium secondary batteries are becoming more and more multifunctional and power consumption is increasing. As a result, the capacity of lithium secondary batteries has been increasing, and the volume occupied by non-aqueous electrolyte in the battery has become smaller, such as increasing the electrode density and reducing the useless space volume in the battery. . Therefore, the electrochemical characteristics in a wide temperature range are likely to be deteriorated by a slight decomposition of the nonaqueous electrolytic solution.

特許文献1には、アクリル酸スクシンイミジルを非水電解液に添加すると、サイクル特性や難燃性が向上することが示されている。   Patent Document 1 shows that when succinimidyl acrylate is added to a non-aqueous electrolyte, cycle characteristics and flame retardancy are improved.

特開2011−228103号JP 2011-228103 A

本発明は、広い温度範囲での電気化学特性を向上できる非水電解液及びそれを用いた蓄電デバイスを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolytic solution capable of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range and an electricity storage device using the same.

本発明者らは、上記従来技術の非水電解液の性能について詳細に検討した。その結果、前記特許文献1の非水電解液では、高温充電保存後の低温放電特性等の広い温度範囲での電気化学特性を向上させるという課題に対しては、十分に満足できるとは言えないのが実情であった。
そこで、本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定の電子吸引性基を有するイミジルオキシ基含有化合物を非水電解液に添加することにより、広い温度範囲での電気化学特性、特にリチウム電池の電気化学特性を改善できることを見出し、本発明を完成した。
The present inventors have examined in detail the performance of the above-described prior art non-aqueous electrolyte. As a result, the non-aqueous electrolyte of Patent Document 1 cannot be said to be sufficiently satisfactory for the problem of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range such as low-temperature discharge characteristics after storage at high temperature. It was the actual situation.
Therefore, as a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have added an imidyloxy group-containing compound having a specific electron-withdrawing group to a non-aqueous electrolyte solution, so that a wide temperature range can be obtained. The inventors have found that the electrochemical characteristics, particularly the electrochemical characteristics of lithium batteries can be improved, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、下記の(1)及び(2)を提供するものである。
(1)非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、下記一般式(I)で表されるイミジルオキシ基含有化合物を含有することを特徴とする非水電解液。
That is, the present invention provides the following (1) and (2).
(1) A nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent, containing an imidyloxy group-containing compound represented by the following general formula (I):

Figure 2013099735
(式中、R1は、水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜6の2価の連結基を示し、Xは下記一般式(II)〜(V)で表される置換基のいずれかを示す。)
Figure 2013099735
(In the formula, R 1 represents a divalent linking group having 2 to 6 carbon atoms in which a hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and X is represented by the following general formulas (II) to (V)). Indicates any of the substituents.)

Figure 2013099735
(式中、R2は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜6のアルキニル基、炭素数6〜12のアリール基、又は−N(C=O)21で表される基を示す。ただし、R1は前記と同義であり、前記のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基は、その水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。)
Figure 2013099735
(In the formula, R 2 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms, or 6 to 12 carbon atoms. Or a group represented by —N (C═O) 2 R 1 , wherein R 1 is as defined above, and the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, alkynyl group, or In the aryl group, the hydrogen atom may be substituted with a halogen atom.)

Figure 2013099735
(式中、R3及びR4はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基を示し、R5及びR6はそれぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜6のアルキニル基、又は炭素数6〜12のアリール基を示す。ただし、前記のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基は、その水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。)
Figure 2013099735
(In the formula, R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 5 and R 6 each independently represent an alkyl having 1 to 6 carbon atoms. A cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, provided that the alkyl group, cyclo (In the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, or aryl group, the hydrogen atom may be substituted with a halogen atom.)

Figure 2013099735
(式中、R7及びR8はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基を示し、R9はそれぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜6のアルキニル基、又は炭素数6〜12のアリール基を示す。ただし、前記のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基は、その水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。)
Figure 2013099735
(In the formula, R 7 and R 8 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 9 each independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a carbon atom. A cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, provided that the alkyl group, cycloalkyl group, (In the alkenyl group, alkynyl group, or aryl group, the hydrogen atom may be substituted with a halogen atom.)

(2)正極、負極及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液を備えた蓄電デバイスにおいて、該非水電解液中に前記一般式(I)で表されるイミジルオキシ基含有化合物の少なくとも1種を含有することを特徴とする蓄電デバイス。 (2) In an electricity storage device provided with a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous solvent, the imidyloxy group-containing compound represented by the general formula (I) is contained in the nonaqueous electrolytic solution. An electricity storage device comprising at least one kind.

本発明によれば、広い温度範囲での電気化学特性、特に高温充電保存後の低温放電特性を向上できる非水電解液及びそれを用いたリチウム電池等の蓄電デバイスを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte capable of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range, particularly low-temperature discharge characteristics after storage at high temperature, and an electricity storage device such as a lithium battery using the non-aqueous electrolyte.

〔非水電解液〕
本発明の非水電解液は、非水溶媒に電解質が溶解されている非水電解液において、下記一般式(I)で表されるスクシンイミジルオキシ基含有化合物の少なくとも1種を含有することを特徴とする。
[Non-aqueous electrolyte]
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention contains at least one succinimidyloxy group-containing compound represented by the following general formula (I) in a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte is dissolved in a nonaqueous solvent. It is characterized by that.

本発明の非水電解液が広い温度範囲での電気化学特性を大幅に改善できる理由は明らかではないが、以下のように考えられる。
本発明の一般式(I)で表されるイミジルオキシ基含有化合物は複数の電子吸引性基を有している。このため、主溶媒よりも一段と高い電位で還元分解を受ける。従って、初回充電時に負極上での還元分解が主溶媒よりも一段と高い電位で進行し、負極表面にイミジルオキシ基含有化合物の分解物を含む被膜が形成される。この被膜中には、イミジルオキシ基と置換基Xの両方の分解物が含まれるため、低温から高温までの広い温度範囲で電気化学特性が向上する特異的な効果がもたらされることが判明した。中でも、置換基Xとしては、一般式(III)及び(IV)のようなリン酸やスルホン酸等のエステル構造を有する置換基であると広い温度範囲での電気化学特性を大幅に改善できるので好ましい。
The reason why the non-aqueous electrolyte of the present invention can greatly improve the electrochemical characteristics in a wide temperature range is not clear, but is considered as follows.
The imidyloxy group-containing compound represented by the general formula (I) of the present invention has a plurality of electron-withdrawing groups. For this reason, it undergoes reductive decomposition at a higher potential than the main solvent. Therefore, reductive decomposition on the negative electrode proceeds at a higher potential than that of the main solvent during the first charge, and a film containing a decomposition product of the imidyloxy group-containing compound is formed on the negative electrode surface. It was found that the coating contains a decomposition product of both the imidyloxy group and the substituent X, and therefore has a specific effect of improving the electrochemical characteristics in a wide temperature range from a low temperature to a high temperature. Among them, as the substituent X, if it is a substituent having an ester structure such as phosphoric acid or sulfonic acid as in the general formulas (III) and (IV), electrochemical characteristics in a wide temperature range can be greatly improved. preferable.

本発明の非水電解液に含まれるイミジルオキシ基含有化合物は、下記一般式(I)で表される。 The imidyloxy group-containing compound contained in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is represented by the following general formula (I).

Figure 2013099735
(式中、R1は、水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜6の2価の連結基を示し、Xは下記一般式(II)〜(V)で表される置換基のいずれかを示す。)
Figure 2013099735
(In the formula, R 1 represents a divalent linking group having 2 to 6 carbon atoms in which a hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and X is represented by the following general formulas (II) to (V)). Indicates any of the substituents.)

Figure 2013099735
(式中、R2は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜6のアルキニル基、炭素数6〜12のアリール基、又は−N(C=O)21で表される基を示す。ただし、R1は前記と同義であり、前記のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基は、その水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。)
Figure 2013099735
(In the formula, R 2 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms, or 6 to 12 carbon atoms. Or a group represented by —N (C═O) 2 R 1 , wherein R 1 is as defined above, and the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, alkynyl group, or In the aryl group, the hydrogen atom may be substituted with a halogen atom.)

Figure 2013099735
(式中、R3及びR4はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基を示し、R5及びR6はそれぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜6のアルキニル基、又は炭素数6〜12のアリール基を示す。ただし、前記のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基は、その水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。)
Figure 2013099735
(In the formula, R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 5 and R 6 each independently represent an alkyl having 1 to 6 carbon atoms. A cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, provided that the alkyl group, cyclo (In the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, or aryl group, the hydrogen atom may be substituted with a halogen atom.)

Figure 2013099735
(式中、R7及びR8はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基を示し、R9はそれぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜6のアルキニル基、又は炭素数6〜12のアリール基を示す。ただし、前記のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基は、その水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。)
Figure 2013099735
(In the formula, R 7 and R 8 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 9 each independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a carbon atom. A cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, provided that the alkyl group, cycloalkyl group, (In the alkenyl group, alkynyl group, or aryl group, the hydrogen atom may be substituted with a halogen atom.)

前記一般式(I)において、R1は水素原子がハロゲンで置換されていてもよい炭素数2〜6の2価の連結基を示し、ハロゲンで置換されていてもよい炭素数2〜4のアルカンジイル基が好ましい。
前記R1の具体例としては、エタン−1,2−ジイル基、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基、ブタン−1,2−ジイル基、ブタン−2,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基、ペンタン−1,2−ジイル基、ペンタン−1,5−ジイル基、ヘキサン−1,2−ジイル基、ヘキサン−1,6−ジイル、シクロヘキサン−1,2−ジイル基等のアルカンジイル基、1−フルオロエタン−1,2−ジイル基等のハロゲン化アルカンジイル基が好適に挙げられ、中でもエタン−1,2−ジイル基(エチレン基)、プロパン−1,2−ジイル基、プロパン−1,3−ジイル基(トリメチレン基)、ブタン−1,2−ジイル基、ブタン−2,3−ジイル基、2−メチルプロパン−1,2−ジイル基、ブタン−1,3−ジイル基、ブタン−1,4−ジイル基(テトラメチレン基)、シクロヘキサン−1,2−ジイル基等のアルカンジイル基が好ましく、エタン−1,2−ジイル基(エチレン基)が更に好ましい。R1がエタン−1,2−ジイル基(エチレン基)の場合、一般式(I)で表されるイミジルオキシ基含有化合物は、スクシンイミジルオキシ基含有化合物である。
上記の置換基の範囲の場合に、広い温度範囲での電気化学特性を大幅に改善できるので好ましい。
In the general formula (I), R 1 represents a divalent linking group having 2 to 6 carbon atoms in which a hydrogen atom may be substituted with halogen, and has 2 to 4 carbon atoms in which it may be substituted with halogen. Alkanediyl groups are preferred.
Specific examples of R 1 include ethane-1,2-diyl group, propane-1,2-diyl group, propane-1,3-diyl group, butane-1,2-diyl group, butane-2,3. -Diyl group, 2-methylpropane-1,2-diyl group, butane-1,3-diyl group, butane-1,4-diyl group, pentane-1,2-diyl group, pentane-1,5-diyl Group, alkanediyl group such as hexane-1,2-diyl group, hexane-1,6-diyl, cyclohexane-1,2-diyl group, and alkanediyl halide such as 1-fluoroethane-1,2-diyl group Preferred examples include ethane-1,2-diyl group (ethylene group), propane-1,2-diyl group, propane-1,3-diyl group (trimethylene group), butane-1,2-diyl. Group, butane-2,3-diyl Alkanediyl groups such as 2-methylpropane-1,2-diyl group, butane-1,3-diyl group, butane-1,4-diyl group (tetramethylene group), cyclohexane-1,2-diyl group, An ethane-1,2-diyl group (ethylene group) is more preferable. When R 1 is an ethane-1,2-diyl group (ethylene group), the imidyloxy group-containing compound represented by the general formula (I) is a succinimidyloxy group-containing compound.
The range of the above substituent is preferable because electrochemical characteristics in a wide temperature range can be greatly improved.

前記一般式(II)において、好ましいR2としては、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数5〜6のシクロアルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜4のアルケニル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数3〜4のアルキニル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数6〜10のアリール基、又はスクシンイミジルオキシ基が挙げられる。これらの中でも、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数3〜4のアルケニル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数3〜4のアルキニル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数6〜8のアリール基、又はスクシンイミジルオキシ基がより好ましく、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数3〜4のアルケニル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数3〜4のアルキニル基、又はスクシンイミジルオキシ基が更に好ましい。In the general formula (II), preferable R 2 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, or a cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom. , An alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, an alkynyl group having 3 to 4 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, and 6 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom 10 aryl groups, or a succinimidyloxy group. Among these, an alkenyl group having 3 to 4 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, an alkynyl group having 3 to 4 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, or a carbon which may be substituted with a halogen atom An aryl group having 6 to 8 carbon atoms or a succinimidyloxy group is more preferable, and an alkenyl group having 3 to 4 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, or 3 to 3 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom. More preferred are 4 alkynyl groups or succinimidyloxy groups.

