JPWO2015163254A1 - Battery additives, electrodes, electrolytes and electrochemical devices - Google Patents

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JPWO2015163254A1 JP2016514902A JP2016514902A JPWO2015163254A1 JP WO2015163254 A1 JPWO2015163254 A1 JP WO2015163254A1 JP 2016514902 A JP2016514902 A JP 2016514902A JP 2016514902 A JP2016514902 A JP 2016514902A JP WO2015163254 A1 JPWO2015163254 A1 JP WO2015163254A1
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史行 田邊
史行 田邊
泰知 松山
泰知 松山
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文平 吉田
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Abstract

本発明の電池用添加剤(B)を含有する電極又は電解液を使用することは、電気化学デバイスのサイクル特性及び出力特性を改善することを目的とする。本発明の電池用添加剤(B)は、3〜5個の原子で構成され、電気陰性度が3以上である原子を2〜4個有し、少なくとも1個の非重合性二重結合を有する原子団(X)及びイオン解離性官能基(b)を有し、重合性不飽和結合を有さない化合物(A)を含有することを特徴とする。The use of the electrode or electrolyte containing the battery additive (B) of the present invention aims to improve the cycle characteristics and output characteristics of the electrochemical device. The additive for battery (B) of the present invention is composed of 3 to 5 atoms, has 2 to 4 atoms having an electronegativity of 3 or more, and has at least one non-polymerizable double bond. It contains the compound (A) having an atomic group (X) and an ionic dissociative functional group (b) and having no polymerizable unsaturated bond.

Description

本発明は電池用添加剤、該電池用添加剤を含有する電極及び電解液、ならびに該電極及び該電解液のうち少なくとも一方を有する電気化学デバイスに関する。  The present invention relates to a battery additive, an electrode and an electrolytic solution containing the battery additive, and an electrochemical device having at least one of the electrode and the electrolytic solution.

リチウムイオン電池等の非水電解液二次電池は、高電圧、高エネルギー密度という特徴を持つことから、携帯情報機器分野等において広く利用され、携帯電話、ノート型パソコンを始めとする携帯端末用標準電池としての地位が確立されている。その用途は拡大する一方で、従来用途に加えてハイブリット自動車や電気自動車等への適用も検討されており一部では既に実用化されている。これらの更なる普及のためにも二次電池の高性能化が求められており様々な技術の適用が試みられている。  Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium-ion batteries are characterized by high voltage and high energy density, so they are widely used in the field of portable information equipment, etc., for portable terminals such as mobile phones and notebook computers. The position as a standard battery has been established. While its uses are expanding, application to hybrid vehicles, electric vehicles, etc. in addition to conventional uses is also being studied, and some have already been put into practical use. In order to further spread these, there is a demand for higher performance of secondary batteries, and application of various technologies has been attempted.

リチウムイオン電池の性能を向上させるためにSEI(Solid Electrolyte Interface、固体電解質界面)を形成させる添加剤を電解液に添加する技術が知られている。例えばビニレンカーボネート(VC)やフルオロエチレンカーボネート(FEC)、1,3−プロパンスルトン(PS)は負極上でSEIを形成させることが知られており(例えば特許文献1〜3)、ビニルエーテル系化合物は正極上でSEIを形成させることが知られている(特許文献4)。また、発明者らは重合性不飽和結合を有する化合物がSEIの形成に有効であることを見出している(特許文献5)。
SEIの存在により電池特性が大きく変化するため、これらSEIの制御は電池性能を左右する上で非常に重要な技術であるといえる。
In order to improve the performance of a lithium ion battery, a technique is known in which an additive for forming SEI (Solid Electrolyte Interface) is added to an electrolytic solution. For example, vinylene carbonate (VC), fluoroethylene carbonate (FEC), and 1,3-propane sultone (PS) are known to form SEI on the negative electrode (for example, Patent Documents 1 to 3), and vinyl ether compounds are It is known to form SEI on the positive electrode (Patent Document 4). In addition, the inventors have found that a compound having a polymerizable unsaturated bond is effective for the formation of SEI (Patent Document 5).
Since the battery characteristics greatly change due to the presence of SEI, it can be said that the control of these SEIs is a very important technique in determining the battery performance.

特開2005−174867号公報JP 2005-174867 A 特開2013−16517号公報JP 2013-16517 A 国際公開第2013/150937号International Publication No. 2013/150937 特開2013−26180号公報JP2013-26180A 国際公開第2014/006845号International Publication No. 2014/006845

しかし特許文献1〜3に記載の添加剤のうち、VCやFECは負極ではSEIを形成するものの正極では良好なSEIを形成することができず、PSは正極においても良好なSEIを形成するといわれているがその効果は充分とはいえない。また特許文献4に記載のビニルエーテル系化合物はカチオン重合性であるため正極でSEIを形成するがイオン伝導性の低いSEIが過剰に形成するため抵抗が上昇し、出力特性や低温での電池特性に劣るという問題点があった。特許文献5に記載の重合性不飽和結合及びウレタン結合を有する化合物はサイクル特性の改善には効果を有するものの、出力特性においては改善効果を有さないという課題があった。本発明はこれらの課題をかんがみてなされたものである。
すなわち本発明の目的は電極上でイオン伝導度に優れたSEIを形成することができサイクル特性及び出力特性に優れた電気化学デバイスを得ることができる電池用添加剤を提供することである。
However, among the additives described in Patent Documents 1 to 3, VC and FEC form SEI at the negative electrode, but cannot form good SEI at the positive electrode, and PS is said to form good SEI at the positive electrode. However, the effect is not sufficient. In addition, the vinyl ether compound described in Patent Document 4 is cationically polymerizable, so SEI is formed at the positive electrode, but SEI with low ion conductivity is excessively formed, so that the resistance increases, resulting in output characteristics and battery characteristics at low temperatures. There was a problem of being inferior. Although the compound having a polymerizable unsaturated bond and a urethane bond described in Patent Document 5 is effective in improving the cycle characteristics, there is a problem that the output characteristics do not have an improving effect. The present invention has been made in view of these problems.
That is, an object of the present invention is to provide an additive for a battery that can form SEI excellent in ion conductivity on an electrode and can obtain an electrochemical device excellent in cycle characteristics and output characteristics.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、本発明に到達した。すなわち本発明は、3〜5個の原子で構成され、電気陰性度が3以上である原子を2〜4個有し、少なくとも1個の非重合性二重結合を有する原子団(X)及びイオン解離性官能基(b)を有し、重合性不飽和結合を有さない化合物(A)を含有する電池用添加剤(B);該電池用添加剤(B)を含有する電極;該電池用添加剤(B)を含有する電解液;該電極及び該電解液のうち少なくとも一方を有する電気化学デバイスである。  As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have reached the present invention. That is, the present invention comprises an atomic group (X) composed of 3 to 5 atoms, having 2 to 4 atoms having an electronegativity of 3 or more, and having at least one non-polymerizable double bond, and A battery additive (B) containing a compound (A) having an ion dissociative functional group (b) and having no polymerizable unsaturated bond; an electrode containing the battery additive (B); An electrolytic solution containing the battery additive (B); an electrochemical device having at least one of the electrode and the electrolytic solution.

本発明の電池用添加剤(B)を含有する電極又は電解液を使用することで、電気化学デバイスのサイクル特性及び出力特性を改善することができる。  By using the electrode or electrolyte containing the battery additive (B) of the present invention, the cycle characteristics and output characteristics of the electrochemical device can be improved.

本発明の電池用添加剤(B)は、3〜5個の原子で構成され、電気陰性度が3以上である原子を2〜4個有し、少なくとも1個の非重合性二重結合を有する原子団(X)及びイオン解離性官能基(b)を有し、重合性不飽和結合を有さない化合物(A)を含有する。
化合物(A)は、1分子中に原子団(X)を2以上有していてもよい。化合物(A)が1分子中に原子団(X)を2以上有する場合、それらは全て同じであってもよく、異なっていてもよい。また、化合物(A)は、一分子中にイオン解離性官能基(b)を2以上有していてもよい。化合物(A)が1分子中にイオン解離性官能基(b)を2以上有する場合、それらは全て同じであってもよく、異なっていてもよい。
化合物(A)が1分子中に有するイオン解離性官能基(b)は、1〜5個が好ましく、1〜3個がより好ましい。
The additive for battery (B) of the present invention is composed of 3 to 5 atoms, has 2 to 4 atoms having an electronegativity of 3 or more, and has at least one non-polymerizable double bond. A compound (A) having an atomic group (X) and an ion dissociable functional group (b) and having no polymerizable unsaturated bond is contained.
The compound (A) may have two or more atomic groups (X) in one molecule. When the compound (A) has two or more atomic groups (X) in one molecule, they may all be the same or different. Moreover, the compound (A) may have two or more ion dissociable functional groups (b) in one molecule. When the compound (A) has two or more ion dissociable functional groups (b) in one molecule, they may all be the same or different.
1-5 are preferable and, as for the ion dissociative functional group (b) which a compound (A) has in 1 molecule, 1-3 are more preferable.

原子団(X)は、3〜5個の原子で構成され、電気陰性度が3以上である原子を2〜4個有し、少なくとも1個の非重合性二重結合を有する。
原子団(X)を構成する原子としては、典型元素が挙げられ、電池特性の観点から、水素原子、炭素原子、酸素原子、窒素原子、フッ素原子、硫黄原子、リン原子及び塩素原子が好ましく、水素原子、炭素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子及びリン原子がより好ましく、水素原子、炭素原子、酸素原子及び窒素原子が更に好ましい。原子団(X)を構成する原子は、1種であってもよく、2種以上であってもよく、2種以上の原子で構成されていることが好ましい。
The atomic group (X) is composed of 3 to 5 atoms, has 2 to 4 atoms having an electronegativity of 3 or more, and has at least one non-polymerizable double bond.
Examples of the atoms constituting the atomic group (X) include typical elements. From the viewpoint of battery characteristics, a hydrogen atom, a carbon atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a fluorine atom, a sulfur atom, a phosphorus atom, and a chlorine atom are preferable. A hydrogen atom, a carbon atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom and a phosphorus atom are more preferable, and a hydrogen atom, a carbon atom, an oxygen atom and a nitrogen atom are still more preferable. The atoms constituting the atomic group (X) may be one kind, two or more kinds, and preferably composed of two or more kinds of atoms.