前記R2の具体例としては、
メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基等の直鎖のアルキル基、iso−プロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基等の分枝鎖のアルキル基、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基等の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたアルキル基;
ビニル基、2−プロペン−1−イル基、2−ブテンー1−イル基、3−ブテン−1−イル基、4−ペンテン−1−イル基、5−ヘキセン−1−イル基等の直鎖のアルケニル基、3−ブテン−2−イル基、2−メチル−1−プロペン−1−イル基、2−メチル−2−プロペン−1−イル基、3−ペンテン−2−イル基、2−メチル−3−ブテン−2−イル基、3−メチル−2−ブテン−1−イル基等の分枝鎖のアルケニル基;
2−プロピン−1−イル基、2−ブチン−1−イル基、3−ブチン−1−イル基、4−ペンチン−1−イル基、5−ヘキシン−1−イル基等の直鎖のアルキニル基、3−ブチン−2−イル基、3−ペンチン−2−イル基、2−メチル−3−ブチン−2−イル基等の分枝鎖のアルキニル基;
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−tert-ブチルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、2−フルオロフェニル基、3−フルオロフェニル基、4−フルオロフェニル基、2,4−ジフルオロフェニル基、2,6−ジフルオロフェニル基、3,4−ジフルオロフェニル基、2,4,6−トリフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、2−トリフルオロメチルフェニル基、4−トリフルオロメチルフェニル基等のアリール基が挙げられる。
これらの中でも、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2−プロペン−1−イル基、2−プロピン−1−イル基、2−ブチン−1−イル基、2−フルオロフェニル基、3−フルオロフェニル基、4−フルオロフェニル基、2,4−ジフルオロフェニル基、2,6−ジフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、2−トリフルオロメチルフェニル基、又はスクシンイミジルオキシ基がより好ましく、2−プロペン−1−イル基、2−プロピン−1−イル基、2−ブチン−1−イル基、又はスクシンイミジルオキシ基が更に好ましい。
上記の置換基の範囲の場合に、広い温度範囲での電気化学特性を大幅に改善できるので好ましい。
Specific examples of R 2 include
Straight chain alkyl group such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, iso-propyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, tert- A branched alkyl group such as an amyl group, an alkyl group in which a part of hydrogen atoms such as a fluoromethyl group, a trifluoromethyl group, and a 2,2,2-trifluoroethyl group are substituted with a fluorine atom;
Linear chain such as vinyl group, 2-propen-1-yl group, 2-buten-1-yl group, 3-buten-1-yl group, 4-penten-1-yl group, and 5-hexen-1-yl group Alkenyl group, 3-buten-2-yl group, 2-methyl-1-propen-1-yl group, 2-methyl-2-propen-1-yl group, 3-penten-2-yl group, 2- A branched alkenyl group such as methyl-3-buten-2-yl group and 3-methyl-2-buten-1-yl group;
Linear alkynyl such as 2-propyn-1-yl group, 2-butyn-1-yl group, 3-butyn-1-yl group, 4-pentyn-1-yl group, and 5-hexyn-1-yl group Branched alkynyl groups such as a group, 3-butyn-2-yl group, 3-pentyn-2-yl group, 2-methyl-3-butyn-2-yl group;
Cycloalkyl groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, phenyl group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 2,4 , 6-trimethylphenyl group, 2-fluorophenyl group, 3-fluorophenyl group, 4-fluorophenyl group, 2,4-difluorophenyl group, 2,6-difluorophenyl group, 3,4-difluorophenyl group, 2 , 4,6-trifluorophenyl group, pentafluorophenyl group, 2-trifluoromethylphenyl group, 4-trifluoromethylphenyl group and the like aryl groups.
Among these, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 2-propen-1-yl group, 2-propyne- 1-yl group, 2-butyn-1-yl group, 2-fluorophenyl group, 3-fluorophenyl group, 4-fluorophenyl group, 2,4-difluorophenyl group, 2,6-difluorophenyl group, pentafluoro More preferred is a phenyl group, a 2-trifluoromethylphenyl group, or a succinimidyloxy group, a 2-propen-1-yl group, a 2-propyn-1-yl group, a 2-butyn-1-yl group, or A succinimidyloxy group is more preferred.
The range of the above substituent is preferable because electrochemical characteristics in a wide temperature range can be greatly improved.

前記一般式(III)において、好ましいR3及びR4としては、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基が挙げられる。
前記R3及びR4の具体例としては、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、iso−プロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基が挙げられる。
これらの中でも、水素原子、フッ素原子、メチル基、又はエチル基が好ましく、水素原子、又はメチル基がより好ましい。
上記の置換基の範囲の場合に、広い温度範囲での電気化学特性を大幅に改善できるので好ましい。
In the general formula (III), preferred examples of R 3 and R 4 include a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
Specific examples of R 3 and R 4 include hydrogen atom, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, Examples include iso-propyl group, sec-butyl group, and tert-butyl group.
Among these, a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or an ethyl group is preferable, and a hydrogen atom or a methyl group is more preferable.
The range of the above substituent is preferable because electrochemical characteristics in a wide temperature range can be greatly improved.

前記一般式(III)において、好ましいR5及びR6としては、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数5〜6のシクロアルキル基、ハロゲン原子で置換されてもよい炭素数2〜4のアルケニル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数3〜4のアルキニル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数6〜10のアリール基が挙げられる。これらの中でも、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数6〜8のアリール基がより好ましく、炭素数1〜4のアルキル基が更に好ましい。In the general formula (III), preferable examples of R 5 and R 6 include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, and 5 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom. A cycloalkyl group, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms that may be substituted with a halogen atom, an alkynyl group having 3 to 4 carbon atoms that may be substituted with a halogen atom, or a carbon that may be substituted with a halogen atom An aryl group of several 6-10 is mentioned. Among these, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, or an aryl group having 6 to 8 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom is more preferable, and has 1 to 4 carbon atoms. More preferred is an alkyl group.

前記R5及びR6の具体例としては、前記R2の具体例として挙げた、分枝鎖のアルキル基、水素原子の一部がフッ素原子で置換されたアルキル基、直鎖のアルケニル基、分枝鎖のアルケニル基、直鎖のアルキニル基、分枝鎖のアルキニル基、シクロアルキル基、各種フェニル基、各種フッ素置換フェニル基等のアリール基が挙げられる。
これらの中でも、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2−プロペン−1−イル基、2−プロピン−1−イル基、2−ブチン−1−イル基、フェニル基、4−フルオロフェニル基、又は2−トリフルオロメチルフェニル基が好ましく、メチル基、エチル基、又はn−プロピル基が更に好ましい。
上記の置換基の範囲の場合に、広い温度範囲での電気化学特性を大幅に改善できるので好ましい。
Specific examples of R 5 and R 6 include the branched alkyl group, the alkyl group in which a part of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, the straight chain alkenyl group, and the like as the specific examples of R 2 . Examples include aryl groups such as branched alkenyl groups, linear alkynyl groups, branched alkynyl groups, cycloalkyl groups, various phenyl groups, and various fluorine-substituted phenyl groups.
Among these, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 2-propen-1-yl group, 2-propyne- A 1-yl group, a 2-butyn-1-yl group, a phenyl group, a 4-fluorophenyl group, or a 2-trifluoromethylphenyl group is preferable, and a methyl group, an ethyl group, or an n-propyl group is more preferable.
The range of the above substituent is preferable because electrochemical characteristics in a wide temperature range can be greatly improved.

前記一般式(IV)において、好ましいR7及びR8としては、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基が挙げられる。
前記R7及びR8の具体例としては、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、iso−プロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基が挙げられる。
これらの中でも、水素原子、フッ素原子、メチル基、又はエチル基が好ましく、水素原子、又はメチル基が更に好ましい。
上記の置換基の範囲の場合に、広い温度範囲での電気化学特性を大幅に改善できるので好ましい。
In the general formula (IV), preferable examples of R 7 and R 8 include a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
Specific examples of R 7 and R 8 include hydrogen atom, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, Examples include iso-propyl group, sec-butyl group, and tert-butyl group.
Among these, a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, or an ethyl group is preferable, and a hydrogen atom or a methyl group is more preferable.
The range of the above substituent is preferable because electrochemical characteristics in a wide temperature range can be greatly improved.

前記一般式(IV)において、好ましいR9としては、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数5〜6のシクロアルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜4のアルケニル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数3〜4のアルキニル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数6〜10のアリール基が好ましく、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜4のアルケニル基、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数3〜4のアルキニル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数6〜8のアリール基がより好ましく、炭素数1〜4のアルキル基、又は炭素数6〜8のアリール基が更に好ましい。In the general formula (IV), preferable R 9 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, or a cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom. , An alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, an alkynyl group having 3 to 4 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, or 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom Is preferably an aryl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, an alkynyl group having 3 to 4 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, or a halogen atom. An aryl group having 6 to 8 carbon atoms which may be present is more preferable, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an aryl group having 6 to 8 carbon atoms is more preferable.

前記R9の具体例としては、前記R2の具体例として挙げた、分枝鎖のアルキル基、水素原子の一部がフッ素原子で置換されたアルキル基、直鎖のアルケニル基、分枝鎖のアルケニル基、直鎖のアルキニル基、分枝鎖のアルキニル基、シクロアルキル基、各種フェニル基、各種フッ素置換フェニル基等のアリール基が挙げられる。
これらの中でも、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ビニル基、2−プロペン−1−イル基、2−プロピン−1−イル基、2−ブチン−1−イル基、フェニル基、又は4−メチルフェニル基が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、フェニル基、又は4−メチルフェニル基が更に好ましい。
上記の置換基の範囲の場合に、広い温度範囲での電気化学特性を大幅に改善できるので好ましい。
Specific examples of R 9 include the branched alkyl group, the alkyl group in which a part of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, the straight chain alkenyl group, the branched chain, which are exemplified as the specific examples of R 2. Aryl groups such as alkenyl groups, linear alkynyl groups, branched alkynyl groups, cycloalkyl groups, various phenyl groups, and various fluorine-substituted phenyl groups.
Among these, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, vinyl group, 2-propen-1-yl group, 2-propyn-1-yl Group, 2-butyn-1-yl group, phenyl group or 4-methylphenyl group is preferable, and methyl group, ethyl group, n-propyl group, phenyl group or 4-methylphenyl group is more preferable.
The range of the above substituent is preferable because electrochemical characteristics in a wide temperature range can be greatly improved.

一般式(I)で表される化合物の具体例としては以下のものが好適に挙げられる。
Xが一般式(II)の場合としては、下記の化合物A1〜A27が好適に挙げられる。
Specific examples of the compound represented by the general formula (I) include the following.
When X is general formula (II), the following compounds A1-A27 are mentioned suitably.

Figure 2013099735
Figure 2013099735

Xが一般式(III)の場合としては、下記の化合物B1〜B20が好適に挙げられる。   As a case where X is general formula (III), the following compounds B1 to B20 are preferably exemplified.

Figure 2013099735
Figure 2013099735

Xが一般式(IV)の場合としては、下記の化合物C1〜C25が好適に挙げられる。   As a case where X is the general formula (IV), the following compounds C1 to C25 are preferably exemplified.

Figure 2013099735
Figure 2013099735

一般式(I)で表されるイミジルオキシ基含有化合物の中でも、Xは、一般式(III)又は(IV)で表される化合物が好ましく、一般式(III)で表される化合物がより好ましい。
これらの具体例としては、上記A1、A17〜A19、B1、B10、B13、B14、C1、C10、C13、C14、C19、C20、C24、及びC25の構造を有する化合物から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。
Among the imidyloxy group-containing compounds represented by the general formula (I), X is preferably a compound represented by the general formula (III) or (IV), and more preferably a compound represented by the general formula (III).
Specific examples thereof include one or two selected from the compounds having the structures A1, A17 to A19, B1, B10, B13, B14, C1, C10, C13, C14, C19, C20, C24, and C25. More than species.

これらの中でも、ビス(2,5−ジオキソピロリジン−1−イル) オギザレート(化合物A1)、2,5−ジオキソピロリジン−1−イル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート(化合物B1)、2,5−ジオキソピロリジン−1−イル 2−(ジエトキシホスホリル)プロパノエート(化合物B10)、2,5−ジオキソピロリジン−1−イル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート(化合物B13)、2,5−ジオキソピロリジン−1−イル 2−(ジプロポキシホスホリル)アセテート(化合物B14)、2,5−ジオキソピロリジン−1−イル (2−(メタンスルホニル)オキシ)プロパノエート(化合物C1)、2,5−ジオキソピロリジン−1−イル (2−(エタンスルホニル)オキシ)プロパノエート(化合物C13)、2,5−ジオキソピロリジン−1−イル (2−(4−メチルフェニルスルホニル)オキシ)アセテート(化合物C20)、及び2,5−ジオキソピロリジン−1−イル (2−(4−メチルフェニルスルホニル)オキシ)プロパノエート(化合物C25)から選ばれる1種又は2種以上がより好ましい。
上記の化合物の範囲の場合に、広い温度範囲での電気化学特性を大幅に改善できるので好ましい。
Among these, bis (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) oxalate (compound A1), 2,5-dioxopyrrolidin-1-yl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate (compound B1), 2, 5-dioxopyrrolidin-1-yl 2- (diethoxyphosphoryl) propanoate (compound B10), 2,5-dioxopyrrolidin-1-yl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate (compound B13), 2,5-di Oxopyrrolidin-1-yl 2- (dipropoxyphosphoryl) acetate (compound B14), 2,5-dioxopyrrolidin-1-yl (2- (methanesulfonyl) oxy) propanoate (compound C1), 2,5-di Oxopyrrolidin-1-yl (2- (ethanesulfonyl) oxy) propanoate (Compound C13), 2,5-dioxopyrrolidin-1-yl (2- (4-methylphenylsulfonyl) oxy) acetate (Compound C20) and 2,5-dioxopyrrolidin-1-yl (2- (4-methylphenylsulfonyl) One or more selected from) oxy) propanoate (compound C25) is more preferred.
In the case of the range of the above compounds, it is preferable because electrochemical characteristics in a wide temperature range can be greatly improved.