原子団(X)を構成する原子は、3〜5個であるが、電池特性の観点から3個であることが好ましい。  The number of atoms constituting the atomic group (X) is 3 to 5, but is preferably 3 from the viewpoint of battery characteristics.

原子団(X)における電気陰性度が3以上の原子としては、酸素原子、窒素原子、フッ素原子及び塩素原子が挙げられ、これらのうちサイクル特性の観点から酸素原子及び窒素原子が好ましい。  Examples of the atom having an electronegativity of 3 or more in the atomic group (X) include an oxygen atom, a nitrogen atom, a fluorine atom and a chlorine atom, and among these, an oxygen atom and a nitrogen atom are preferable from the viewpoint of cycle characteristics.

原子団(X)における電気陰性度が3以上の原子の数は、2〜4であるが、電池特性等の観点から、2であることが好ましい。  The number of atoms having an electronegativity of 3 or more in the atomic group (X) is 2 to 4, and is preferably 2 from the viewpoint of battery characteristics and the like.

尚、電気陰性度とは原子が電子をひきつける傾向を表すもので、本発明においてはPaulingにより定義された電気陰性度を意味し、Paulingにより定義された電気陰性度の値はL.Pauling著「The Nature of the Chemical Bond」(1960)に記載されている。
非水電解液二次電池等の電気化学デバイスに用いられる活物質には酸素原子等の極性の高い原子が含まれているため、電子が偏って存在している部分が存在する。本発明の電池用添加剤(B)が有する電気陰性度の大きい原子(電気陰性度が3以上の原子)と活物質の電子が偏った部分とが相互作用することで本発明の電池用添加剤(B)が活物質へ吸着することによって高出力特性等が発現すると考えられる。
Electronegativity represents the tendency of atoms to attract electrons. In the present invention, it means the electronegativity defined by Pauling, and the value of electronegativity defined by Pauling is L.P. It is described in "The Nature of the Chemical Bond" (1960) by Pauling.
Since active materials used in electrochemical devices such as non-aqueous electrolyte secondary batteries contain highly polar atoms such as oxygen atoms, there are portions where electrons are biased. The battery additive (B) of the present invention interacts with an atom having a high electronegativity (an atom having an electronegativity of 3 or more) and an electron-biased portion of the active material. It is considered that high output characteristics and the like are manifested by adsorption of the agent (B) to the active material.

化合物(A)は重合性不飽和結合を有さない。重合性不飽和結合を有すると電極上においてSEIが形成されるため、SEIの膜厚が増加して電極抵抗が上昇するという問題点が生じるためである。
本発明における重合性不飽和結合とは、炭素−炭素二重結合、炭素−炭素三重結合及び炭素−窒素三重結合を意味する。
重合性不飽和結合を有する官能基の具体例としてはアリル基、メチルアリル基、ジメチルアリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、プロパルギル基、シアノ基、及びスチリル基等が挙げられる。なお、炭素−炭素二重結合のうち、芳香族化合物を構成する炭素−炭素二重結合は本発明で言う重合性不飽和結合に含まれない。
Compound (A) does not have a polymerizable unsaturated bond. This is because, when a polymerizable unsaturated bond is present, SEI is formed on the electrode, which causes a problem that the film thickness of SEI increases and the electrode resistance increases.
The polymerizable unsaturated bond in the present invention means a carbon-carbon double bond, a carbon-carbon triple bond, and a carbon-nitrogen triple bond.
Specific examples of the functional group having a polymerizable unsaturated bond include allyl group, methylallyl group, dimethylallyl group, acryloyl group, methacryloyl group, propargyl group, cyano group, and styryl group. In addition, the carbon-carbon double bond which comprises an aromatic compound among carbon-carbon double bonds is not contained in the polymerizable unsaturated bond said by this invention.

原子団(X)の好ましいものとしては、下記化学式(1)〜(5)のいずれかで表される基(結合)が挙げられる。本発明においては、原子団(X)が下記化学式(1)〜(5)のいずれかで表される少なくとも1種の基であることが好ましい。

Figure 2015163254
Figure 2015163254
Figure 2015163254
Figure 2015163254
Figure 2015163254
Preferable examples of the atomic group (X) include groups (bonds) represented by any of the following chemical formulas (1) to (5). In the present invention, the atomic group (X) is preferably at least one group represented by any one of the following chemical formulas (1) to (5).
Figure 2015163254
Figure 2015163254
Figure 2015163254
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Figure 2015163254

化学式(1)で表される原子団は、アミド基、ウレタン基、ウレア基、アロファネート基及びビウレット基等に含まれる。
アミド基はカルボキシル基とアミノ基との脱水縮合反応により生成することができ、ウレタン基はイソシアネート基と水酸基との付加反応により生成することができ、ウレア基はイソシアネート基と水との反応及びイソシアネート基とアミノ基又はイミノ基との反応によって生成することができ、アロファネート基はウレタン基に更にイソシアネート基が付加反応することで生成することができ、ビウレット基はウレア基に更にイソシアネート基が付加反応することで生成することができる。
The atomic group represented by the chemical formula (1) is included in an amide group, a urethane group, a urea group, an allophanate group, a biuret group, and the like.
The amide group can be generated by a dehydration condensation reaction between a carboxyl group and an amino group, the urethane group can be generated by an addition reaction between an isocyanate group and a hydroxyl group, and a urea group is a reaction between an isocyanate group and water and an isocyanate. Can be generated by the reaction of a group with an amino group or an imino group, an allophanate group can be generated by an addition reaction of an isocyanate group to a urethane group, and a biuret group can be an addition reaction of an isocyanate group to a urea group. Can be generated.

化学式(2)で表される原子団は、エステル基に含まれ、カルボキシル基と水酸基との脱水縮合反応及び酸無水物基への水酸基の開環付加反等で生成することができる。  The atomic group represented by the chemical formula (2) is contained in the ester group, and can be generated by a dehydration condensation reaction between a carboxyl group and a hydroxyl group, a ring-opening addition reaction of the hydroxyl group to an acid anhydride group, or the like.

化学式(3)で表される原子団は、スルフィドを酸化剤で酸化反応することで生成することができる。  The atomic group represented by the chemical formula (3) can be generated by oxidizing the sulfide with an oxidizing agent.

化学式(4)で表される原子団は、リン酸と水酸基との脱水縮合反応及びリン酸塩化物と水酸基とを縮合反応することで生成することができる。  The atomic group represented by the chemical formula (4) can be generated by a dehydration condensation reaction between phosphoric acid and a hydroxyl group and a condensation reaction between a phosphate compound and a hydroxyl group.

化学式(5)で表される原子団は、イソシアネート基に含まれ、1級アミンをホスゲンと反応させることで生成することができる。  The atomic group represented by the chemical formula (5) is contained in the isocyanate group and can be generated by reacting a primary amine with phosgene.

化学式(1)〜(5)で表される各基は、例えば上記の反応により、化合物(A)に導入することができる。  Each group represented by the chemical formulas (1) to (5) can be introduced into the compound (A) by, for example, the above reaction.

原子団(X)として、前記化学式(1)で表される基は、下記一般式(6)で表される基で導入された基であることが好ましい。前記化学式(1)で表される基は、下記一般式(6)で表される基に含まれる基であることが好ましく、例えば、上記化学式(1)で表される基は、下記一般式(6)で表される基であるか、又は、下記一般式(6)で表される基の一部を構成することが好ましい。

Figure 2015163254
As the atomic group (X), the group represented by the chemical formula (1) is preferably a group introduced by a group represented by the following general formula (6). The group represented by the chemical formula (1) is preferably a group contained in the group represented by the following general formula (6). For example, the group represented by the chemical formula (1) is represented by the following general formula: It is preferable that it is a group represented by (6) or constitutes a part of a group represented by the following general formula (6).
Figure 2015163254

一般式(6)中、Rは水素原子又は炭素数1〜12の有機基である。
炭素数1〜12の有機基としては、炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基[炭素数1〜12の鎖状脂肪族炭化水素基(メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、1−メチルプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、1,2−ジメチルプロピル基、1−エチルプロピル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、1−エチル−1−メチルプロピル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基及びドデシル基等)、炭素数3〜12の脂環式炭化水素基(シクロヘキシル基及びシクロペンチル基等)]、炭素数6〜12の芳香族炭化水素基(ベンジル基、フェニル基、メチルフェニル基、ビフェニル基及びナフチル基等)及びこれらの水素原子がヘテロ原子を含む官能基(アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基及びアルキルチオ基等)により置換された基等が挙げられる。
これらのうち、電池出力特性の観点から、Rとしては水素原子及び炭素数1〜12の脂肪族炭化水素基が好ましく、水素原子及び炭素数1〜12の鎖状脂肪族炭化水素基がより好ましく、水素原子が更に好ましい。上記一般式(6)において、Rが水素原子である場合には、化学式(1)で表される基は、一般式(6)で表される基である。上記一般式(6)において、Rが炭素数1〜12の有機基である場合には、化学式(1)で表される基は、一般式(6)で表される基の一部を構成する。本発明における上記原子団(X)及びイオン解離性官能基(b)を有し、重合性不飽和結合を有さない化合物(A)の好ましい態様の一例として、上記一般式(6)で表される基及びイオン解離性官能基(b)を有し、重合性不飽和結合を有さない化合物が挙げられる。
In general formula (6), R is a hydrogen atom or a C1-C12 organic group.
Examples of the organic group having 1 to 12 carbon atoms include an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms [chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms (methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group). N-butyl group, 1-methylpropyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 2,2- Dimethylpropyl group, 1,2-dimethylpropyl group, 1-ethylpropyl group, n-hexyl group, isohexyl group, 3-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 1-methylpentyl group, 1,1-dimethylbutyl Group, 2,2-dimethylbutyl group, 1,1,2-trimethylpropyl group, 1-ethyl-1-methylpropyl group, heptyl group, octyl group, isooctyl group, 2-ethylhexyl group Xyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group and the like), alicyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms (such as cyclohexyl group and cyclopentyl group)], and aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms (benzyl group) , Phenyl groups, methylphenyl groups, biphenyl groups, naphthyl groups, etc.) and groups in which these hydrogen atoms are substituted with functional groups containing hetero atoms (amino groups, alkylamino groups, dialkylamino groups, alkylthio groups, etc.) Can be mentioned.
Among these, from the viewpoint of battery output characteristics, R is preferably a hydrogen atom and an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom and a chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms. A hydrogen atom is more preferable. In the general formula (6), when R is a hydrogen atom, the group represented by the chemical formula (1) is a group represented by the general formula (6). In the general formula (6), when R is an organic group having 1 to 12 carbon atoms, the group represented by the chemical formula (1) constitutes a part of the group represented by the general formula (6). To do. As an example of a preferable embodiment of the compound (A) having the atomic group (X) and the ion dissociative functional group (b) and having no polymerizable unsaturated bond in the present invention, the compound represented by the general formula (6) is used. And a compound having an ion dissociable functional group (b) and having no polymerizable unsaturated bond.

一般式(6)で表される基は、アミド基、ウレタン基、ウレア基、アロファネート基及びビウレット基等に含まれるが、中でもウレタン基、ウレア基、アロファネート基及びビウレット基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基に含まれる基であることが好ましく、ウレタン基及びウレア基からなる群より選択される少なくとも1つの基に含まれる基であることが更に好ましい。本発明における原子団(X)として、ウレタン基及びウレア基が好ましい。
化合物(A)は、ウレタン基、ウレア基、アロファネート基及びビウレット基からなる群より選択される少なくとも1種の基を有することが好ましく、ウレタン基及び/又はウレア基を有することがより好ましく、ウレタン基又はウレア基を有することが更に好ましい。
The group represented by the general formula (6) is included in an amide group, a urethane group, a urea group, an allophanate group, a biuret group, and the like, and is selected from the group consisting of a urethane group, a urea group, an allophanate group, and a biuret group. It is preferably a group contained in at least one group, and more preferably a group contained in at least one group selected from the group consisting of a urethane group and a urea group. As the atomic group (X) in the present invention, a urethane group and a urea group are preferable.
The compound (A) preferably has at least one group selected from the group consisting of a urethane group, a urea group, an allophanate group and a biuret group, more preferably has a urethane group and / or a urea group. More preferably, it has a group or a urea group.

本発明における化合物(A)が有するイオン解離性官能基(b)は化合物(A)が溶解する溶媒中で陽イオンと陰イオンとに解離することが出来る1価の官能基であり、イオン解離性官能基(b)として好ましいものとしては下記一般式(7)で表されるもの及びウレタン基においてN上の水素原子が1価の金属イオンで置換されたものが挙げられる。イオン解離性官能基(b)は、より好ましくは下記一般式(7)で表される基である。

Figure 2015163254
The ion dissociable functional group (b) of the compound (A) in the present invention is a monovalent functional group capable of dissociating into a cation and an anion in a solvent in which the compound (A) is dissolved. Preferred examples of the functional group (b) include those represented by the following general formula (7) and those in which the hydrogen atom on N in the urethane group is substituted with a monovalent metal ion. The ion dissociative functional group (b) is more preferably a group represented by the following general formula (7).
Figure 2015163254

[式(7)中、Mは1価の金属イオンであり、Aは−CO 又はSO である。][In Formula (7), M is a monovalent metal ion, and A is —CO 2 or SO 3 . ]

一般式(7)中、Mは1価の金属イオンである。Mとしては電池の出力特性の観点から、リチウムイオン、ナトリウムイオン及びカリウムイオン等のアルカリ金属イオンが好ましく用いられる。Aは−CO 又はSO である。
ウレタン基においてN上の水素原子が1価の金属イオンで置換されたものにおいて、好ましい金属イオンとしては、一般式(7)中のMと同じものが挙げられる。
In general formula (7), M is a monovalent metal ion. M is preferably an alkali metal ion such as lithium ion, sodium ion or potassium ion from the viewpoint of the output characteristics of the battery. A is —CO 2 or SO 3 .
In the urethane group in which the hydrogen atom on N is substituted with a monovalent metal ion, preferred metal ions include the same as M in the general formula (7).

本発明における化合物(A)は、そのアクセプター数が1〜90であることが好ましい。  The compound (A) in the present invention preferably has 1 to 90 acceptors.

アクセプター数とは電子受容性を表す尺度であり、31P NMRのケミカルシフト値で評価することが出来る。
アクセプター数は、電子受容性の度合いをヘキサン等の非極性溶媒中に溶解したトリエチルホスフィンオキサイドの31P NMRのケミカルシフト値を0とし、1,2−ジクロロエタン中に溶解したトリエチルホスフィンオキサイド・五塩化アンチモン錯体の31P NMRのケミカルシフト値を100とした場合の相対値として表され、アクセプター数が大きいほど電子受容性が高いことを意味する。
有機溶剤及び水のアクセプター数は、N,N−ジメチルホルムアミド(16.0)、ベンゾニトリル(15.5)、アセトニトリル(18.9)、ジメチルスルホキシド(19.3)、ニトロメタン(20.5)、クロロホルム(23.1)、2−プロパノール(33.5)、エタノール(37.9)、メタノール(41.5)及び水(54.8)であり、V.グートマン(大瀧、岡田訳)「ドナーとアクセプター」(学会出版センター)に詳細が記載されている。
本発明における化合物(A)のアクセプター数は、以下の方法で求められる。ヘキサン等の非極性溶媒に化合物(A)を溶解した溶液中にトリエチルホスフィンオキサイドを溶解し、31P NMRを測定してトリエチルホスフィンオキサイド由来のケミカルシフト(δA)を記録する。ヘキサンに溶解したトリエチルホスフィンオキサイドの31P NMRのケミカルシフトをδ0とし、1,2−ジクロロエタンに溶解したトリエチルホスフィンオキサイド・五塩化アンチモン錯体の31P NMRのケミカルシフト値をδ100とし、下記式から化合物(A)のアクセプター数を計算する。
アクセプター数=(δA − δ0)÷(δ100 − δ0)×100
アクセプター数が大きいほど電子対受容性が高く、電極を構成する活物質との相互作用が大きい。
本発明において、アクセプター数を求めるためのNMRの測定は、市販の核磁気共鳴装置(例えばAVANCE−III、BRUKER社製等)を用い、化合物(A)をヘキサンに0.1重量%の濃度となるように溶解させ、さらにトリエチルホスフィンオキサイドを0.1重量%となるように溶解させた溶液を用いて行うことができる。
The number of acceptors is a scale representing electron acceptability, and can be evaluated by a chemical shift value of 31 P NMR.
The number of acceptors is triethylphosphine oxide pentachloride dissolved in 1,2-dichloroethane, with 31 P NMR chemical shift value of triethylphosphine oxide dissolved in nonpolar solvent such as hexane as 0. It is expressed as a relative value when the chemical shift value of 31 P NMR of the antimony complex is set to 100, and the larger the acceptor number, the higher the electron acceptability.
Acceptor numbers of organic solvent and water are N, N-dimethylformamide (16.0), benzonitrile (15.5), acetonitrile (18.9), dimethyl sulfoxide (19.3), nitromethane (20.5). , Chloroform (23.1), 2-propanol (33.5), ethanol (37.9), methanol (41.5) and water (54.8). Gutman (translated by Otsuki, Okada) “Donor and Acceptor” (Academic Publishing Center) provides details.
The number of acceptors of the compound (A) in the present invention is determined by the following method. Triethylphosphine oxide is dissolved in a solution obtained by dissolving the compound (A) in a nonpolar solvent such as hexane, and 31 P NMR is measured to record the chemical shift (δA) derived from triethylphosphine oxide. The chemical shift value of 31 P NMR of triethylphosphine oxide dissolved in hexane is δ0, and the chemical shift value of 31 P NMR of triethylphosphine oxide / antimony pentachloride complex dissolved in 1,2-dichloroethane is δ100. The number of acceptors in (A) is calculated.
Acceptor number = (δA−δ0) ÷ (δ100−δ0) × 100
The larger the number of acceptors, the higher the electron-accepting property and the greater the interaction with the active material constituting the electrode.
In the present invention, NMR measurement for determining the number of acceptors is performed using a commercially available nuclear magnetic resonance apparatus (for example, AVANCE-III, manufactured by BRUKER, etc.), and compound (A) is added to hexane at a concentration of 0.1% by weight. And a solution in which triethylphosphine oxide is dissolved so as to be 0.1% by weight can be used.

化合物(A)のアクセプター数は、活物質への吸着性及びサイクル特性等の観点から、1〜90であることが好ましく、2〜80がより好ましく、3〜70であることがさらに好ましい。  The number of acceptors of the compound (A) is preferably 1 to 90, more preferably 2 to 80, and still more preferably 3 to 70, from the viewpoints of the adsorptivity to the active material and cycle characteristics.

化合物(A)は、電池の出力特性の観点から、さらにアルキレンオキシ基(c)を有していることが好ましい。アルキレンオキシ基(c)としては炭素数2〜4のアルキレンオキシ基(エチレンオキシ基、1,2−プロピレンオキシ基、1,3−プロピレンオキシ基、1,2−ブチレンオキシ基及び1,4−ブチレンオキシ基)が挙げられる。中でも電池出力特性の観点からエチレンオキシ基が好ましい。
アルキレンオキシ基(c)は1個のアルキレンオキシ基で構成されていても、2個以上のアルキレンオキシ基が連続して結合して構成されていてもよく、電池出力特性の観点から、1個のアルキレンオキシ基又は2〜40個のアルキレンオキシ基が連続して結合して構成されていることが好ましく、3〜30個のアルキレンオキシ基が連続して結合して構成されていること更に好ましい。
2個以上のアルキレンオキシ基が連続して結合している場合、結合しているアルキレンオキシ基は1種であっても、2種以上であってもよい。2種以上のアルキレンオキシ基が連続して結合している場合の結合様式は、ランダム、ブロック又はその混合のいずれであってもよい。
The compound (A) preferably further has an alkyleneoxy group (c) from the viewpoint of the output characteristics of the battery. The alkyleneoxy group (c) is an alkyleneoxy group having 2 to 4 carbon atoms (ethyleneoxy group, 1,2-propyleneoxy group, 1,3-propyleneoxy group, 1,2-butyleneoxy group, and 1,4- Butyleneoxy group). Among these, an ethyleneoxy group is preferable from the viewpoint of battery output characteristics.
The alkyleneoxy group (c) may be composed of one alkyleneoxy group or may be composed of two or more alkyleneoxy groups bonded in series, and from the viewpoint of battery output characteristics, Of alkyleneoxy groups or 2 to 40 alkyleneoxy groups are preferably bonded together, more preferably 3 to 30 alkyleneoxy groups are bonded together. .
When two or more alkyleneoxy groups are successively bonded, the bonded alkyleneoxy groups may be one type or two or more types. When two or more kinds of alkyleneoxy groups are continuously bonded, the bonding mode may be random, block, or a mixture thereof.