本発明の非水電解液において、非水電解液中に含有される一般式(I)で表されるイミジルオキシ基含有化合物の含有量は、非水電解液中に0.001〜10質量%が好ましい。該含有量が10質量%以下であれば、電極上に過度に被膜が形成され低温特性が低下するおそれが少なく、また0.001質量%以上であれば被膜の形成が十分であり、高温充電保存特性の改善効果が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.05質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、0.3質量%以上が更に好ましく、その上限は、7質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。   In the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, the content of the imidyloxy group-containing compound represented by the general formula (I) contained in the nonaqueous electrolytic solution is 0.001 to 10% by mass in the nonaqueous electrolytic solution. preferable. When the content is 10% by mass or less, there is little possibility that a coating film is excessively formed on the electrode and the low-temperature characteristics are deteriorated. The effect of improving storage characteristics is enhanced. The content is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 0.3% by mass or more, and the upper limit is preferably 7% by mass or less in the non-aqueous electrolyte. 5 mass% or less is more preferable, and 3 mass% or less is still more preferable.

本発明の非水電解液において、前記一般式(I)で表される化合物を以下に述べる非水溶媒、電解質塩、更にその他の添加剤を組み合わせることにより、広い温度範囲での電気化学特性が相乗的に向上するという特異な効果を発現する。   In the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, the compound represented by the general formula (I) can be combined with a non-aqueous solvent, an electrolyte salt, and other additives described below, so that electrochemical characteristics in a wide temperature range can be obtained. It produces a unique effect of synergistic improvement.

〔非水溶媒〕
本発明の非水電解液に使用される非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状エステル、ラクトン、エーテル、アミド、スルホン等が挙げられるが、環状カーボネートのみ、又は環状カーボネートと鎖状エステルの両方が含まれることが好ましい。
なお、鎖状エステルなる用語は、鎖状カーボネート及び鎖状カルボン酸エステルを含む概念として用いる。
環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、1,2−ブチレンカーボネート、2,3−ブチレンカーボネート、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)、トランス又はシス−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(以下、両者を総称して「DFEC」という)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、及び4−エチニル−1,3−ジオキソラン−2−オン(EEC)から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。
これらの中でも、エチレンカーボネートの他に、エチレンカーボネートの4位にメチル基を有する環状カーボネート、即ちプロピレンカーボネート(PC)、炭素−炭素二重結合又はフッ素原子を有する環状カーボネートのうち少なくとも1種を使用すると高温充電保存後の低温放電特性が一段と向上するので好ましく、炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートとフッ素原子を有する環状カーボネートを両方含むことがより好ましい。炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートとしては、VC及びVECから選ばれる1種又は2種が好ましく、フッ素原子を有する環状カーボネートとしては、FEC及びDFECから選ばれる1種又は2種が好ましい。
[Nonaqueous solvent]
Examples of the nonaqueous solvent used in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention include cyclic carbonates, chain esters, lactones, ethers, amides, sulfones, etc., but only cyclic carbonates, or both cyclic carbonates and chain esters. Is preferably included.
The term chain ester is used as a concept including chain carbonate and chain carboxylic acid ester.
Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), trans or Cis-4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one (hereinafter collectively referred to as “DFEC”), vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), and 4-ethynyl-1 , 3-dioxolan-2-one (EEC).
Among these, in addition to ethylene carbonate, at least one of cyclic carbonates having a methyl group at the 4-position of ethylene carbonate, that is, propylene carbonate (PC), carbon-carbon double bonds, or cyclic carbonates having a fluorine atom is used. Then, since the low-temperature discharge characteristic after high temperature charge storage improves further, it is preferable, and it is more preferable that both the cyclic carbonate which has a carbon-carbon double bond, and the cyclic carbonate which has a fluorine atom are included. The cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond is preferably one or two selected from VC and VEC, and the cyclic carbonate having a fluorine atom is preferably one or two selected from FEC and DFEC.

炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対して、好ましくは0.07体積%以上、より好ましくは0.2体積%以上、更に好ましくは0.7体積%以上であり、その上限としては、好ましくは7体積%以下、より好ましくは4体積%以下、更に好ましくは2.5体積%以下である。上記範囲内であると、低温でのLiイオン透過性を損なうことなく一段と高温充電保存時の被膜の安定性を増すことができるので好ましい。
フッ素原子を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対して好ましくは0.07体積%以上、より好ましくは4体積%以上、更に好ましくは7体積%以上であり、その上限としては、好ましくは35体積%以下、より好ましくは25体積%以下、更に好ましくは15体積%以下含むと、低温でのLiイオン透過性を損なうことなく一段と高温充電保存時の被膜の安定性を増すことができるので好ましい。
また、非水溶媒が、EC、PC、又はECとPCの両者を含むと電極上に形成される被膜の抵抗が小さくなるので好ましく、EC、PC、又はECとPCの両者の含有量は、非水溶媒の総体積に対し、好ましくは3体積%以上、より好ましくは5体積%以上、更に好ましくは7体積%以上であり、その上限としては、好ましくは45体積%以下、より好ましくは35体積%以下、更に好ましくは25体積%以下である。
The content of the cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond is preferably 0.07% by volume or more, more preferably 0.2% by volume or more, still more preferably 0.7% by volume based on the total volume of the nonaqueous solvent. The upper limit is preferably 7% by volume or less, more preferably 4% by volume or less, and still more preferably 2.5% by volume or less. Within the above range, the stability of the coating during storage at high temperature can be further increased without impairing the Li ion permeability at low temperatures, which is preferable.
The content of the cyclic carbonate having a fluorine atom is preferably 0.07% by volume or more, more preferably 4% by volume or more, and further preferably 7% by volume or more with respect to the total volume of the nonaqueous solvent. Is preferably 35% by volume or less, more preferably 25% by volume or less, and even more preferably 15% by volume or less, further increasing the stability of the coating during storage at high temperature without impairing the Li ion permeability at low temperatures. This is preferable.
Further, when the non-aqueous solvent contains EC, PC, or both EC and PC, the resistance of the film formed on the electrode is reduced, and the content of EC, PC, or both EC and PC is preferably Preferably it is 3 volume% or more with respect to the total volume of a nonaqueous solvent, More preferably, it is 5 volume% or more, More preferably, it is 7 volume% or more, As an upper limit, Preferably it is 45 volume% or less, More preferably, it is 35 volume%. Volume% or less, More preferably, it is 25 volume% or less.

これらの環状カーボネートは1種単独で使用してもよく、また2種類以上を組み合わせて使用すると、広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましく、3種以上を組み合わせて使用することがより好ましい。
これらの環状カーボネートの好適な組合せとしては、ECとVC、ECとPC、PCとVC、VCとFEC、ECとFEC、PCとFEC、FECとDFEC、ECとDFEC、PCとDFEC、VCとDFEC、VCとEEC、ECとEEC、VECとDFEC、ECとPCとVC、ECとPCとFEC、ECとVCとFEC、ECとVCとVEC、ECとVCとEEC、ECとPCとEEC、ECとEECとFEC、PCとVCとFEC、ECとVCとDFEC、PCとVCとDFEC、ECとPCとVCとFEC、ECとPCとVCとDFEC等が好ましい。前記の組合せのうち、ECとVC、ECとPC、ECとFEC、PCとFEC、ECとPCとVC、ECとPCとFEC、ECとVCとFEC、PCとVCとFEC、ECとPCとVCとFEC等の組合せがより好ましく、ECとVC、ECとPC、ECとPCとVC、ECとVCとFEC、PCとVCとFEC、ECとVCとEEC、ECとPCとEEC、ECとEECとFEC、ECとPCとVCとFECの組み合わせが更に好ましく、ECとVC、ECとPC、ECとPCとVCの組み合わせが特に好ましい。
These cyclic carbonates may be used singly or in combination of two or more, since electrochemical characteristics in a wide temperature range are improved, and it is more preferable to use a combination of three or more. preferable.
Preferred combinations of these cyclic carbonates include EC and VC, EC and PC, PC and VC, VC and FEC, EC and FEC, PC and FEC, FEC and DFEC, EC and DFEC, PC and DFEC, VC and DFEC , VC and EEC, EC and EEC, VEC and DFEC, EC and PC and VC, EC and PC and FEC, EC and VC and FEC, EC and VC and VEC, EC and VC and EEC, EC and VC and EEC, EC and PC and EEC, EC And EEC and FEC, PC and VC and FEC, EC and VC and DFEC, PC and VC and DFEC, EC and PC and VC and FEC, EC and PC and VC and DFEC and the like are preferable. Of the above combinations, EC and VC, EC and PC, EC and FEC, PC and FEC, EC and PC and VC, EC and PC and FEC, EC and VC and FEC, PC and VC and FEC, EC and PC A combination of VC and FEC is more preferable, EC and VC, EC and PC, EC and PC and VC, EC and VC and FEC, PC and VC and FEC, EC and VC and EEC, EC and PC and EEC, EC and A combination of EEC and FEC, EC, PC, VC and FEC is more preferable, and a combination of EC and VC, EC and PC, EC, PC and VC is particularly preferable.

鎖状エステルとしては、メチルエチルカーボネート(MEC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、メチルイソプロピルカーボネート(MIPC)、メチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート等の非対称鎖状カーボネート、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート等の対称鎖状カーボネート、ピバリン酸メチル、ピバリン酸エチル、ピバリン酸プロピル等のピバリン酸エステル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル等の鎖状カルボン酸エステルから選ばれる1種又は2種以上が好適に挙げられる。
鎖状エステルの含有量は、特に制限されないが、非水溶媒の総体積に対して、60〜90体積%の範囲で用いるのが好ましい。該含有量が60体積%以上であれば非水電解液の粘度を下げる効果が十分に得られ、90体積%以下であれば非水電解液の電気伝導度が十分に高まり、広い温度範囲での電気化学特性が向上するので上記範囲であることが好ましい。
Examples of chain esters include asymmetric chain carbonates such as methyl ethyl carbonate (MEC), methyl propyl carbonate (MPC), methyl isopropyl carbonate (MIPC), methyl butyl carbonate, and ethyl propyl carbonate, dimethyl carbonate (DMC), and diethyl carbonate ( DEC), symmetric chain carbonates such as dipropyl carbonate and dibutyl carbonate, pivalate esters such as methyl pivalate, ethyl pivalate, and propyl pivalate, chains such as methyl propionate, ethyl propionate, methyl acetate, and ethyl acetate One type or two or more types selected from carboxylic acid esters are preferred.
The content of the chain ester is not particularly limited, but it is preferably used in the range of 60 to 90% by volume with respect to the total volume of the nonaqueous solvent. If the content is 60% by volume or more, the effect of lowering the viscosity of the non-aqueous electrolyte is sufficiently obtained, and if it is 90% by volume or less, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte is sufficiently increased, and in a wide temperature range. The above-mentioned range is preferable since the electrochemical characteristics of the above are improved.

前記鎖状エステルの中でも、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、プロピオン酸メチル、酢酸メチル及び酢酸エチルから選ばれるメチル基を有する鎖状エステルが好ましく、特にメチル基を有する鎖状カーボネートが好ましい。
また、鎖状カーボネートを用いる場合には、2種以上を用いることが好ましい。さらに対称鎖状カーボネートと非対称鎖状カーボネートの両方が含まれるとより好ましく、対称鎖状カーボネートの含有量が非対称鎖状カーボネートより多く含まれると更に好ましい。
鎖状カーボネート中に対称鎖状カーボネートが占める体積の割合は、51体積%以上が好ましく、55体積%以上がより好ましい。上限としては、95体積%以下がより好ましく、85体積%以下であると更に好ましい。対称鎖状カーボネートにジメチルカーボネートが含まれると特に好ましい。また、非対称鎖状カーボネートはメチル基を有するとより好ましく、メチルエチルカーボネートが特に好ましい。
上記の場合に一段と広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましい。
Among the chain esters, chain esters having a methyl group selected from dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, methyl butyl carbonate, methyl propionate, methyl acetate, and ethyl acetate are preferable, particularly methyl. A chain carbonate having a group is preferred.
Moreover, when using chain carbonate, it is preferable to use 2 or more types. Further, it is more preferable that both a symmetric chain carbonate and an asymmetric chain carbonate are contained, and it is further more preferable that the content of the symmetric chain carbonate is more than that of the asymmetric chain carbonate.
The volume ratio of the symmetric chain carbonate in the chain carbonate is preferably 51% by volume or more, and more preferably 55% by volume or more. As an upper limit, 95 volume% or less is more preferable, and it is still more preferable in it being 85 volume% or less. It is particularly preferred that the symmetric chain carbonate contains dimethyl carbonate. The asymmetric chain carbonate preferably has a methyl group, and methyl ethyl carbonate is particularly preferable.
The above case is preferable because electrochemical characteristics in a wider temperature range are improved.

環状カーボネートと鎖状エステルの割合は、広い温度範囲での電気化学特性向上の観点から、環状カーボネート:鎖状エステル(体積比)が10:90〜45:55が好ましく、15:85〜40:60がより好ましく、20:80〜35:65が更に好ましい。   The ratio of the cyclic carbonate to the chain ester is preferably 10:90 to 45:55, and 15:85 to 40:55, from the viewpoint of improving the electrochemical properties in a wide temperature range. 60 is more preferable, and 20:80 to 35:65 is still more preferable.

その他の非水溶媒であるラクトンとしては、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、α−アンゲリカラクトン等が挙げられ、エーテルとしては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン等の環状エーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等の鎖状エーテル等が挙げられ、アミドとしては、ジメチルホルムアミド等が挙げられ、スルホンとしては、スルホラン等が好適に挙げられる。   Examples of other non-aqueous lactones include γ-butyrolactone, γ-valerolactone, α-angelica lactone, and the like. Examples of ethers include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 1,3- Examples include cyclic ethers such as dioxane and 1,4-dioxane, and chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, and 1,2-dibutoxyethane. As the amide, dimethylformamide Suitable examples of the sulfone include sulfolane.

上記の非水溶媒は通常、適切な物性を達成するために、混合して使用される。その組合せは、例えば、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの組合せ、環状カーボネートと鎖状カルボン酸エステルとの組合せ、環状カーボネートと鎖状カーボネートとラクトンとの組合せ、環状カーボネートと鎖状カーボネートとエーテルとの組合せ、環状カーボネートと鎖状カーボネートと鎖状カルボン酸エステルとの組み合わせ等が好適に挙げられる。   The above non-aqueous solvents are usually used as a mixture in order to achieve appropriate physical properties. The combination includes, for example, a combination of a cyclic carbonate and a chain carbonate, a combination of a cyclic carbonate and a chain carboxylic acid ester, a combination of a cyclic carbonate, a chain carbonate and a lactone, and a combination of a cyclic carbonate, a chain carbonate and an ether. A combination, a combination of a cyclic carbonate, a chain carbonate, and a chain carboxylate, and the like are preferable.

一段と広い温度範囲での電気化学特性を向上させる目的で、非水電解液中にさらにその他の添加剤を加えることが好ましい。
その他の添加剤の具体例としては、リン酸エステル化合物、イソシアネート、S=O結合含有化合物、ニトリル、酸無水物、芳香族化合物、及び環状ホスファゼン化合物から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
リン酸エステル化合物としては、リン酸トリメチル、リン酸トリブチル、リン酸トリオクチルが挙げられ、中でも、リン酸トリメチルが好ましい。
イソシアネートとしては、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネー等のジイソシアネートが好適に挙げられ、中でも、ヘキサメチレンジイソシアネートが好ましい。
S=O結合含有化合物としては、1,3−プロパンスルトン、1,3−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−プロペンスルトン等のスルトン化合物、エチレンサルファイト、ヘキサヒドロベンゾ[1,3,2]ジオキサチオラン−2−オキシド(1,2−シクロヘキサンジオールサイクリックサルファイトともいう)、5−ビニル−ヘキサヒドロ1,3,2−ベンゾジオキサチオール−2−オキシド等の環状サルファイト化合物、メタンスルホン酸2−プロピニル、メチレンメタンジスルホネート等のスルホン酸エステル化合物、ジビニルスルホン、1,2−ビス(ビニルスルホニル)エタン、ビス(2−ビニルスルホニルエチル)エーテル等のビニルスルホン化合物等が挙げられ、中でも、1,3−プロパンスルトン、エチレンサルファイト、2,4−ブタンスルトンが好ましい。
ニトリルとしては、アセトニトリル、プロピオニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル等が挙げられ、中でも、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル等のジニトリルが好ましく、スクシノニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリルがより好ましく、アジポニトリル、ピメロニトリルが更に好ましい。
酸無水物としては、無水酢酸、無水プロピオン酸等の鎖状のカルボン酸無水物、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水グルタル酸、無水イタコン酸、3−スルホ−プロピオン酸無水物等の環状酸無水物が挙げられ、中でも、無水コハク酸等の環状酸無水物が好ましい。
芳香族化合物としては、シクロヘキシルベンゼン、フルオロシクロヘキシルベンゼン化合物(1−フルオロ−2−シクロヘキシルベンゼン、1−フルオロ−3−シクロヘキシルベンゼン、1−フルオロ−4−シクロヘキシルベンゼン)、tert−ブチルベンゼン、tert−アミルベンゼン、1−フルオロ−4−tert−ブチルベンゼン等の分枝アルキル基を有する芳香族化合物や、ビフェニル、ターフェニル(o−、m−、p−体)、ジフェニルエーテル、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン(o−、m−、p−体)、アニソール、2,4−ジフルオロアニソール、ターフェニルの部分水素化物(1,2−ジシクロヘキシルベンゼン、2−フェニルビシクロヘキシル、1,2−ジフェニルシクロヘキサン、o−シクロヘキシルビフェニル)等が挙げられる。
環状ホスファゼン化合物としては、メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、フェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、エトキシヘプタフルオロシクロテトラホスファゼン等が挙げられる。
For the purpose of improving electrochemical characteristics over a wider temperature range, it is preferable to add other additives to the non-aqueous electrolyte.
Specific examples of other additives include at least one selected from a phosphate ester compound, an isocyanate, an S═O bond-containing compound, a nitrile, an acid anhydride, an aromatic compound, and a cyclic phosphazene compound.
Examples of the phosphoric acid ester compound include trimethyl phosphate, tributyl phosphate, and trioctyl phosphate, among which trimethyl phosphate is preferable.
Preferred examples of the isocyanate include diisocyanates such as tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and octamethylene diisocyanate. Among them, hexamethylene diisocyanate is preferable.
Examples of the compound containing S═O bond include 1,3-propane sultone, 1,3-butane sultone, 2,4-butane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propene sultone, and the like, ethylene sulfite, hexa Hydrobenzo [1,3,2] dioxathiolane-2-oxide (also called 1,2-cyclohexanediol cyclic sulfite), 5-vinyl-hexahydro1,3,2-benzodioxathiol-2-oxide, etc. Cyclic sulfite compounds, sulfonic acid ester compounds such as 2-propynyl methanesulfonate and methylenemethane disulfonate, vinylsulfones such as divinylsulfone, 1,2-bis (vinylsulfonyl) ethane, bis (2-vinylsulfonylethyl) ether Compounds, etc., among which 1,3 Propane sultone, ethylene sulfite, 2,4-butane sultone is preferable.
Examples of nitriles include acetonitrile, propionitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, and pimelonitrile. Among them, dinitriles such as succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, and pimelonitrile are preferable, and succinonitrile, adiponitrile are preferred. Pimeronitrile is more preferable, and adiponitrile and pimelonitrile are still more preferable.
Examples of the acid anhydride include chain carboxylic acid anhydrides such as acetic anhydride and propionic anhydride, cyclic acids such as succinic anhydride, maleic anhydride, glutaric anhydride, itaconic anhydride, and 3-sulfo-propionic anhydride. An anhydride is mentioned, Especially, cyclic acid anhydrides, such as a succinic anhydride, are preferable.
Aromatic compounds include cyclohexyl benzene, fluorocyclohexyl benzene compounds (1-fluoro-2-cyclohexylbenzene, 1-fluoro-3-cyclohexylbenzene, 1-fluoro-4-cyclohexylbenzene), tert-butylbenzene, tert-amyl. Aromatic compounds having a branched alkyl group such as benzene and 1-fluoro-4-tert-butylbenzene, biphenyl, terphenyl (o-, m-, p-isomer), diphenyl ether, fluorobenzene, difluorobenzene (o -, M-, p-form), anisole, 2,4-difluoroanisole, terphenyl partially hydride (1,2-dicyclohexylbenzene, 2-phenylbicyclohexyl, 1,2-diphenylcyclohexane, o-cyclohexylbifu) Yl) and the like.
Examples of the cyclic phosphazene compound include methoxypentafluorocyclotriphosphazene, ethoxypentafluorocyclotriphosphazene, phenoxypentafluorocyclotriphosphazene, ethoxyheptafluorocyclotetraphosphazene, and the like.

上記その他の添加剤の含有量は、特に制限されないが、非水電解液中に0.001〜10質量%が好ましい。該含有量が10質量%以下であれば、電極上に過度に被膜が形成され低温特性が低下するおそれが少なく、また0.001質量%以上であれば被膜の形成が十分であり、高温充電保存特性の改善効果が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.05質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、0.3質量%以上が更に好ましく、その上限は、9量%以下が好ましく、7質量%以下がより好ましく、5質量%以下が更に好ましい。   Although content in particular of the said other additive is not restrict | limited, 0.001-10 mass% is preferable in a non-aqueous electrolyte. When the content is 10% by mass or less, there is little possibility that a coating film is excessively formed on the electrode and the low-temperature characteristics are deteriorated. The effect of improving storage characteristics is enhanced. The content is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 0.3% by mass or more, and the upper limit is preferably 9% by mass or less in the non-aqueous electrolyte. 7 mass% or less is more preferable, and 5 mass% or less is still more preferable.

〔電解質塩〕
本発明に使用される電解質塩としては、下記のリチウム塩、オニウム塩が好適に挙げられる。
[Electrolyte salt]
Preferred examples of the electrolyte salt used in the present invention include the following lithium salts and onium salts.

(リチウム塩)
リチウム塩としては、LiPF6、LiPO22、Li2PO3F、LiBF4、LiClO4、FSO3Li等の無機リチウム塩、LiN(SO2F)2、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252、LiCF3SO3、LiC(SO2CF33、LiPF4(CF32、LiPF3(C253、LiPF3(CF33、LiPF3(iso−C373、LiPF5(iso−C37)等の鎖状のフッ化アルキル基を含有するリチウム塩や、(CF22(SO22NLi、(CF23(SO22NLi等の環状のフッ化アルキレン鎖を有するリチウム塩、ビス[オキサレート−O,O’]ホウ酸リチウム、ジフルオロ[オキサレート−O,O’]ホウ酸リチウム、ジフルオロビス[オキサレート−O,O’]リン酸リチウム、及びテトラフルオロ[オキサレート−O,O’]リン酸リチウム等のオキサレート錯体をアニオンとするリチウム塩が好適に挙げられ、これらの一種又は二種以上を混合して使用することができる。
これらの中でも、LiPF6、LiPO22、Li2PO3F、LiBF4、FSO3Li、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252、LiN(SO2F)2、ジフルオロビス[オキサレート−O,O’]リン酸リチウム、及びテトラフルオロ[オキサレート−O,O’]リン酸リチウムから選ばれる少なくとも1種が好ましく、LiPF6、LiPO22、LiBF4及びLiN(SO2CF32、LiN(SO2F)2、及びジフルオロビス[オキサレート−O,O’]リン酸リチウム、テトラフルオロ[オキサレート−O,O’]リン酸リチウムから選ばれる少なくとも1種が更に好ましい。
リチウム塩の濃度は、前記の非水溶媒に対して、通常0.3M以上が好ましく、0.7M以上がより好ましく、1.1M以上が更に好ましい。またその上限は、2.5M以下が好ましく、2.0M以下がより好ましく、1.6M以下が更に好ましい。
また、これらのリチウム塩の好適な組み合わせとしては、LiPF6を含み、更にLiPO22、LiBF4、LiN(SO2CF32、LiN(SO2F)2、ジフルオロビス[オキサレート−O,O’]リン酸リチウム、及びテトラフルオロ[オキサレート−O,O’]リン酸リチウムから選ばれる少なくとも1種のリチウム塩が非水電解液中に含まれている場合が好ましい。
LiPF6以外のリチウム塩が非水溶媒中に占める割合は、0.001M以上であると、高温での電気化学特性の向上効果発揮されやすく、0.005M以下であると高温での電気化学特性の向上効果が低下する懸念が少ないので好ましい。好ましくは0.01M以上、特に好ましくは0.03M以上、最も好ましくは0.04M以上である。その上限は、好ましくは0.4M以下、特に好ましくは0.2M以下である。
(Lithium salt)
Examples of lithium salts include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , Li 2 PO 3 F, LiBF 4 , LiClO 4 , FSO 3 Li, LiN (SO 2 F) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2. LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (iso-C 3 F 7 ) 3 , lithium salts containing a chain-like fluorinated alkyl group such as LiPF 5 (iso-C 3 F 7 ), and (CF 2 ) 2 (SO 2 ) 2 Lithium salt having a cyclic fluorinated alkylene chain such as NLi, (CF 2 ) 3 (SO 2 ) 2 NLi, lithium bis [oxalate-O, O ′] borate, difluoro [oxalate-O, O ′] boric acid Lithium, difluorobis [oxalate- , O ′] lithium phosphate and lithium salts having an oxalate complex such as tetrafluoro [oxalate-O, O ′] lithium phosphate as anions are preferably used, and one or two or more of these may be used in combination. can do.
Among these, LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , Li 2 PO 3 F, LiBF 4 , FSO 3 Li, LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 F ) 2 , at least one selected from difluorobis [oxalate-O, O ′] lithium phosphate and tetrafluoro [oxalate-O, O ′] lithium phosphate is preferable, and LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4. And LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 F) 2 , and at least selected from difluorobis [oxalate-O, O ′] lithium phosphate and tetrafluoro [oxalate-O, O ′] lithium phosphate One is more preferred.
The concentration of the lithium salt is usually preferably 0.3 M or more, more preferably 0.7 M or more, and further preferably 1.1 M or more with respect to the non-aqueous solvent. Moreover, the upper limit is preferably 2.5M or less, more preferably 2.0M or less, and still more preferably 1.6M or less.
Further, suitable combinations of these lithium salts include LiPF 6 , and further LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 F) 2 , difluorobis [oxalate-O , O ′] lithium phosphate and at least one lithium salt selected from tetrafluoro [oxalate-O, O ′] lithium phosphate is preferable in the non-aqueous electrolyte.
When the proportion of lithium salt other than LiPF 6 in the non-aqueous solvent is 0.001M or more, the effect of improving electrochemical characteristics at high temperatures is easily exhibited, and when it is 0.005M or less, electrochemical characteristics at high temperatures. This is preferable because there is little concern that the effect of improving the resistance will decrease. Preferably it is 0.01M or more, Especially preferably, it is 0.03M or more, Most preferably, it is 0.04M or more. The upper limit is preferably 0.4M or less, particularly preferably 0.2M or less.