アルキレンオキシ基(c)は以下で説明する一般式(8)又は一般式(10)の形態で化合物(A)に導入されていることが好ましい。つまり本発明における化合物(A)は、下記一般式(8)で表される基又は一般式(10)で表される基を有することが好ましい。  The alkyleneoxy group (c) is preferably introduced into the compound (A) in the form of the general formula (8) or general formula (10) described below. That is, the compound (A) in the present invention preferably has a group represented by the following general formula (8) or a group represented by the general formula (10).

化合物(A)は、原子団(X)及びイオン解離性官能基(b)を下記一般式(8)で表される構造単位として有することが好ましい。

Figure 2015163254
The compound (A) preferably has an atomic group (X) and an ion dissociable functional group (b) as a structural unit represented by the following general formula (8).
Figure 2015163254

[式(8)中、Rは炭素数2〜4のアルキレン基であり繰り返し単位中に含まれる複数のRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。Rは炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。jは0〜20の整数であり、M及びAは一般式(7)と同じである。Wは酸素原子又はイミノ基を表す。][In Formula (8), R 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and a plurality of R 1 contained in the repeating unit may be the same or different. R 2 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. j is an integer of 0 to 20, and M and A are the same as those in the general formula (7). W represents an oxygen atom or an imino group. ]

一般式(8)中、Rは炭素数2〜4のアルキレン基である。その具体例としてはエチレン基、1,2−プロピレン基、1,3−プロピレン基、1,2−、2,3−又は1,3−ブチレン基、テトラメチレン基が挙げられる。これらのうちRとして特に好ましいものはエチレン基及び1,2−プロピレン基である。jは、好ましくは0〜10の整数、より好ましくは0〜5の整数である。
は炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。その具体例としては、メチレン基、エチレン基、1,3−プロピレン基、1,2−プロピレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基及びデカメチレン基等が挙げられる。これらのうちエチレン基が好ましく用いられる。一般式(8)中のM及びAは一般式(7)におけるM及びAと同一のものが好ましく用いられる。
In the general formula (8), R 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. Specific examples thereof include ethylene group, 1,2-propylene group, 1,3-propylene group, 1,2-, 2,3- or 1,3-butylene group, and tetramethylene group. Of these, particularly preferred as R 1 are an ethylene group and a 1,2-propylene group. j is preferably an integer of 0 to 10, more preferably an integer of 0 to 5.
R 2 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Specific examples thereof include a methylene group, an ethylene group, a 1,3-propylene group, a 1,2-propylene group, a tetramethylene group, a hexamethylene group, and a decamethylene group. Of these, an ethylene group is preferably used. M and A in the general formula (8) are preferably the same as M and A in the general formula (7).

一般式(8)で表される構造単位が有する原子団(X)はウレタン基であり、イオン解離性官能基(b)は一般式(7)で表されるイオン解離性官能基である。  The atomic group (X) of the structural unit represented by the general formula (8) is a urethane group, and the ion dissociable functional group (b) is an ion dissociable functional group represented by the general formula (7).

本発明で用いられる化合物(A)として、下記一般式(9)で表される化合物が好ましく用いられる。

Figure 2015163254
As the compound (A) used in the present invention, a compound represented by the following general formula (9) is preferably used.
Figure 2015163254

[式(9)中、Rはイソシアネート化合物からイソシアネート基を除いた(m+n)価の残基であり、mは1〜4の整数であり、nは0〜3の整数である。mが1でありnが0である場合、Zは一般式(8)で表される基であり、mが1でありnが1〜3の整数である場合、Zは一般式(7)で表されるイオン解離性官能基又は一般式(8)で表される基であり、mが2以上の整数である場合、複数あるZは、それぞれ同一又は異なって、一般式(7)で表されるイオン解離性官能基、一般式(8)で表される基又はイソシアネート基であり、かつ複数あるZの少なくとも一つが一般式(7)で表されるイオン解離性官能基又は一般式(8)で表される基である。Wは酸素原子又はイミノ基を表し、Yは1価の有機基であり、重合性不飽和結合を有さない。nが2以上の整数である場合、複数含まれるYは同一であっても異なっていてもよい。][In Formula (9), R 3 is an (m + n) -valent residue obtained by removing an isocyanate group from an isocyanate compound, m is an integer of 1 to 4, and n is an integer of 0 to 3. When m is 1 and n is 0, Z is a group represented by the general formula (8). When m is 1 and n is an integer of 1 to 3, Z is a general formula (7). In the case where m is an integer of 2 or more, a plurality of Z's are the same or different and are each represented by the general formula (7). An ionic dissociative functional group represented by the general formula (8) or an isocyanate group, and at least one of a plurality of Zs represented by the general formula (7) It is group represented by (8). W represents an oxygen atom or an imino group, Y is a monovalent organic group, and has no polymerizable unsaturated bond. When n is an integer of 2 or more, a plurality of Ys may be the same or different. ]

一般式(9)中、Rはイソシアネート化合物からイソシアネート基を除いた(m+n)価の残基である。mは1〜4の整数であり、nは0〜3の整数である。
イソシアネート化合物の具体例としては炭素数2〜20のモノイソシアネート化合物(例えばエチルイソシアネート、ブチルイソシアネート、オクチルイソシアネート、ドデシルイソシアネート等)、炭素数4〜20のジイソシアネート化合物(例えばヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート及びこれらジイソシアネート化合物のアロファネート変性物等)、炭素数6〜30のトリイソシアネート化合物(例えばヘキサメチレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物のビウレット変性物、ヘキサメチレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物のイソシアヌレート変性物等)及びこれらのイソシアネート化合物の変性物が挙げられる。
In the general formula (9), R 3 is an (m + n) -valent residue obtained by removing an isocyanate group from an isocyanate compound. m is an integer of 1 to 4, and n is an integer of 0 to 3.
Specific examples of the isocyanate compound include monoisocyanate compounds having 2 to 20 carbon atoms (for example, ethyl isocyanate, butyl isocyanate, octyl isocyanate, dodecyl isocyanate, etc.), diisocyanate compounds having 4 to 20 carbon atoms (for example, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexyl). Methane diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, tolylene diisocyanate and allophanate modified products of these diisocyanate compounds, triisocyanate compounds having 6 to 30 carbon atoms (for example, biuret modified products of diisocyanate compounds such as hexamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate) Isocyanurates of diisocyanate compounds such as DOO-modified, etc.) and modified products of these isocyanates compounds.

一般式(9)中、Zは一般式(7)で表される基、一般式(8)で表される基又はイソシアネート基であり、少なくとも1つは一般式(7)又は(8)で表される基である。mが1でありnが0である場合、Zは一般式(8)で表される基であり、mが1でありnが1〜3の整数である場合、Zは一般式(7)で表されるイオン解離性官能基又は一般式(8)で表される基であり、mが2以上の整数である場合、複数あるZは、それぞれ同一又は異なって、一般式(7)で表されるイオン解離性官能基、一般式(8)で表される基又はイソシアネート基であり、かつ複数あるZの少なくとも一つが一般式(7)で表されるイオン解離性官能基又は一般式(8)で表される基である。mが2以上の整数であるとは、mが2〜4の整数であることを意味する。  In the general formula (9), Z is a group represented by the general formula (7), a group represented by the general formula (8), or an isocyanate group, and at least one is represented by the general formula (7) or (8). It is a group represented. When m is 1 and n is 0, Z is a group represented by the general formula (8). When m is 1 and n is an integer of 1 to 3, Z is a general formula (7). In the case where m is an integer of 2 or more, a plurality of Z's are the same or different and are each represented by the general formula (7). An ionic dissociative functional group represented by the general formula (8) or an isocyanate group, and at least one of a plurality of Zs represented by the general formula (7) It is group represented by (8). m being an integer of 2 or more means that m is an integer of 2 to 4.

Wは酸素原子又はイミノ基を表す。化合物(A)中にWが複数ある場合、複数あるWは同一であってもよく、異なっていてもよい。化合物(A)中にWが複数ある場合として、例えば、上記一般式(9)においてnが2又は3である場合;mが2以上であり複数あるZが一般式(8)で表される基である場合;nが1であり、Zの少なくとも一つが一般式(8)で表される基である場合等が挙げられる。  W represents an oxygen atom or an imino group. When there are a plurality of W in the compound (A), the plurality of Ws may be the same or different. As a case where there are a plurality of Ws in the compound (A), for example, when n is 2 or 3 in the above general formula (9); Z in which m is 2 or more and a plurality are represented by the general formula (8) A case where n is 1, and at least one of Z is a group represented by the general formula (8).