(オニウム塩)
また、オニウム塩としては、下記に示すオニウムカチオンとアニオンを組み合わせた各種塩が好適に挙げられる。
オニウムカチオンの具体例としては、テトラメチルアンモニウムカチオン、エチルトリメチルアンモニウムカチオン、ジエチルジメチルアンモニウムカチオン、トリエチルメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン、N,N−ジメチルピロリジニウムカチオン、N−エチル−N−メチルピロリジニウムカチオン、N,N−ジエチルピロリジニウムカチオン、スピロ−(N,N')−ビピロリジニウムカチオン、N,N'−ジメチルイミダゾリニウムカチオン、N−エチル−N'−メチルイミダゾリニウムカチオン、N,N'−ジエチルイミダゾリニウムカチオン、N,N'−ジメチルイミダゾリウムカチオン、N−エチル−N'−メチルイミダゾリウムカチオン、N,N'−ジエチルイミダゾリウムカチオン等が好適に挙げられる。
アニオンの具体例としては、PF6アニオン、BF4アニオン、ClO4アニオン、AsF6アニオン、CF3SO3アニオン、N(CF3SO22アニオン、N(C25SO22アニオン、等が好適に挙げられる。
これらの電解質塩は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(Onium salt)
Moreover, as an onium salt, the various salts which combined the onium cation and anion shown below are mentioned suitably.
Specific examples of the onium cation include tetramethylammonium cation, ethyltrimethylammonium cation, diethyldimethylammonium cation, triethylmethylammonium cation, tetraethylammonium cation, N, N-dimethylpyrrolidinium cation, N-ethyl-N-methylpyrrole. Dinium cation, N, N-diethylpyrrolidinium cation, spiro- (N, N ′)-bipyrrolidinium cation, N, N′-dimethylimidazolinium cation, N-ethyl-N′-methylimidazoli Preferable examples include nium cation, N, N′-diethylimidazolinium cation, N, N′-dimethylimidazolium cation, N-ethyl-N′-methylimidazolium cation, and N, N′-diethylimidazolium cation. Is The
Specific examples of anions include PF 6 anion, BF 4 anion, ClO 4 anion, AsF 6 anion, CF 3 SO 3 anion, N (CF 3 SO 2 ) 2 anion, N (C 2 F 5 SO 2 ) 2 anion. , Etc. are mentioned suitably.
These electrolyte salts can be used singly or in combination of two or more.

〔非水電解液の製造〕
本発明の非水電解液は、例えば、前記の非水溶媒を混合し、これに前記の電解質塩を添加し、さらに得られた非水電解液に対して、前記一般式(I)で表される化合物を添加することにより得ることができる。
この際、用いる非水溶媒及び非水電解液に加える化合物は、生産性を著しく低下させない範囲内で、予め精製して、不純物が極力少ないものを用いることが好ましい。
[Production of non-aqueous electrolyte]
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention is, for example, mixed with the above nonaqueous solvent, added with the above electrolyte salt, and further represented by the general formula (I) with respect to the obtained nonaqueous electrolytic solution. It can be obtained by adding a compound to be prepared.
At this time, it is preferable that the compound added to the non-aqueous solvent and the non-aqueous electrolyte to be used is one that is purified in advance and has as few impurities as possible within a range that does not significantly reduce the productivity.

本発明の非水電解液は、下記の第1〜第4の蓄電デバイスに使用することができ、非水電解質として、液体状のものだけでなくゲル化されているものも使用し得る。更に本発明の非水電解液は固体高分子電解質用としても使用できる。中でも電解質塩にリチウム塩を使用する第1の蓄電デバイス用(即ち、リチウム電池用)又は第4の蓄電デバイス用(即ち、リチウムイオンキャパシタ用)として用いることが好ましく、リチウム電池用として用いることが更に好ましく、リチウム二次電池用として用いることが最も適している。   The nonaqueous electrolytic solution of the present invention can be used in the following first to fourth power storage devices, and not only a liquid but also a gelled one can be used as the nonaqueous electrolyte. Furthermore, the non-aqueous electrolyte of the present invention can be used for a solid polymer electrolyte. In particular, it is preferably used for the first electricity storage device (that is, for a lithium battery) or the fourth electricity storage device (that is, for a lithium ion capacitor) that uses a lithium salt as an electrolyte salt, and is used for a lithium battery. More preferably, it is most suitable for use as a lithium secondary battery.

〔第1の蓄電デバイス(リチウム電池)〕
本発明のリチウム電池は、リチウム一次電池及びリチウム二次電池を総称する。また、本明細書において、リチウム二次電池という用語は、いわゆるリチウムイオン二次電池も含む概念として用いる。本発明のリチウム電池は、正極、負極及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている前記非水電解液からなる。非水電解液以外の正極、負極等の構成部材は特に制限なく使用できる。
例えば、リチウム二次電池用正極活物質としては、コバルト、マンガン、及びニッケルから選ばれる少なくとも1種を含有するリチウムとの複合金属酸化物が使用される。これらの正極活物質は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
このようなリチウム複合金属酸化物としては、例えば、LiCoO2、LiMn24、LiNiO2、LiCo1-xNix2(0.01<x<1)、LiCo1/3Ni1/3Mn1/32、LiNi1/2Mn3/24、LiCo0.98Mg0.022等から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。また、LiCoO2とLiMn24、LiCoO2とLiNiO2、LiMn24とLiNiO2のように併用してもよい。
[First power storage device (lithium battery)]
The lithium battery of the present invention is a generic term for a lithium primary battery and a lithium secondary battery. In this specification, the term lithium secondary battery is used as a concept including a so-called lithium ion secondary battery. The lithium battery of the present invention comprises the nonaqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous solvent. Components other than the non-aqueous electrolyte, such as a positive electrode and a negative electrode, can be used without particular limitation.
For example, as the positive electrode active material for a lithium secondary battery, a composite metal oxide with lithium containing at least one selected from cobalt, manganese, and nickel is used. These positive electrode active materials can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
Examples of such lithium composite metal oxides include LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiCo 1-x Ni x O 2 (0.01 <x <1), LiCo 1/3 Ni 1/3. Examples thereof include at least one selected from Mn 1/3 O 2 , LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 , LiCo 0.98 Mg 0.02 O 2 and the like. Further, LiCoO 2 and LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 and LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 and LiNiO 2 may be used in combination.

また、過充電時の安全性やサイクル特性を向上したり、4.3V以上の充電電位での使用を可能にするために、リチウム複合金属酸化物の一部は他元素で置換してもよい。例えば、コバルト、マンガン、ニッケルの一部をSn、Mg、Fe、Ti、Al、Zr、Cr、V、Ga、Zn、Cu、Bi、Mo、La等から選ばれる少なくとも1種の元素で置換したり、Oの一部をSやFで置換したり、又はこれらの他元素を含有する化合物を被覆することもできる。
これらの中では、LiCoO2、LiMn24、LiNiO2から選ばれる少なくとも1種のような満充電状態における正極の充電電位がLi基準で4.3V以上で使用可能なリチウム複合金属酸化物が好ましく、LiCo1-xx2(但し、MはSn、Mg、Fe、Ti、Al、Zr、Cr、V、Ga、Zn、Cuから選ばれる少なくとも1種類以上の元素、0.001≦x≦0.05)、LiCo1/3Ni1/3Mn1/32、LiNi1/2Mn3/24、Li2MnO3とLiMO2(Mは、Co、Ni、Mn、Fe等の遷移金属)との固溶体から選ばれる少なくとも1種のような4.4V以上で使用可能なリチウム複合金属酸化物がより好ましい。高充電電圧で動作するリチウム複合金属酸化物を使用すると、充電時における電解液との反応により特に広い温度範囲での電気化学特性が低下しやすいが、本発明に係るリチウム二次電池ではこれらの電気化学特性の低下を抑制することができる。
特にMnを含む正極の場合に正極からのMnイオンの溶出に伴い電池の抵抗が増加しやすい傾向にあるため、広い温度範囲での電気化学特性が低下しやすい傾向にあるが、本発明に係るリチウム二次電池ではこれらの電気化学特性の低下を抑制することができるので好ましい。
In addition, in order to improve safety and cycle characteristics during overcharge, or to enable use at a charging potential of 4.3 V or higher, a part of the lithium composite metal oxide may be substituted with another element. . For example, a part of cobalt, manganese, nickel is replaced with at least one element selected from Sn, Mg, Fe, Ti, Al, Zr, Cr, V, Ga, Zn, Cu, Bi, Mo, La, and the like. Or a part of O may be substituted with S or F, or a compound containing these other elements may be coated.
Among these, there are lithium composite metal oxides that can be used at a charging potential of the positive electrode in a fully charged state such as at least one selected from LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , and LiNiO 2 at 4.3 V or more on the basis of Li. Preferably, LiCo 1-x M x O 2 (where M is at least one element selected from Sn, Mg, Fe, Ti, Al, Zr, Cr, V, Ga, Zn, Cu, 0.001 ≦ x ≦ 0.05), LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 , Li 2 MnO 3 and LiMO 2 (M is Co, Ni, Mn, More preferable is a lithium composite metal oxide that can be used at 4.4 V or higher, such as at least one selected from a solid solution with a transition metal such as Fe. When a lithium composite metal oxide that operates at a high charging voltage is used, the electrochemical characteristics in a wide temperature range are likely to be deteriorated due to a reaction with the electrolyte during charging, but in the lithium secondary battery according to the present invention, these A decrease in electrochemical characteristics can be suppressed.
In particular, in the case of a positive electrode containing Mn, the resistance of the battery tends to increase with the elution of Mn ions from the positive electrode, so that the electrochemical characteristics in a wide temperature range tend to be lowered. Lithium secondary batteries are preferred because they can suppress a decrease in these electrochemical characteristics.

更に、正極活物質として、リチウム含有オリビン型リン酸塩を用いることもできる。特に鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンから選ばれる少なくとも1種を含むリチウム含有オリビン型リン酸塩が好ましい。その具体例としては、LiFePO4、LiCoPO4、LiNiPO4、及びLiMnPO4等から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
これらのリチウム含有オリビン型リン酸塩の一部は他元素で置換してもよく、鉄、コバルト、ニッケル、マンガンの一部をCo、Mn、Ni、Mg、Al、B、Ti、V、Nb、Cu、Zn、Mo、Ca、Sr、W及びZr等から選ばれる1種以上の元素で置換したり、又はこれらの他元素を含有する化合物や炭素材料で被覆することもできる。これらの中では、LiFePO4又はLiMnPO4が好ましい。
また、リチウム含有オリビン型リン酸塩は、例えば前記の正極活物質と混合して用いることもできる。
Furthermore, lithium-containing olivine-type phosphate can also be used as the positive electrode active material. In particular, a lithium-containing olivine-type phosphate containing at least one selected from iron, cobalt, nickel, and manganese is preferable. Specific examples thereof include at least one selected from LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , LiMnPO 4 , and the like.
Some of these lithium-containing olivine-type phosphates may be substituted with other elements, and some of iron, cobalt, nickel, and manganese are replaced with Co, Mn, Ni, Mg, Al, B, Ti, V, and Nb. , Cu, Zn, Mo, Ca, Sr, W and Zr can be substituted with one or more elements selected from these, or can be coated with a compound or carbon material containing these other elements. Among these, LiFePO 4 or LiMnPO 4 is preferable.
Moreover, lithium containing olivine type | mold phosphate can also be mixed with the said positive electrode active material, for example, and can be used.