Yは1価の有機基であり、重合性不飽和結合を有さない。
Yの具体例としては炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、炭素数1〜20のフルオロアルキル基(例えばトリフルオロメチル基、パーフルオロシクロヘキシルメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基及び1H,1H,7H−ドデカフルオロヘプチル基等)及び下記一般式(10)で表される基等が挙げられる。
炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜20の鎖状脂肪族炭化水素基(メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、1−メチルプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、1,2−ジメチルプロピル基、1−エチルプロピル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、1−エチル−1−メチルプロピル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基及びドデシル基等)及び炭素数3〜20の脂環式炭化水素基(シクロヘキシル基及びシクロペンチル基等)等が挙げられる。
これらのうち電池特性の観点から炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基及び下記一般式(10)で表される基が好ましく用いられ、炭素数1〜20の鎖状脂肪族炭化水素基及び下記一般式(10)で表される基がより好ましく用いられる。

Figure 2015163254
Y is a monovalent organic group and does not have a polymerizable unsaturated bond.
Specific examples of Y include an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms (for example, a trifluoromethyl group, a perfluorocyclohexylmethyl group, and a 2,2,2-trifluoroethyl group). , 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group and 1H, 1H, 7H-dodecafluoroheptyl group, etc.) and groups represented by the following general formula (10).
Examples of the aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include a chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms (methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, 1-methyl group). Propyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, 1,2-dimethyl Propyl group, 1-ethylpropyl group, n-hexyl group, isohexyl group, 3-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 1-methylpentyl group, 1,1-dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group 1,1,2-trimethylpropyl group, 1-ethyl-1-methylpropyl group, heptyl group, octyl group, isooctyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl And alicyclic hydrocarbon groups having 3 to 20 carbon atoms (such as a cyclohexyl group and a cyclopentyl group).
Among these, from the viewpoint of battery characteristics, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and a group represented by the following general formula (10) are preferably used, and a chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms and A group represented by the following general formula (10) is more preferably used.
Figure 2015163254

[式(10)中、Rは炭素数2〜4のアルキレン基であり繰り返し単位中に含まれる複数のRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。kは1〜40の整数であり、R は炭素数1〜20の炭化水素基又はアセチル基である。][In formula (10), R4Is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms and a plurality of Rs contained in the repeating unit4May be the same or different. k is an integer of 1 to 40, and R 5Is a C1-C20 hydrocarbon group or acetyl group. ]

一般式(10)中、Rは炭素数2〜4のアルキレン基であり、複数個ある場合のRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。Rとしては前記のアルキレンオキシ基(c)で例示したものと同じものが挙げられ、好ましいものも同じである。Rとしては、エチレン基、1,2−プロピレン基、1,3−プロピレン基、1,2−ブチレン基及び1,4−ブチレン基が挙げられ、好ましくはエチレン基である。
は炭素数1〜20の炭化水素基又はアセチル基であり、炭素数1〜20の炭化水素基としては、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基[炭素数1〜20の鎖状脂肪族炭化水素基(メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、1−メチルプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、1,2−ジメチルプロピル基、1−エチルプロピル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、1−エチル−1−メチルプロピル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、1−プロピルへプチル基、ウンデシル基及びドデシル基等)、炭素数3〜20の脂環式炭化水素基(シクロヘキシル基及びシクロペンチル基等)]及び炭素数6〜20の芳香族炭化水素基(フェニル基、メチルフェニル基、ベンジル基及びナフチル基等)等が挙げられる。中でもRは、炭素数1〜20の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基がより好ましく、炭素数1〜20の鎖状脂肪族炭化水素基が更に好ましく、炭素数1〜10の鎖状脂肪族炭化水素基が特に好ましく、最も特に好ましくはメチル基、エチル基、イソプロピル基及び2−エチルヘキシル基である。
kは1〜40の整数であり、出力特性の観点から1〜20が好ましく、1〜15がより好ましく、1〜10が特に好ましい。
In General Formula (10), R 4 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and when there are a plurality of R 4 s , they may be the same or different. Examples of R 4 include the same ones as exemplified for the alkyleneoxy group (c), and preferred ones are also the same. Examples of R 4 include an ethylene group, a 1,2-propylene group, a 1,3-propylene group, a 1,2-butylene group, and a 1,4-butylene group, and an ethylene group is preferable.
R 5 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or an acetyl group, and the hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms [chain structure having 1 to 20 carbon atoms]. Aliphatic hydrocarbon group (methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, 1-methylpropyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, 1-methylbutyl Group, 2-methylbutyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, 1,2-dimethylpropyl group, 1-ethylpropyl group, n-hexyl group, isohexyl group, 3-methylpentyl group 2-methylpentyl group, 1-methylpentyl group, 1,1-dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 1,1,2-trimethylpropyl group, 1-ethyl-1-methylpro Pyryl group, heptyl group, octyl group, isooctyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group, 1-propylheptyl group, undecyl group, dodecyl group, etc.), alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms (Cyclohexyl group, cyclopentyl group, etc.)] and C6-C20 aromatic hydrocarbon groups (phenyl group, methylphenyl group, benzyl group, naphthyl group, etc.) and the like. Among them, R 5 is preferably a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, still more preferably a chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, A chain aliphatic hydrocarbon group of 1 to 10 is particularly preferable, and a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, and a 2-ethylhexyl group are particularly preferable.
k is an integer of 1 to 40, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 15 and particularly preferably 1 to 10 from the viewpoint of output characteristics.

化合物(A)の具体例としては以下の化合物が挙げられる。
一般式(9)で表される化合物であり、一般式(9)中のRがヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート又はジシクロヘキシルメタンジイソシアネートからイソシアネート基を除いた基であり、mが2であり、nが0であり、Zが一般式(8)で表される基であり、Zである一般式(8)中のRがメチレン基、エチレン基又は1,2−プロピレン基であり、jが0〜20であり、Rがエチレン基又は1,2−プロピレン基であり、Wが酸素原子又はイミノ基であり、AがSO であり、Mがリチウムイオンである化合物;
一般式(9)で表される化合物であり、一般式(9)中のRがヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート又はジシクロヘキシルメタンジイソシアネートからイソシアネート基を除いた基であり、mが1であり、nが1であり、Zが一般式(8)で表される基であり、Yが一般式(10)で表される基であり、Zである一般式(8)中のRがメチレン基、エチレン基又は1,2−プロピレン基であり、jが0〜20であり、Rがエチレン基又は1,2−プロピレン基であり、Yである一般式(10)中のkが1〜20であり、Rがエチレン基又は1,2−プロピレン基であり、Rが炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基(好ましくは炭素数1〜20の鎖状脂肪族炭化水素基)であり、Wが酸素原子又はイミノ基であり、AがSO であり、Mがリチウムイオンである化合物;
一般式(9)で表される化合物であり、一般式(9)中のRがヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート又はジシクロヘキシルメタンジイソシアネートからイソシアネート基を除いた基であり、mが1であり、nが1であり、Zが一般式(8)で表される基であり、Zである一般式(8)中のRがメチレン基、エチレン基又は1,2−プロピレン基であり、jが0〜20であり、Rがエチレン基又は1,2−プロピレン基であり、Yが炭素数1〜20のフルオロアルキル基であり、Wが酸素原子であり、AがSO であり、Mがリチウムイオンである化合物。
Specific examples of the compound (A) include the following compounds.
A compound represented by the general formula (9), wherein R 3 in the general formula (9) is a group obtained by removing an isocyanate group from hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate or dicyclohexylmethane diisocyanate, m is 2, n Is 0, Z is a group represented by the general formula (8), R 2 in the general formula (8) which is Z is a methylene group, an ethylene group or a 1,2-propylene group, and j is A compound of 0 to 20, R 1 is an ethylene group or a 1,2-propylene group, W is an oxygen atom or an imino group, A is SO 3 , and M is a lithium ion;
A compound represented by the general formula (9), wherein R 3 in the general formula (9) is a group obtained by removing an isocyanate group from hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate or dicyclohexylmethane diisocyanate, m is 1, n 1 is a group represented by the general formula (8), Y is a group represented by the general formula (10), and R 2 in the general formula (8), which is Z, is a methylene group. , Ethylene group or 1,2-propylene group, j is 0 to 20, R 1 is ethylene group or 1,2-propylene group, and k in the general formula (10) which is Y is 1 to 20, R 4 is an ethylene group or a 1,2-propylene group, and R 5 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms (preferably a chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms). W is an oxygen atom or imino In it, A is SO 3 - and is, compound M is lithium ion;
A compound represented by the general formula (9), wherein R 3 in the general formula (9) is a group obtained by removing an isocyanate group from hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate or dicyclohexylmethane diisocyanate, m is 1, n Is Z, Z is a group represented by the general formula (8), R 2 in the general formula (8) which is Z is a methylene group, an ethylene group or a 1,2-propylene group, and j is 0 to 20, R 1 is an ethylene group or a 1,2-propylene group, Y is a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, W is an oxygen atom, A is SO 3 , A compound in which M is a lithium ion.

化合物(A)の具体例として、以下の化合物も挙げられる。
一般式(9)で表される化合物であり、一般式(9)中のRがブチルイソシアネートからイソシアネート基を除いた基であり、mが1であり、nが0であり、Zが一般式(8)で表される基であり、Zである一般式(8)中のRがメチレン基、エチレン基又は1,2−プロピレン基であり、jが0〜20であり、Rがエチレン基又は1,2−プロピレン基であり、Wが酸素原子又はイミノ基であり、Aが−CO 又はSO であり、Mがリチウムイオン又はナトリウムイオンである化合物;
一般式(9)で表される化合物であり、一般式(9)中のRがヘキサメチレンジイソシアネートのビウレット変性物からイソシアネート基を除いた基であり、mが3であり、nが0であり、Zが一般式(8)で表される基であり、Zである一般式(8)中のRがメチレン基、エチレン基又は1,2−プロピレン基であり、jが0〜20であり、Rがエチレン基又は1,2−プロピレン基であり、Wが酸素原子であり、Aが−SO であり、Mがリチウムイオンである化合物;
一般式(9)で表される化合物であり、一般式(9)中のRがヘキサメチレンジイソシアネートからイソシアネート基を除いた基であり、mが1であり、nが1であり、Zが一般式(8)で表される基であり、Zである一般式(8)中のRがメチレン基、エチレン基又は1,2−プロピレン基であり、jが0〜20であり、Rがエチレン基又は1,2−プロピレン基であり、Yが炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基(好ましくは炭素数1〜20の鎖状脂肪族炭化水素基)であり、Wが酸素原子であり、AがSO であり、Mがリチウムイオンである化合物;
一般式(9)で表される化合物であり、一般式(9)中のRがイソホロンジイソシアネートからイソシアネート基を除いた基であり、mが2であり、nが0であり、Zが一般式(8)で表される基及びイソシアネート基であり、Zである一般式(8)中のRがメチレン基、エチレン基又は1,2−プロピレン基であり、jが0〜20であり、Rがエチレン基又は1,2−プロピレン基であり、Wが酸素原子であり、AがSO であり、Mがリチウムイオンである化合物等。
Specific examples of the compound (A) include the following compounds.
A compound represented by the general formula (9), wherein R 3 in the general formula (9) is a group obtained by removing an isocyanate group from butyl isocyanate, m is 1, n is 0, and Z is general. R 2 in the general formula (8) which is a group represented by the formula (8) and is Z is a methylene group, an ethylene group or a 1,2-propylene group, j is 0 to 20 and R 1 Is an ethylene group or a 1,2-propylene group, W is an oxygen atom or imino group, A is —CO 2 or SO 3 , and M is a lithium ion or a sodium ion;
A compound represented by the general formula (9), wherein R 3 in the general formula (9) is a group obtained by removing an isocyanate group from a biuret-modified product of hexamethylene diisocyanate, m is 3, and n is 0. There, Z is a group represented by the general formula (8), R 2 is a methylene group, an ethylene group or a 1,2-propylene group of the general formula (8) in a Z, j is 0 to 20 A compound in which R 1 is an ethylene group or a 1,2-propylene group, W is an oxygen atom, A is —SO 3 , and M is a lithium ion;
A compound represented by the general formula (9), wherein R 3 in the general formula (9) is a group obtained by removing an isocyanate group from hexamethylene diisocyanate, m is 1, n is 1, and Z is R 2 in the general formula (8), which is a group represented by the general formula (8), is a methylene group, an ethylene group or a 1,2-propylene group, j is 0 to 20, and R 1 is an ethylene group or 1,2-propylene group, Y is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms (preferably a chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms), and W is oxygen A compound that is an atom, A is SO 3 , and M is a lithium ion;
A compound represented by the general formula (9), wherein R 3 in the general formula (9) is a group obtained by removing an isocyanate group from isophorone diisocyanate, m is 2, n is 0, and Z is general. R 2 in the general formula (8) which is a group represented by the formula (8) and an isocyanate group and is Z is a methylene group, an ethylene group or a 1,2-propylene group, and j is 0 to 20 R 1 is an ethylene group or a 1,2-propylene group, W is an oxygen atom, A is SO 3 , and M is a lithium ion.