また、リチウム一次電池用正極としては、CuO、Cu2O、Ag2O、Ag2CrO4、CuS、CuSO4、TiO2、TiS2、SiO2、SnO、V25、V612、VOx、Nb25、Bi23、Bi2Pb25,Sb23、CrO3、Cr23、MoO3、WO3、SeO2、MnO2、Mn23、Fe23、FeO、Fe34、Ni23、NiO、CoO3、CoO等の、一種又は二種以上の金属元素の酸化物又はカルコゲン化合物、SO2、SOCl2等の硫黄化合物、一般式(CFxnで表されるフッ化炭素(フッ化黒鉛)等が挙げられる。中でも、MnO2、V25、及びフッ化黒鉛から選ばれる少なくとも1種が好ましい。As the positive electrode for lithium primary battery, CuO, Cu 2 O, Ag 2 O, Ag 2 CrO 4, CuS, CuSO 4, TiO 2, TiS 2, SiO 2, SnO, V 2 O 5, V 6 O 12 , VO x , Nb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Bi 2 Pb 2 O 5 , Sb 2 O 3 , CrO 3 , Cr 2 O 3 , MoO 3 , WO 3 , SeO 2 , MnO 2 , Mn 2 O 3 , Fe 2 O 3 , FeO, Fe 3 O 4 , Ni 2 O 3 , NiO, CoO 3 , CoO and the like, oxides of one or more metal elements or chalcogen compounds, sulfur such as SO 2 and SOCl 2 Examples thereof include compounds, and fluorocarbons (fluorinated graphite) represented by the general formula (CF x ) n . Among these, at least one selected from MnO 2 , V 2 O 5 and fluorinated graphite is preferable.

正極の導電剤は、化学変化を起こさない電子伝導材料であれば特に制限はない。例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛等)、人造黒鉛等のグラファイト、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック等が挙げられる。また、グラファイトとカーボンブラックを適宜混合して用いてもよい。導電剤の正極合剤への添加量は、1〜10質量%が好ましく、特に2〜5質量%が好ましい。   The conductive agent for the positive electrode is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change. Examples thereof include graphite such as natural graphite (flaky graphite and the like) and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and thermal black. Further, graphite and carbon black may be appropriately mixed and used. 1-10 mass% is preferable and, as for the addition amount to the positive mix of a electrically conductive agent, 2-5 mass% is especially preferable.

正極は、前記の正極活物質をアセチレンブラック、カーボンブラック等の導電剤、及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンとブタジエンの共重合体(SBR)、アクリロニトリルとブタジエンの共重合体(NBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、エチレンプロピレンジエンターポリマー等の結着剤と混合し、これに1−メチル−2−ピロリドン等の高沸点溶剤を加えて混練して正極合剤とした後、この正極合剤を集電体のアルミニウム箔やステンレス製のラス板等に塗布して、乾燥、加圧成型した後、50℃〜250℃程度の温度で2時間程度真空下で加熱処理することにより作製することができる。
正極の集電体を除く部分の密度は、通常は1.5g/cm3以上であり、電池の容量をさらに高めるため、好ましくは2g/cm3以上であり、より好ましくは、3g/cm3以上であり、更に好ましくは、3.6g/cm3以上である。なお、上限としては、4g/cm3以下が好ましい。
The positive electrode is composed of a conductive agent such as acetylene black and carbon black, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), a copolymer of styrene and butadiene (SBR), acrylonitrile and butadiene. Mixing with a binder such as copolymer (NBR), carboxymethyl cellulose (CMC), ethylene propylene diene terpolymer, etc., and adding a high boiling point solvent such as 1-methyl-2-pyrrolidone to knead and mix Then, this positive electrode mixture was applied to a current collector aluminum foil, a stainless steel lath plate, etc., dried and pressure-molded, and then subjected to vacuum at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours. It can be manufactured by heat treatment.
The density of the part except the collector of the positive electrode is usually at 1.5 g / cm 3 or more, for further increasing the capacity of the battery, it is preferably 2 g / cm 3 or more, more preferably, 3 g / cm 3 It is above, More preferably, it is 3.6 g / cm 3 or more. In addition, as an upper limit, 4 g / cm < 3 > or less is preferable.

リチウム二次電池用負極活物質としては、リチウム金属やリチウム合金、及びリチウムを吸蔵及び放出することが可能な炭素材料〔易黒鉛化炭素や、(002)面の面間隔が0.37nm以上の難黒鉛化炭素や、(002)面の面間隔が0.34nm以下の黒鉛等〕、スズ(単体)、スズ化合物、ケイ素(単体)、ケイ素化合物、Li4Ti512等のチタン酸リチウム化合物等から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
これらの中では、リチウムイオンの吸蔵及び放出能力において、人造黒鉛や天然黒鉛等の高結晶性の炭素材料を使用することが更に好ましく、格子面(002)の面間隔(d002)が0.340nm(ナノメータ)以下、特に0.335〜0.337nmである黒鉛型結晶構造を有する炭素材料を使用することが特に好ましい。
複数の扁平状の黒鉛質微粒子が互いに非平行に集合或いは結合した塊状構造を有する人造黒鉛粒子や、例えば鱗片状天然黒鉛粒子に圧縮力、摩擦力、剪断力等の機械的作用を繰り返し与え、球形化処理を施した黒鉛粒子を用いることにより、負極の集電体を除く部分の密度を1.5g/cm3以上の密度に加圧成形したときの負極シートのX線回折測定から得られる黒鉛結晶の(110)面のピーク強度I(110)と(004)面のピーク強度I(004)の比I(110)/I(004)が0.01以上となると一段と広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましく、0.05以上となることがより好ましく、0.1以上となることが更に好ましい。また、過度に処理し過ぎて結晶性が低下し電池の放電容量が低下する場合があるので、上限は0.5以下が好ましく、0.3以下がより好ましい。
また、高結晶性の炭素材料(コア材)はコア材よりも低結晶性の炭素材料によって被膜されていると、広い温度範囲での電気化学特性が一段と良好となるので好ましい。被覆の炭素材料の結晶性は、TEMにより確認することができる。
高結晶性の炭素材料を使用すると、充電時において非水電解液と反応し、界面抵抗の増加によって低温もしくは高温における電気化学特性を低下させる傾向があるが、本発明に係るリチウム二次電池では広い温度範囲での電気化学特性が良好となる。
Examples of the negative electrode active material for a lithium secondary battery include lithium metal, lithium alloy, and a carbon material capable of occluding and releasing lithium (easily graphitized carbon and a (002) plane spacing of 0.37 nm or more). Non-graphitizable carbon, graphite with (002) plane spacing of 0.34 nm or less, etc.], tin (single), tin compound, silicon (single), silicon compound, lithium titanate such as Li 4 Ti 5 O 12 The at least 1 sort (s) chosen from a compound etc. is mentioned.
Among these, in terms of the ability to occlude and release lithium ions, it is more preferable to use a highly crystalline carbon material such as artificial graphite and natural graphite, and the lattice spacing (002) of the lattice plane ( 002 ) is 0.00. It is particularly preferable to use a carbon material having a graphite-type crystal structure of 340 nm (nanometer) or less, particularly 0.335 to 0.337 nm.
The artificial graphite particles having a massive structure in which a plurality of flat graphite fine particles are assembled or bonded non-parallel to each other, for example, scaly natural graphite particles are repeatedly given mechanical action such as compression force, friction force, shear force, By using graphite particles that have been subjected to spheroidization treatment, the density of the portion excluding the current collector of the negative electrode can be obtained from X-ray diffraction measurement of the negative electrode sheet when pressure-molded to a density of 1.5 g / cm 3 or more. When the ratio I (110) / I (004) of the peak intensity I (110) of the (110) plane of the graphite crystal and the peak intensity I (004) of the (004) plane is 0.01 or more, the temperature becomes even wider. It is preferable because electrochemical characteristics are improved, more preferably 0.05 or more, and still more preferably 0.1 or more. Moreover, since it may process too much and crystallinity may fall and the discharge capacity of a battery may fall, an upper limit is preferable 0.5 or less, and 0.3 or less is more preferable.
In addition, it is preferable that the highly crystalline carbon material (core material) is coated with a carbon material having lower crystallinity than the core material because electrochemical characteristics in a wide temperature range are further improved. The crystallinity of the carbon material of the coating can be confirmed by TEM.
When a highly crystalline carbon material is used, it reacts with the non-aqueous electrolyte during charging and tends to lower the electrochemical characteristics at low or high temperatures due to an increase in interface resistance. However, in the lithium secondary battery according to the present invention, Excellent electrochemical characteristics over a wide temperature range.

また、負極活物質としてのリチウムを吸蔵及び放出可能な金属化合物としては、Si、Ge、Sn、Pb、P、Sb、Bi、Al、Ga、In、Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Mg、Sr、Ba等の金属元素を少なくとも1種含有する化合物が挙げられる。これらの金属化合物は単体、合金、酸化物、窒化物、硫化物、硼化物、リチウムとの合金等、何れの形態で用いてもよいが、単体、合金、酸化物、リチウムとの合金の何れかが高容量化できるので好ましい。中でも、Si、Ge及びSnから選ばれる少なくとも1種の元素を含有するものが好ましく、Si及びSnから選ばれる少なくとも1種の元素を含むものが電池を高容量化できるので特に好ましい。   Examples of the metal compound capable of inserting and extracting lithium as the negative electrode active material include Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. , Zn, Ag, Mg, Sr, Ba, and other compounds containing at least one metal element. These metal compounds may be used in any form such as a simple substance, an alloy, an oxide, a nitride, a sulfide, a boride, and an alloy with lithium, but any of a simple substance, an alloy, an oxide, and an alloy with lithium. Is preferable because the capacity can be increased. Among these, those containing at least one element selected from Si, Ge and Sn are preferable, and those containing at least one element selected from Si and Sn are particularly preferable because the capacity of the battery can be increased.

負極は、上記の正極の作製と同様な導電剤、結着剤、高沸点溶剤を用いて混練して負極合剤とした後、この負極合剤を集電体の銅箔等に塗布して、乾燥、加圧成型した後、50℃〜250℃程度の温度で2時間程度真空下で加熱処理することにより作製することができる。
負極の集電体を除く部分の密度は、通常は1.1g/cm3以上であり、電池の容量をさらに高めるため、好ましくは1.5g/cm3以上、より好ましくは1.7g/cm3以上である。なお、上限としては、2g/cm3以下が好ましい。
The negative electrode is kneaded using the same conductive agent, binder, and high-boiling solvent as in the production of the positive electrode, and then the negative electrode mixture is applied to the copper foil of the current collector. After being dried and pressure-molded, it can be produced by heat treatment under vacuum at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours.
The density of the portion excluding the current collector of the negative electrode is usually 1.1 g / cm 3 or more, and is preferably 1.5 g / cm 3 or more, more preferably 1.7 g / cm 3 in order to further increase the battery capacity. 3 or more. In addition, as an upper limit, 2 g / cm < 3 > or less is preferable.

また、リチウム一次電池用の負極活物質としては、リチウム金属又はリチウム合金が挙げられる。   Moreover, lithium metal or a lithium alloy is mentioned as a negative electrode active material for lithium primary batteries.

リチウム電池の構造には特に限定はなく、単層又は複層のセパレータを有するコイン型電池、円筒型電池、角型電池、ラミネート電池等を適用できる。
電池用セパレータとしては、特に制限はされないが、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンの単層又は積層の微多孔性フィルム、織布、不織布等を使用できる。
The structure of the lithium battery is not particularly limited, and a coin-type battery, a cylindrical battery, a square battery, a laminated battery, or the like having a single-layer or multi-layer separator can be applied.
Although it does not restrict | limit especially as a separator for batteries, The single layer or laminated | stacked microporous film, woven fabric, a nonwoven fabric, etc. of polyolefin, such as a polypropylene and polyethylene, can be used.

本発明におけるリチウム二次電池は、充電終止電圧が4.2V以上、特に4.3V以上の場合にも広い温度範囲での電気化学特性に優れ、更に、4.4V以上においても特性は良好である。放電終止電圧は、通常2.8V以上、更には2.5V以上とすることができるが、本願発明におけるリチウム二次電池は、2.0V以上とすることができる。電流値については特に限定されないが、通常0.1〜30Cの範囲で使用される。また、本発明におけるリチウム電池は、−40〜100℃、好ましくは−10〜80℃で充放電することができる。   The lithium secondary battery according to the present invention has excellent electrochemical characteristics in a wide temperature range even when the end-of-charge voltage is 4.2 V or more, particularly 4.3 V or more, and the characteristics are also good at 4.4 V or more. is there. The end-of-discharge voltage is usually 2.8 V or higher, and more preferably 2.5 V or higher, but the lithium secondary battery in the present invention can be 2.0 V or higher. Although it does not specifically limit about an electric current value, Usually, it uses in the range of 0.1-30C. Moreover, the lithium battery in this invention can be charged / discharged at -40-100 degreeC, Preferably it is -10-80 degreeC.