中でも、本発明における化合物(A)として、例えば、以下の化合物等が好ましい。
一般式(9)で表される化合物であり、一般式(9)中のRがイソホロンジイソシアネートからイソシアネート基を除いた基であり、mが2であり、nが0であり、2つあるZがそれぞれ一般式(8)で表される基であり、Zである一般式(8)中のRがエチレン基であり、jが0であり、Wが酸素原子又はイミノ基であり、AがSO であり、Mがリチウムイオンである化合物;
一般式(9)で表される化合物であり、一般式(9)中のRがイソホロンジイソシアネートからイソシアネート基を除いた基であり、mが1であり、nが1であり、Zが一般式(8)で表される基であり、Yが一般式(10)で表される基であり、Zである一般式(8)中のRがエチレン基であり、jが0であり、Yである一般式(10)中のkが1〜20でRがエチレン基又は1,2−プロピレン基であり、Rが炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基(好ましくは炭素数1〜20の鎖状脂肪族炭化水素基)であり、一般式(8)及び一般式(10)中のWが酸素原子又はイミノ基であり、AがSO であり、Mがリチウムイオンである化合物等。
Among these, as the compound (A) in the present invention, for example, the following compounds and the like are preferable.
A compound represented by the general formula (9), wherein R 3 in the general formula (9) is a group obtained by removing an isocyanate group from isophorone diisocyanate, m is 2, n is 0, and there are two. Z is a group represented by the general formula (8), R 2 in the general formula (8) which is Z is an ethylene group, j is 0, W is an oxygen atom or an imino group, A compound in which A is SO 3 and M is a lithium ion;
A compound represented by the general formula (9), wherein R 3 in the general formula (9) is a group obtained by removing an isocyanate group from isophorone diisocyanate, m is 1, n is 1, and Z is general. It is a group represented by the formula (8), Y is a group represented by the general formula (10), R 2 in the general formula (8) which is Z is an ethylene group, and j is 0. , Y in general formula (10) is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, R 4 is an ethylene group or a 1,2-propylene group, and R 5 is 1 to 20 carbon atoms (preferably carbon In the general formula (8) and the general formula (10), W is an oxygen atom or imino group, A is SO 3 , and M is lithium. Compounds that are ions.

本発明の電池用添加剤(B)が含有する化合物(A)のうち、原子団(X)としてウレタン基を有する化合物を製造する方法としては対応するイソシアネート化合物(c1)と一般式(7)で表される基を有するアルコール化合物(c21)を反応させる方法が挙げられる。反応は公知のウレタン化の手法により行うことが出来る。
本発明の電池用添加剤(B)が含有する化合物(A)のうち、原子団(X)としてウレア基を有する化合物を製造する方法としては上記アルコール化合物(c21)の代わりに一般式(7)で表される基を有するアミン化合物(c3)を反応させる方法が挙げられる。
Among the compounds (A) contained in the battery additive (B) of the present invention, as a method for producing a compound having a urethane group as the atomic group (X), the corresponding isocyanate compound (c1) and the general formula (7) The method of making the alcohol compound (c21) which has group represented by these react is mentioned. The reaction can be carried out by a known urethanization technique.
Among the compounds (A) contained in the battery additive (B) of the present invention, a method for producing a compound having a urea group as the atomic group (X) is represented by the general formula (7) instead of the alcohol compound (c21). And a method of reacting an amine compound (c3) having a group represented by

イソシアネート化合物(c1)として、モノイソシアネート化合物及びポリイソシアネート化合物が挙げられる。
イソシアネート化合物(c1)の具体例としては炭素数2〜20のモノイソシアネート化合物(例えばエチルイソシアネート、ブチルイソシアネート、オクチルイソシアネート、ドデシルイソシアネート等)、炭素数4〜20のジイソシアネート化合物(例えばヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等)、炭素数6〜30のトリイソシアネート化合物(例えばヘキサメチレンジイソシアネートのビウレット変性物、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性物等)及びこれらのイソシアネート化合物の変性物が挙げられる。
Examples of the isocyanate compound (c1) include a monoisocyanate compound and a polyisocyanate compound.
Specific examples of the isocyanate compound (c1) include monoisocyanate compounds having 2 to 20 carbon atoms (for example, ethyl isocyanate, butyl isocyanate, octyl isocyanate, dodecyl isocyanate, etc.), diisocyanate compounds having 4 to 20 carbon atoms (for example, hexamethylene diisocyanate and isophorone). Diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, etc.), C 6-30 triisocyanate compounds (for example, biuret-modified products of hexamethylene diisocyanate, isocyanurate-modified products of hexamethylene diisocyanate) and the like These are modified products of isocyanate compounds.

一般式(7)で表される基を有するアルコール(c21)の具体例としては炭素数1〜20のヒドロキシカルボン酸のアルカリ金属塩(グリコール酸リチウム及び乳酸リチウム等)又は炭素数1〜20のヒドロキシスルホン酸のアルカリ金属塩(イセチオン酸リチウム、イセチオン酸ナトリウム、イセチオン酸リチウム又はナトリウムのエチレンオキサイド1〜5モル付加物等)が挙げられる。これらのうちイセチオン酸リチウムが好ましく用いられる。一般式(7)で表される基を有するアミン(c31)の具体例としては2−アミノエタンスルホン酸のアルカリ金属塩が挙げられる。  Specific examples of the alcohol (c21) having a group represented by the general formula (7) include alkali metal salts of hydroxycarboxylic acids having 1 to 20 carbon atoms (such as lithium glycolate and lithium lactate) or those having 1 to 20 carbon atoms. Examples include alkali metal salts of hydroxysulfonic acid (such as lithium isethionate, sodium isethionate, lithium isethionate or sodium ethylene oxide 1 to 5 mol adduct). Of these, lithium isethionate is preferably used. Specific examples of the amine (c31) having a group represented by the general formula (7) include alkali metal salts of 2-aminoethanesulfonic acid.

化合物(A)を製造する方法において、一般式(7)で表される基を有さないその他のアルコール(c22)又はその他のアミン(c32)を併用することができる。その他のアルコール(c22)の具体例としてはカルボキシル基又はスルホ基を有さない炭素数1〜20の脂肪族アルコール(例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、オクタノール、ドデカノール及びオクタデカノール等)、カルボキシル基又はスルホ基を有さない炭素数1〜10の脂肪族アルコールのアルキレンオキサイド付加物(例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、オクタノール又はドデカノール等のアルコールのエチレンオキサイド1〜10モル付加物等)、炭素数1〜20のフルオロアルコール(例えばトリフルオロメタノール、パーフルオロシクロヘキシルメタノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール、1H,1H,7H−ドデカフルオロヘプタノール等)及び(ポリ)アルキレングリコール(例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、テトラエチレングリコール及びこれらのモノアルキルエーテル化物又はアセチル化物)等が挙げられる。その他のアミン(c32)の具体例としてはカルボキシル基又はスルホ基を有さない炭素数1〜20の脂肪族アミン(例えばメチルアミン、エチルアミン、ブチルアミン、オクチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ジオクチルアミン等)が挙げられる。  In the method for producing the compound (A), other alcohol (c22) or other amine (c32) having no group represented by the general formula (7) can be used in combination. Specific examples of the other alcohol (c22) include aliphatic alcohols having 1 to 20 carbon atoms having no carboxyl group or sulfo group (for example, methanol, ethanol, propanol, butanol, octanol, dodecanol and octadecanol), carboxyl An alkylene oxide adduct of an aliphatic alcohol having 1 to 10 carbon atoms having no group or sulfo group (for example, an ethylene oxide 1 to 10 mol adduct of an alcohol such as methanol, ethanol, propanol, butanol, octanol or dodecanol); C1-C20 fluoroalcohol (for example, trifluoromethanol, perfluorocyclohexylmethanol, 2,2,2-trifluoroethanol, 2,2,3,3-tetrafluoropropanol, 1H, 1H, 7H-dodo Perfluoro heptanol, etc.) and (poly) glycol (such as ethylene glycol, diethylene glycol, tetraethylene glycol and their monoalkyl etherified or acetylated), and the like. Specific examples of other amines (c32) include aliphatic amines having 1 to 20 carbon atoms having no carboxyl group or sulfo group (for example, methylamine, ethylamine, butylamine, octylamine, dimethylamine, diethylamine, dibutylamine, dioctyl). Amine).