本発明においては、リチウム電池の内圧上昇の対策として、電池蓋に安全弁を設けたり、電池缶やガスケット等の部材に切り込みを入れる方法も採用することができる。また、過充電防止の安全対策として、電池の内圧を感知して電流を遮断する電流遮断機構を電池蓋に設けることができる。   In the present invention, as a countermeasure against an increase in the internal pressure of the lithium battery, a method of providing a safety valve on the battery lid or cutting a member such as a battery can or a gasket can be employed. Further, as a safety measure for preventing overcharge, the battery lid can be provided with a current interruption mechanism that senses the internal pressure of the battery and interrupts the current.

〔第2の蓄電デバイス(電気二重層キャパシタ)〕
電解液と電極界面の電気二重層容量を利用してエネルギーを貯蔵する蓄電デバイスである。本発明の一例は、電気二重層キャパシタである。この蓄電デバイスに用いられる最も典型的な電極活物質は、活性炭である。二重層容量は概ね表面積に比例して増加する。
[Second power storage device (electric double layer capacitor)]
It is an electricity storage device that stores energy by using the electric double layer capacity at the interface between the electrolyte and the electrode. An example of the present invention is an electric double layer capacitor. The most typical electrode active material used for this electricity storage device is activated carbon. Double layer capacity increases roughly in proportion to surface area.

〔第3の蓄電デバイス〕
電極のドープ/脱ドープ反応を利用してエネルギーを貯蔵する蓄電デバイスである。この蓄電デバイスに用いられる電極活物質として、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化銅等の金属酸化物や、ポリアセン、ポリチオフェン誘導体等のπ共役高分子が挙げられる。これらの電極活物質を用いたキャパシタは、電極のドープ/脱ドープ反応にともなうエネルギー貯蔵が可能である。
[Third power storage device]
It is an electrical storage device which stores energy using dope / dedope reaction of an electrode. Examples of the electrode active material used in this power storage device include metal oxides such as ruthenium oxide, iridium oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, and copper oxide, and π-conjugated polymers such as polyacene and polythiophene derivatives. Capacitors using these electrode active materials can store energy associated with electrode doping / dedoping reactions.

〔第4の蓄電デバイス(リチウムイオンキャパシタ)〕
負極であるグラファイト等の炭素材料へのリチウムイオンのインターカレーションを利用してエネルギーを貯蔵する蓄電デバイスである。リチウムイオンキャパシタ(LIC)と呼ばれる。正極は、例えば活性炭電極と電解液との間の電気二重層を利用したものや、π共役高分子電極のドープ/脱ドープ反応を利用したもの等が挙げられる。電解液には少なくともLiPF6等のリチウム塩が含まれる。
[Fourth storage device (lithium ion capacitor)]
It is an electricity storage device that stores energy by utilizing lithium ion intercalation with a carbon material such as graphite as a negative electrode. It is called a lithium ion capacitor (LIC). Examples of the positive electrode include those using an electric double layer between an activated carbon electrode and an electrolytic solution, and those using a π-conjugated polymer electrode doping / dedoping reaction. The electrolyte contains at least a lithium salt such as LiPF 6 .

実施例1〜11、比較例1〜2
〔リチウムイオン二次電池の作製〕
LiCoO294質量%、アセチレンブラック(導電剤)3質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤)3質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き、正極シートを作製した。正極の集電体を除く部分の密度は3.6g/cm3であった。また、人造黒鉛(d002=0.335nm、負極活物質)95質量%を、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤)5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、負極合剤ペーストを調製した。この負極合剤ペーストを銅箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き負極シートを作製した。負極の集電体を除く部分の密度は1.5g/cm3であった。また、この電極シートを用いてX線回折測定した結果、黒鉛結晶の(110)面のピーク強度I(110)と(004)面のピーク強度I(004)の比〔I(110)/I(004)〕は0.1であった。そして、正極シート、微多孔性ポリエチレンフィルム製セパレータ、負極シートの順に積層し、表1に記載の組成(実施例1〜5、8〜11の化合物は2,5−ジオキソピロリジン−1−イル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート;化合物B1、実施例6の化合物はビス(2,5−ジオキソピロリジン−1−イル) オギザレート;化合物A1、実施例7の化合物は2,5−ジオキソピロリジン−1−イル (2−(メタンスルホニル)オキシ)プロパノエート;化合物C1)の非水電解液を加えて、2032型コイン電池を作製した。
Examples 1-11, Comparative Examples 1-2
[Production of lithium ion secondary battery]
94% by mass of LiCoO 2 and 3% by mass of acetylene black (conductive agent) are mixed, and added to a solution in which 3% by mass of polyvinylidene fluoride (binder) is dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone in advance. Then, a positive electrode mixture paste was prepared. This positive electrode mixture paste was applied to one side of an aluminum foil (current collector), dried and pressurized, punched out to a predetermined size, and a positive electrode sheet was produced. The density of the portion excluding the current collector of the positive electrode was 3.6 g / cm 3 . Further, 95% by mass of artificial graphite (d 002 = 0.335 nm, negative electrode active material) is added to a solution in which 5% by mass of polyvinylidene fluoride (binder) is dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone in advance. And mixed to prepare a negative electrode mixture paste. This negative electrode mixture paste was applied to one side of a copper foil (current collector), dried and pressurized, and punched into a predetermined size to produce a negative electrode sheet. The density of the portion excluding the current collector of the negative electrode was 1.5 g / cm 3 . As a result of X-ray diffraction measurement using this electrode sheet, the ratio of the peak intensity I (110) of the (110) plane of the graphite crystal to the peak intensity I (004) of the (004) plane [I (110) / I (004)] was 0.1. Then, a positive electrode sheet, a microporous polyethylene film separator, and a negative electrode sheet were laminated in this order, and the compositions shown in Table 1 (the compounds of Examples 1 to 5 and 8 to 11 are 2,5-dioxopyrrolidin-1-yl). 2- (diethoxyphosphoryl) acetate; Compound B1, the compound of Example 6 is bis (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) oxalate; Compound A1, the compound of Example 7 is 2,5-dioxopyrrolidine A non-aqueous electrolyte solution of -1-yl (2- (methanesulfonyl) oxy) propanoate; compound C1) was added to prepare a 2032 type coin battery.

〔高温充電保存後の低温特性の評価〕
(i)初期の放電容量
上記の方法で作製したコイン電池を用いて、25℃の恒温槽中、1Cの定電流及び定電圧で、終止電圧4.2Vまで3時間充電し、0℃に恒温槽の温度を下げ、1Cの定電流下終止電圧2.75Vまで放電して、初期の0℃の放電容量を求めた。
(ii)高温充電保存試験
次に、このコイン電池を25℃の恒温槽中、0.2Cの定電流及び定電圧で終止電圧4.2Vまで7時間充電し、85℃の高温槽に入れ、1日間保存した。その後、25℃の恒温槽に入れ、一旦1Cの定電流下終止電圧2.75Vまで放電した。
(iii)高温充電保存後の放電容量
更にその後、初期の放電容量の測定と同様にして、高温充電保存後(前記(ii)のとおり、満充電後、85℃の高温で保存した後)の0℃の放電容量を求めた。
(iv)高温充電保存後の低温特性
高温充電保存後の低温特性を下記の0℃放電容量の維持率より求めた。
高温充電保存後の0℃放電容量維持率(%)=(高温充電保存後の0℃の放電容量/初期の0℃の放電容量)×100
また、電池の作製条件及び電池特性を表1及び表2に示す。
[Evaluation of low temperature characteristics after high temperature charge storage]
(I) Initial discharge capacity Using the coin battery produced by the above method, in a constant temperature bath at 25 ° C., charge at a constant current of 1 C and a constant voltage for 3 hours to a final voltage of 4.2 V and constant temperature at 0 ° C. The temperature of the tank was lowered and discharged to a final voltage of 2.75 V under a constant current of 1 C, and the initial discharge capacity of 0 ° C. was determined.
(Ii) High temperature charge storage test Next, this coin battery was charged in a constant temperature bath at 25 ° C. with a constant current and constant voltage of 0.2 C for 7 hours to a final voltage of 4.2 V, and placed in a high temperature bath at 85 ° C. Stored for 1 day. Then, it put into the thermostat of 25 degreeC, and discharged once to the final voltage 2.75V under the constant current of 1C.
(Iii) Discharge capacity after storage at high temperature charge After that, after storage at high temperature charge (after full charge and storage at a high temperature of 85 ° C. as described in (ii)) in the same manner as the measurement of the initial discharge capacity. The discharge capacity at 0 ° C. was determined.
(Iv) Low-temperature characteristics after high-temperature charge storage The low-temperature characteristics after high-temperature charge storage were determined from the following maintenance rate of 0 ° C. discharge capacity.
0 ° C. discharge capacity retention rate after storage at high temperature (%) = (0 ° C. discharge capacity after high temperature storage / initial 0 ° C. discharge capacity) × 100
In addition, Table 1 and Table 2 show battery manufacturing conditions and battery characteristics.

Figure 2013099735
Figure 2013099735

Figure 2013099735
Figure 2013099735

実施例12、及び比較例3
実施例3、及び比較例1で用いた負極活物質に変えて、ケイ素(単体)(負極活物質)を用いて、負極シートを作製した。ケイ素(単体)80質量%、アセチレンブラック(導電剤)15質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤)5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、負極合剤ペーストを調製した。この負極合剤ペーストを銅箔(集電体)上に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き、負極シートを作製したことの他は、実施例3、及び比較例1と同様にコイン電池を作製し、電池評価を行った。結果を表3に示す。
Example 12 and Comparative Example 3
In place of the negative electrode active material used in Example 3 and Comparative Example 1, a negative electrode sheet was prepared using silicon (single element) (negative electrode active material). 80% by mass of silicon (single substance) and 15% by mass of acetylene black (conductive agent) are mixed and added to a solution in which 5% by mass of polyvinylidene fluoride (binder) is previously dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone. And mixed to prepare a negative electrode mixture paste. Example 3 and Comparative Example 1 except that this negative electrode mixture paste was applied onto a copper foil (current collector), dried and pressurized, punched to a predetermined size, and a negative electrode sheet was produced. A coin battery was prepared in the same manner as described above, and the battery was evaluated. The results are shown in Table 3.

Figure 2013099735
Figure 2013099735

実施例13、及び比較例4
実施例3、及び比較例1で用いた正極活物質に変えて、非晶質炭素で被覆されたLiFePO4(正極活物質)を用いて、正極シートを作製した。非晶質炭素で被覆されたLiFePO490質量%、アセチレンブラック(導電剤)5質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤)5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き、正極シートを作製したこと、電池評価の際の充電終止電圧を3.6V、放電終止電圧を2.0Vとしたことの他は、実施例3、及び比較例1と同様にコイン電池を作製し、電池評価を行った。結果を表4に示す。
Example 13 and Comparative Example 4
Instead of the positive electrode active material used in Example 3 and Comparative Example 1, a positive electrode sheet was prepared using LiFePO 4 (positive electrode active material) coated with amorphous carbon. 90% by mass of LiFePO 4 coated with amorphous carbon and 5% by mass of acetylene black (conductive agent) are mixed, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (binder) is dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone in advance. The positive electrode mixture paste was prepared by adding to and mixing with the previously-prepared solution. This positive electrode mixture paste was applied onto an aluminum foil (current collector), dried, pressurized and punched to a predetermined size to produce a positive electrode sheet, and the end-of-charge voltage during battery evaluation was 3. A coin battery was manufactured and evaluated in the same manner as in Example 3 and Comparative Example 1 except that 6 V and the discharge end voltage were set to 2.0 V. The results are shown in Table 4.

Figure 2013099735
Figure 2013099735

上記実施例1〜11のリチウム二次電池は何れも、本願発明の非水電解液において化合物を添加しない場合の比較例1、特許文献1に記載されているアクリル酸スクシンイミジルを添加した非水電解液である比較例2のリチウム二次電池に比べ、広い温度範囲での電気化学特性が顕著に向上している。以上より、本発明の効果は、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、本願発明の特定の化合物を含有させた場合に特有の効果であることが判明した。
また、実施例12と比較例3の対比、実施例13と比較例4の対比から、負極にケイ素(単体)Siを用いた場合や、正極にリチウム含有オリビン型リン酸鉄塩(LiFePO4)を用いた場合にも同様な効果がみられる。従って、本発明の効果は、特定の正極や負極に依存した効果でないことは明らかである。
In any of the lithium secondary batteries of Examples 1 to 11 described above, nonaqueous electrolysis to which succinimidyl acrylate described in Comparative Example 1 and Patent Document 1 in which the compound is not added in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is added Compared with the lithium secondary battery of Comparative Example 2 which is a liquid, the electrochemical characteristics in a wide temperature range are remarkably improved. From the above, it has been found that the effect of the present invention is a characteristic effect when a specific compound of the present invention is contained in a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent.
Further, from the comparison between Example 12 and Comparative Example 3 and the comparison between Example 13 and Comparative Example 4, when silicon (single) Si was used for the negative electrode, or lithium-containing olivine-type iron phosphate (LiFePO 4 ) was used for the positive electrode. The same effect can be seen when using. Therefore, it is clear that the effect of the present invention is not an effect dependent on a specific positive electrode or negative electrode.

更に、本発明の非水電解液は、リチウム一次電池の広い温度範囲での放電特性を改善する効果も有する。   Furthermore, the non-aqueous electrolyte of the present invention also has an effect of improving the discharge characteristics in a wide temperature range of the lithium primary battery.

本発明の非水電解液を用いた蓄電デバイスは、広い温度範囲での電気化学特性に優れたリチウム二次電池等の蓄電デバイスとして有用である。   The electricity storage device using the non-aqueous electrolyte of the present invention is useful as an electricity storage device such as a lithium secondary battery having excellent electrochemical characteristics in a wide temperature range.

Claims (15)

非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、下記一般式(I)で表されるイミジルオキシ基含有化合物を含有することを特徴とする非水電解液。
Figure 2013099735
(式中、R1は、水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜6の2価の連結基を示し、Xは下記一般式(II)〜(V)で表される置換基のいずれかを示す。)
Figure 2013099735
(式中、R2は、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜6のアルキニル基、炭素数6〜12のアリール基、又は−N(C=O)21で表される基を示す。ただし、R1は前記と同義であり、前記のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基は、その水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。)
Figure 2013099735
(式中、R3及びR4はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基を示し、R5及びR6はそれぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜6のアルキニル基、又は炭素数6〜12のアリール基を示す。ただし、前記のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基は、その水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。)
Figure 2013099735
(式中、R7及びR8はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基を示し、R9はそれぞれ独立して、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜6のアルキニル基、又は炭素数6〜12のアリール基を示す。ただし、前記のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基は、その水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。)
A nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent, containing an imidyloxy group-containing compound represented by the following general formula (I):
Figure 2013099735
(In the formula, R 1 represents a divalent linking group having 2 to 6 carbon atoms in which a hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and X is represented by the following general formulas (II) to (V)). Indicates any of the substituents.)
Figure 2013099735
(In the formula, R 2 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms, or 6 to 12 carbon atoms. Or a group represented by —N (C═O) 2 R 1 , wherein R 1 is as defined above, and the alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, alkynyl group, or In the aryl group, the hydrogen atom may be substituted with a halogen atom.)
Figure 2013099735
(In the formula, R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 5 and R 6 each independently represent an alkyl having 1 to 6 carbon atoms. A cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, provided that the alkyl group, cyclo (In the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, or aryl group, the hydrogen atom may be substituted with a halogen atom.)
Figure 2013099735
(In the formula, R 7 and R 8 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 9 each independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a carbon atom. A cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, provided that the alkyl group, cycloalkyl group, (In the alkenyl group, alkynyl group, or aryl group, the hydrogen atom may be substituted with a halogen atom.)
前記一般式(I)で表されるイミジルオキシ基含有化合物の含有量が非水電解液中に0.001〜10質量%である請求項1に記載の非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution according to claim 1, wherein the content of the imidyloxy group-containing compound represented by the general formula (I) is 0.001 to 10% by mass in the nonaqueous electrolytic solution. 一般式(I)で表されるイミジルオキシ基含有化合物が、ビス(2,5−ジオキソピロリジン−1−イル) オギザレート(構造式A1)、2,5−ジオキソピロリジン−1−イル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート(構造式B1)、2,5−ジオキソピロリジン−1−イル 2−(ジエトキシホスホリル)プロパノエート(構造式B10)、2,5−ジオキソピロリジン−1−イル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート(構造式B13)、2,5−ジオキソピロリジン−1−イル 2−(ジプロポキシホスホリル)アセテート(構造式B14)、2,5−ジオキソピロリジン−1−イル (2−(メタンスルホニル)オキシ)プロパノエート(構造式C1)、2,5−ジオキソピロリジン−1−イル (2−(エタンスルホニル)オキシ)プロパノエート(構造式C13)、2,5−ジオキソピロリジン−1−イル (2−(4−メチルフェニルスルホニル)オキシ)アセテート(構造式C20)、及び2,5−ジオキソピロリジン−1−イル (2−(4−メチルフェニルスルホニル)オキシ)プロパノエート(構造式C25)から選ばれる1種又は2種以上である、請求項1又は2に記載の非水電解液。   The imidyloxy group-containing compound represented by the general formula (I) is bis (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) ogizarate (Structural Formula A1), 2,5-dioxopyrrolidin-1-yl 2- ( Diethoxyphosphoryl) acetate (Structural Formula B1), 2,5-dioxopyrrolidin-1-yl 2- (diethoxyphosphoryl) propanoate (Structural Formula B10), 2,5-dioxopyrrolidin-1-yl 2- ( Dimethoxyphosphoryl) acetate (Structural Formula B13), 2,5-dioxopyrrolidin-1-yl 2- (dipropoxyphosphoryl) acetate (Structural Formula B14), 2,5-dioxopyrrolidin-1-yl (2- ( Methanesulfonyl) oxy) propanoate (Structural Formula C1), 2,5-dioxopyrrolidin-1-yl (2- (ethanesulfonyl) Oxy) propanoate (Structural Formula C13), 2,5-dioxopyrrolidin-1-yl (2- (4-methylphenylsulfonyl) oxy) acetate (Structural Formula C20), and 2,5-dioxopyrrolidine-1- The nonaqueous electrolytic solution according to claim 1 or 2, which is one or more selected from yl (2- (4-methylphenylsulfonyl) oxy) propanoate (Structural Formula C25). 非水溶媒が少なくとも1種の環状カーボネートを含む、請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution according to claim 1, wherein the nonaqueous solvent contains at least one cyclic carbonate. 環状カーボネートが、エチレンカーボネートと、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、及びトランス又はシス−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンから選ばれる1種又は2種以上である、請求項4に記載の非水電解液。   Cyclic carbonates include ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, and trans or cis-4,5-difluoro-1,3-dioxolane-2 -The non-aqueous electrolyte of Claim 4 which is 1 type, or 2 or more types chosen from ON. 非水溶媒が、更に鎖状エステルを含有する、請求項1〜5のいずれかに記載の非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution according to any one of claims 1 to 5, wherein the nonaqueous solvent further contains a chain ester. 鎖状エステルが、メチルエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、及びエチルプロピルカーボネートから選ばれる非対称鎖状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、及びジブチルカーボネートから選ばれる対称鎖状カーボネート、及び鎖状カルボン酸エステルから選ばれる1種又は2種以上である、請求項6に記載の非水電解液。   Symmetrical chain ester selected from asymmetric chain carbonate selected from methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, methyl butyl carbonate, and ethyl propyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, and dibutyl carbonate The nonaqueous electrolytic solution according to claim 6, which is one or more selected from a chain carbonate and a chain carboxylic acid ester. 非水電解液が、更に、リン酸エステル化合物、イソシアネート、S=O結合含有化合物、ニトリル、酸無水物、芳香族化合物、及び環状ホスファゼン化合物から選ばれる少なくとも1種を含有する、請求項1〜7のいずれかに記載の非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution further contains at least one selected from a phosphate ester compound, an isocyanate, an S═O bond-containing compound, a nitrile, an acid anhydride, an aromatic compound, and a cyclic phosphazene compound. 8. The nonaqueous electrolytic solution according to any one of 7 above. 電解質塩が、LiPF6、LiPO22、Li2PO3F、LiBF4、FSO3Li、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252、LiN(SO2F)2、ジフルオロビス[オキサレート−O,O']リン酸リチウム、及びテトラフルオロ[オキサレート−O,O']リン酸リチウムから選ばれる少なくとも1種のリチウム塩を含む、請求項1〜8のいずれかに記載の非水電解液。The electrolyte salt is LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , Li 2 PO 3 F, LiBF 4 , FSO 3 Li, LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 F ) 2 , and at least one lithium salt selected from difluorobis [oxalate-O, O ′] lithium phosphate and tetrafluoro [oxalate-O, O ′] lithium phosphate. A non-aqueous electrolyte according to any one of the above. リチウム塩が、LiPF6を含み、更にLiPO22、LiBF4、FSO3Li、LiN(SO2CF32、LiN(SO2F)2、ジフルオロビス[オキサレート−O,O’]リン酸リチウム、及びテトラフルオロ[オキサレート−O,O’]リン酸リチウムから選ばれる少なくとも1種を含む、請求項9に記載の非水電解液。The lithium salt contains LiPF 6 , and LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , FSO 3 Li, LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 F) 2 , difluorobis [oxalate-O, O ′] phosphorus The nonaqueous electrolytic solution according to claim 9, comprising at least one selected from lithium acid lithium and tetrafluoro [oxalate-O, O ′] lithium phosphate. リチウム塩の濃度が、非水溶媒に対して、0.3〜2.5Mである、請求項1〜10のいずれかに記載の非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution according to claim 1, wherein the concentration of the lithium salt is 0.3 to 2.5 M with respect to the nonaqueous solvent. 正極、負極及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液を有する蓄電デバイスであって、該非水電解液中に前記一般式(I)で表されるイミジルオキシ基含有化合物の少なくとも1種を含有することを特徴とする蓄電デバイス。   A power storage device comprising a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, wherein at least one of the imidyloxy group-containing compounds represented by the general formula (I) in the non-aqueous electrolyte An electricity storage device comprising a seed. 前記一般式(I)で表されるイミジルオキシ基含有化合物の含有量が非水電解液中に0.001〜10質量%である請求項12に記載の非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution according to claim 12, wherein the content of the imidyloxy group-containing compound represented by the general formula (I) is 0.001 to 10% by mass in the nonaqueous electrolytic solution. 正極活物質が、コバルト、マンガン、及びニッケルから選ばれる少なくとも1種を含有するリチウムとの複合金属酸化物、又は鉄、コバルト、ニッケル、及びマンガンから選ばれる少なくとも1種を含有するリチウム含有オリビン型リン酸塩である、請求項12又は13に記載の蓄電デバイス。   Lithium-containing olivine type in which the positive electrode active material contains a composite metal oxide with lithium containing at least one selected from cobalt, manganese, and nickel, or at least one selected from iron, cobalt, nickel, and manganese The electricity storage device according to claim 12 or 13, which is a phosphate. 負極活物質が、リチウム金属、リチウム合金、リチウムを吸蔵及び放出することが可能な炭素材料、スズ、スズ化合物、ケイ素、ケイ素化合物、及びチタン酸リチウム化合物から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項12〜14のいずれかに記載の蓄電デバイス。   The negative electrode active material includes at least one selected from lithium metal, a lithium alloy, a carbon material capable of inserting and extracting lithium, tin, a tin compound, silicon, a silicon compound, and a lithium titanate compound. The electrical storage device in any one of 12-14.
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WO2015093532A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 宇部興産株式会社 Nonaqueous electrolyte, capacitor device using same, and carboxylic acid ester compound used in same
JP2016110075A (en) * 2014-10-03 2016-06-20 株式会社半導体エネルギー研究所 Light-emitting device, module, and electronic device
CN111769329B (en) * 2015-07-31 2022-07-12 宁德新能源科技有限公司 Lithium ion battery
CN112186248B (en) * 2020-09-30 2022-11-25 香河昆仑新能源材料股份有限公司 Lithium ion battery non-aqueous electrolyte and lithium ion battery

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3870713A (en) * 1970-12-07 1975-03-11 Pfizer Phosphono substituted alkylcephalosporins
JPS6013757A (en) * 1983-07-01 1985-01-24 Haruo Ogura Agent for producing active amino acid ester
JPH072787A (en) * 1993-12-10 1995-01-06 Tanabe Seiyaku Co Ltd Optically active 3-acyl-2-oxoimidazolidine-4-carboxylic acid derivative and its production
JPH10261435A (en) * 1997-03-18 1998-09-29 Fujitsu Ltd Ion conductor for lithium secondary battery, and lithium secondary battery using this ion conductor
JP2007200605A (en) * 2006-01-24 2007-08-09 Bridgestone Corp Nonaqueous electrolyte solution and nonaqueous electrolyte solution battery equipped with it
JP2011228103A (en) * 2010-04-19 2011-11-10 Sharp Corp Non-aqueous secondary battery and flame retardant for the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3870713A (en) * 1970-12-07 1975-03-11 Pfizer Phosphono substituted alkylcephalosporins
JPS6013757A (en) * 1983-07-01 1985-01-24 Haruo Ogura Agent for producing active amino acid ester
JPH072787A (en) * 1993-12-10 1995-01-06 Tanabe Seiyaku Co Ltd Optically active 3-acyl-2-oxoimidazolidine-4-carboxylic acid derivative and its production
JPH10261435A (en) * 1997-03-18 1998-09-29 Fujitsu Ltd Ion conductor for lithium secondary battery, and lithium secondary battery using this ion conductor
JP2007200605A (en) * 2006-01-24 2007-08-09 Bridgestone Corp Nonaqueous electrolyte solution and nonaqueous electrolyte solution battery equipped with it
JP2011228103A (en) * 2010-04-19 2011-11-10 Sharp Corp Non-aqueous secondary battery and flame retardant for the same

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