本発明の電池用添加剤(B)は化合物(A)を必須成分として含有し、他の化合物を含有することができる。電池用添加剤(B)が含有していてもよい他の化合物としてはビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、エチレンサルファイト、プロピレンサルファイト、プロパンスルトン及びα−ブロモ−γ−ブチロラクトン等が挙げられる。これらは1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。
これらの他の化合物の含有量は、電池用添加剤(B)の重量を基準として、0〜50重量%であることが好ましく、含有しないことが更に好ましい。
The battery additive (B) of the present invention contains the compound (A) as an essential component and can contain other compounds. Other compounds that the battery additive (B) may contain include vinylene carbonate, fluoroethylene carbonate, chloroethylene carbonate, ethylene sulfite, propylene sulfite, propane sultone, and α-bromo-γ-butyrolactone. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
The content of these other compounds is preferably 0 to 50% by weight, more preferably not contained, based on the weight of the battery additive (B).

電池用添加剤(B)中における化合物(A)の含有量は、電池用添加剤(B)の重量を基準として、10〜100重量%であることが好ましく、更に好ましくは50〜100重量%であり、特に好ましいのは100重量%である。電池用添加剤(B)に含まれる化合物(A)は1種であってもよく、2種以上であってもよい。  The content of the compound (A) in the battery additive (B) is preferably 10 to 100% by weight, more preferably 50 to 100% by weight, based on the weight of the battery additive (B). Particularly preferred is 100% by weight. The compound (A) contained in the battery additive (B) may be one type or two or more types.

本発明において、電池とは二次電池(鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム電池及びニッケル水素電池)、リチウムイオンキャパシタ及び電気二重層キャパシタ等の電気化学デバイスを含むものとする。本発明の電池用添加剤(B)は、このような電気化学デバイスの電極、電解液等に添加される添加剤として好適に用いられる。  In the present invention, the battery includes electrochemical devices such as secondary batteries (lead storage batteries, nickel-cadmium batteries and nickel metal hydride batteries), lithium ion capacitors and electric double layer capacitors. The battery additive (B) of the present invention is suitably used as an additive to be added to the electrode, electrolyte solution and the like of such an electrochemical device.

本発明の電池用添加剤(B)を含有する電極も、本発明に包含される。
本発明の電極は、前記の電池用添加剤(B)を含有する電極であり、例えば電池用添加剤(B)、活物質(D)、結着剤(E)を含有する。必要に応じて導電助剤(F)を含有していても良い。
本発明の電極は電池用添加剤(B)、活物質(D)、結着剤(E)及び必要に応じて導電助剤(F)を溶媒に分散させてスラリーを得、該スラリーを集電体上に塗工して有機溶媒を乾燥させることで得ることができる。電池用添加剤(B)、活物質(D)、結着剤(E)、溶媒及び導電助剤(F)は、いずれも1種又は2種以上用いることができる。
An electrode containing the battery additive (B) of the present invention is also included in the present invention.
The electrode of this invention is an electrode containing the said battery additive (B), for example, contains the battery additive (B), an active material (D), and a binder (E). You may contain the conductive support agent (F) as needed.
In the electrode of the present invention, a battery additive (B), an active material (D), a binder (E) and, if necessary, a conductive additive (F) are dispersed in a solvent to obtain a slurry, and the slurry is collected. It can be obtained by coating on an electric body and drying the organic solvent. The battery additive (B), active material (D), binder (E), solvent and conductive additive (F) can be used alone or in combination of two or more.

活物質(D)としては、電池の電極の活物質として使用できるものであればよいが、二次電池の電極に用いられる負極活物質及び正極活物質が好ましい。
負極活物質としてはリチウムイオン電池用負極活物質(D1)がさらに好ましい。また、リチウムイオン電池用負極活物質(D1)にリチウムをドーピングすることによりリチウムイオンキャパシタ用負極が得られる。
リチウムイオン電池用負極活物質(D1)としては、黒鉛、アモルファス炭素、高分子化合物焼成体(例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの)、コークス類(例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス)、炭素繊維、導電性高分子(例えばポリアセチレン及びポリピロール)、スズ、シリコン、及び金属合金(例えばリチウム−スズ合金、リチウム−シリコン合金、リチウム−アルミニウム合金及びリチウム−アルミニウム−マンガン合金等)等が挙げられる。
また、正極活物質として好ましいものとしてはリチウムイオン電池用正極活物質(D2)及びリチウムイオンキャパシタ用正極活物質(D3)が挙げられる。
リチウムイオン電池用正極活物質(D2)としてはリチウムと遷移金属との複合酸化物(例えばLiCoO、LiNiO、LiMnO及びLiMn)、遷移金属酸化物(例えばMnO及びV)、遷移金属硫化物(例えばMoS及びTiS)、及び導電性高分子(例えばポリアニリン、ポリフッ化ビニリデン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン及びポリカルバゾール)等が挙げられる。
リチウムイオンキャパシタ用正極活物質(D3)としては活性炭、炭素繊維及び導電性高分子(例えばポリアセチレン及びポリピロール)等が挙げられる。
The active material (D) may be any material that can be used as an active material for a battery electrode, but a negative electrode active material and a positive electrode active material used for an electrode of a secondary battery are preferable.
As a negative electrode active material, the negative electrode active material (D1) for lithium ion batteries is more preferable. Moreover, the negative electrode for lithium ion capacitors is obtained by doping lithium into the negative electrode active material (D1) for lithium ion batteries.
Examples of the negative electrode active material (D1) for lithium ion batteries include graphite, amorphous carbon, polymer compound fired bodies (for example, those obtained by firing and carbonizing phenol resin and furan resin), cokes (for example, pitch coke, needle coke, and the like). Petroleum coke), carbon fibers, conductive polymers (eg, polyacetylene and polypyrrole), tin, silicon, and metal alloys (eg, lithium-tin alloys, lithium-silicon alloys, lithium-aluminum alloys, and lithium-aluminum-manganese alloys). Etc.
Moreover, as a preferable thing as a positive electrode active material, the positive electrode active material (D2) for lithium ion batteries and the positive electrode active material (D3) for lithium ion capacitors are mentioned.
Examples of the positive electrode active material (D2) for lithium ion batteries include composite oxides of lithium and transition metals (eg, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 ), transition metal oxides (eg, MnO 2 and V 2 O). 5 ), transition metal sulfides (eg, MoS 2 and TiS 2 ), and conductive polymers (eg, polyaniline, polyvinylidene fluoride, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, poly-p-phenylene, and polycarbazole).
Examples of the positive electrode active material (D3) for the lithium ion capacitor include activated carbon, carbon fiber, and conductive polymer (for example, polyacetylene and polypyrrole).

結着剤(E)としては、デンプン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン及びポリプロピレン等の高分子化合物が挙げられる。  Examples of the binder (E) include polymer compounds such as starch, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, polyvinyl pyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, and polypropylene.

本発明の電極が任意成分として含有する導電助剤(F)としては、カーボンブラック類(例えばカーボンブラック、アセチレンブラック、ケチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック及びサーマルブラック)及び金属粉末(例えばアルミニウム粉及びニッケル粉)、導電性金属酸化物(例えば酸化亜鉛及び酸化チタン)等が挙げられる。  The conductive auxiliary agent (F) contained in the electrode of the present invention as an optional component includes carbon blacks (for example, carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and thermal black) and metal powder ( Examples thereof include aluminum powder and nickel powder) and conductive metal oxides (for example, zinc oxide and titanium oxide).

本発明の電極を調製する際に用いる溶媒としては水、N−メチルピロリドン、アセトン及びトルエン等が挙げられる。  Examples of the solvent used when preparing the electrode of the present invention include water, N-methylpyrrolidone, acetone and toluene.

本発明の電極における活物質(D)、結着剤(E)、電池用添加剤(B)の合計重量に基づく活物質(D)、結着剤(E)、電池用添加剤(B)及び導電助剤(F)のそれぞれの好ましい含有量は以下の通りである。  Active material (D), binder (E), battery additive (B) based on total weight of active material (D), binder (E), battery additive (B) in electrode of the present invention And preferable content of each of conductive aid (F) is as follows.

本発明の電極における活物質(D)の含有量は、電池容量の観点から好ましくは70〜98重量%であり、更に好ましくは90〜98重量%である。
結着剤(E)の含有量は、電池容量の観点から好ましくは0.5〜29重量%であり、更に好ましくは1〜10重量%である。
電池用添加剤(B)の含有量は、充放電サイクル特性、電池容量及び高温貯蔵特性の観点から、好ましくは0.01〜10重量%、更に好ましくは0.05〜1重量%である。
導電助剤(F)の含有量は、電池出力の観点から、好ましくは0〜29重量%であり、更に好ましくは1〜10重量%である。
The content of the active material (D) in the electrode of the present invention is preferably 70 to 98% by weight, more preferably 90 to 98% by weight from the viewpoint of battery capacity.
The content of the binder (E) is preferably 0.5 to 29% by weight, more preferably 1 to 10% by weight from the viewpoint of battery capacity.
The content of the battery additive (B) is preferably 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.05 to 1% by weight, from the viewpoints of charge / discharge cycle characteristics, battery capacity, and high-temperature storage characteristics.
The content of the conductive auxiliary agent (F) is preferably 0 to 29% by weight, more preferably 1 to 10% by weight, from the viewpoint of battery output.

本発明の電池用添加剤(B)を含有する電解液も、本発明に包含される。
本発明の電解液は、前記の電池用添加剤(B)を含有する電解液であり、電池用添加剤(B)、電解質(G)及び非水溶媒(H)を含有することが好ましい。電池用添加剤(B)、電解質(G)及び非水溶媒(H)は、いずれも1種又は2種以上用いることができる。
本発明の電解液は、例えば、電池用添加剤(B)及び電解質(G)を非水溶媒(H)に溶解させることにより得ることができる。
An electrolytic solution containing the battery additive (B) of the present invention is also encompassed by the present invention.
The electrolytic solution of the present invention is an electrolytic solution containing the battery additive (B), and preferably contains the battery additive (B), the electrolyte (G), and the nonaqueous solvent (H). The battery additive (B), the electrolyte (G) and the non-aqueous solvent (H) can be used alone or in combination of two or more.
The electrolytic solution of the present invention can be obtained, for example, by dissolving the battery additive (B) and the electrolyte (G) in a nonaqueous solvent (H).

電解質(G)としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、LiPF、LiBF、LiSbF、LiAsF及びLiClO等の無機酸のリチウム塩;LiN(CFSO、LiN(CSO及びLiC(CFSO等の有機酸のリチウム塩が挙げられる。これらの内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのはLiPFである。The electrolyte (G), normal is can be used such as those used in the electrolytic solution, for example, LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAsF 6 , and lithium salts of inorganic acids LiClO 4, etc.; LiN (CF 3 Examples include lithium salts of organic acids such as SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 . Among these, LiPF 6 is preferable from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics.

非水溶媒(H)としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。  As the non-aqueous solvent (H), those used in ordinary electrolytes can be used, for example, lactone compounds, cyclic or chain carbonates, chain carboxylates, cyclic or chain ethers, phosphoric acid Esters, nitrile compounds, amide compounds, sulfones, sulfolanes, and the like and mixtures thereof can be used.

非水溶媒(H)の内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは環状又は鎖状炭酸エステルである。
環状炭酸エステルの具体例としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート及びブチレンカーボネート等が挙げられる。
鎖状炭酸エステルの具体例としては、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート及びジ−n−プロピルカーボネート等が挙げられる。
Of the non-aqueous solvents (H), cyclic or chain carbonates are preferred from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics.
Specific examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, and the like.
Specific examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, and di-n-propyl carbonate.

本発明の電解液における電池用添加剤(B)、電解質(G)及び非水溶媒(H)の合計重量に基づく電池用添加剤(B)、電解質(G)及び非水溶媒(H)のそれぞれ好ましい含有量は以下の通りである。  Battery additive (B), electrolyte (G) and non-aqueous solvent (H) based on the total weight of battery additive (B), electrolyte (G) and non-aqueous solvent (H) in the electrolytic solution of the present invention Each preferable content is as follows.

電池用添加剤(B)の含有量は、充放電サイクル特性、電池容量及び高温貯蔵特性の観点から、好ましくは0.01〜10重量%、更に好ましくは0.05〜1重量%である。
電解液中の電解質(G)の含有量は、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましくは0.1〜30重量%であり、更に好ましくは0.5〜20重量%である。
非水溶媒(H)の含有量は、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましくは60〜99重量%であり、更に好ましくは85〜95重量%である。
The content of the battery additive (B) is preferably 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.05 to 1% by weight, from the viewpoints of charge / discharge cycle characteristics, battery capacity, and high-temperature storage characteristics.
The content of the electrolyte (G) in the electrolytic solution is preferably 0.1 to 30% by weight, and more preferably 0.5 to 20% by weight from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics.
The content of the non-aqueous solvent (H) is preferably 60 to 99% by weight and more preferably 85 to 95% by weight from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics.

本発明の電解液は、更に過充電防止剤、脱水剤及び容量安定化剤等の添加剤を含有してもよい。以下の添加剤各成分の含有量は、電池用添加剤(B)、電解質(G)及び非水溶媒(H)の合計重量に基づくものである。  The electrolytic solution of the present invention may further contain additives such as an overcharge inhibitor, a dehydrating agent and a capacity stabilizer. The content of each of the following additive components is based on the total weight of the battery additive (B), the electrolyte (G), and the nonaqueous solvent (H).

過充電防止剤としては、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン及びt−アミルベンゼン等の芳香族化合物等が挙げられる。過充電防止剤の使用量は、通常0〜5重量%、好ましくは0.5〜3重量%である。  Examples of the overcharge inhibitor include biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, aromatic compounds such as cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, and t-amylbenzene. The usage-amount of an overcharge inhibiting agent is 0-5 weight% normally, Preferably it is 0.5-3 weight%.

脱水剤としては、ゼオライト、シリカゲル及び酸化カルシウム等が挙げられる。脱水剤の使用量は、通常0〜5重量%、好ましくは0.5〜3重量%である。  Examples of the dehydrating agent include zeolite, silica gel and calcium oxide. The usage-amount of a dehydrating agent is 0-5 weight% normally, Preferably it is 0.5-3 weight%.

容量安定化剤としては、フルオロエチレンカーボネート、無水コハク酸、1−メチル−2−ピペリドン、ヘプタン及びフルオロベンゼン等が挙げられる。容量安定化剤の使用量は、通常0〜5重量%、好ましくは0.5〜3重量%である。  Examples of the capacity stabilizer include fluoroethylene carbonate, succinic anhydride, 1-methyl-2-piperidone, heptane, and fluorobenzene. The usage-amount of a capacity | capacitance stabilizer is 0-5 weight% normally, Preferably it is 0.5-3 weight%.

本発明の電極及び電解液のうち少なくとも一方を有する電気化学デバイスも、本発明に包含される。本発明の電気化学デバイスは、好ましくはリチウムイオン電池又はリチウムイオンキャパシタである。
本発明の電極及び電解液は、二次電池等の電気化学デバイスに好適に用いられるが、中でもリチウムイオン電池及びリチウムイオンキャパシタの電極及び電解液として好適に用いられる。
本発明の電極及び/又は電解液を有するリチウムイオン電池も本発明に包含される。本発明の電極及び/又は電解液を有するリチウムイオンキャパシタも本発明に包含される。
An electrochemical device having at least one of the electrode and the electrolytic solution of the present invention is also included in the present invention. The electrochemical device of the present invention is preferably a lithium ion battery or a lithium ion capacitor.
The electrode and the electrolytic solution of the present invention are preferably used for electrochemical devices such as secondary batteries, but are particularly preferably used as electrodes and electrolytic solutions for lithium ion batteries and lithium ion capacitors.
Lithium ion batteries having the electrode and / or electrolyte of the present invention are also encompassed by the present invention. A lithium ion capacitor having the electrode and / or electrolyte of the present invention is also encompassed by the present invention.

本発明のリチウムイオン電池は、正極、負極及びセパレータを収納した電池缶内に電解液を注入して電池缶を密封する際に、正極又は負極として本発明の電極を用いるか、電解液に本発明の電解液を用いるか、又はこれらの併用により得られる。  The lithium ion battery of the present invention uses the electrode of the present invention as the positive electrode or the negative electrode when the electrolyte is injected into the battery can containing the positive electrode, the negative electrode, and the separator to seal the battery can. It can be obtained by using the electrolytic solution of the invention or a combination thereof.

リチウムイオン電池におけるセパレータとしては、ポリエチレン又はポリプロピレン製フィルムの微多孔膜、多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンとの多層フィルム、ポリエステル繊維、アラミド繊維及びガラス繊維等からなる不織布並びにこれらの表面にシリカ、アルミナ及びチタニア等のセラミック微粒子を付着させたものが挙げられる。  As a separator in a lithium ion battery, a microporous film made of polyethylene or polypropylene film, a multilayer film of porous polyethylene film and polypropylene, a nonwoven fabric made of polyester fiber, aramid fiber, glass fiber, etc., and silica, alumina on the surface thereof And those having ceramic fine particles such as titania attached thereto.

リチウムイオン電池における電池缶としては、ステンレススチール、鉄、アルミニウム及びニッケルメッキスチール等の金属材料を用いることができるが、電池用途に応じてプラスチック材料を用いることもできる。また電池缶は、用途に応じて円筒型、コイン型、角型又はその他任意の形状にすることができる。  As the battery can in the lithium ion battery, metal materials such as stainless steel, iron, aluminum and nickel-plated steel can be used, but plastic materials can also be used depending on the battery application. Further, the battery can can be formed into a cylindrical shape, a coin shape, a square shape, or any other shape depending on the application.

本発明のリチウムイオンキャパシタは、本発明のリチウムイオン電池の基本構成において、正極をリチウムイオンキャパシタ用の正極に代え、電池缶をキャパシタ缶に代えることにより得られる。キャパシタ缶の材質及び形状としては、電池缶で例示したものと同様のものが挙げられる。  The lithium ion capacitor of the present invention can be obtained by replacing the positive electrode with a positive electrode for a lithium ion capacitor and replacing the battery can with a capacitor can in the basic configuration of the lithium ion battery of the present invention. Examples of the material and shape of the capacitor can include the same as those exemplified for the battery can.

以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、%は重量%、部は重量部を示す。  EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, this invention is not limited to these. Hereinafter, unless otherwise specified, “%” represents “% by weight” and “parts” represents “parts by weight”.

<製造例1>
温度計、加熱冷却装置、撹拌機及び滴下ボンベを備えた耐圧反応容器に、4−デカノール158部及び水酸化カリウム1.3部を投入し、窒素置換後密閉し100℃に昇温した後3mmHgまで減圧し1時間攪拌した。ついで150℃まで昇温し、圧力が0.5MPaG(ゲージ圧)以下になるように調整しながらエチレンオキサイド440部を5時間かけて滴下後同温度で3時間熟成し、4−デカノールのエチレンオキサイド10モル付加物を得た。
<Production Example 1>
Into a pressure-resistant reaction vessel equipped with a thermometer, a heating / cooling device, a stirrer and a dropping cylinder, 158 parts of 4-decanol and 1.3 parts of potassium hydroxide were placed, sealed with nitrogen, sealed, heated to 100 ° C., and then 3 mmHg. And the mixture was stirred for 1 hour. Next, the temperature was raised to 150 ° C., 440 parts of ethylene oxide was added dropwise over 5 hours while adjusting the pressure to be 0.5 MPaG (gauge pressure) or less, and then aged at the same temperature for 3 hours to obtain ethylene oxide of 4-decanol. A 10 molar adduct was obtained.

<製造例2>
温度計、加熱冷却装置、撹拌機及び滴下ボンベを備えた耐圧反応容器に、イセチオン酸リチウム132部及び水酸化カリウム1.3部を投入し、窒素置換後密閉し100℃に昇温した後3mmHgまで減圧し1時間攪拌した。ついで150℃まで昇温し、圧力が0.5MPaG以下になるように調整しながらエチレンオキサイド88部を5時間かけて滴下後同温度で3時間熟成し、イセチオン酸リチウムのエチレンオキサイド2モル付加物を得た。
<Production Example 2>
A pressure-resistant reaction vessel equipped with a thermometer, a heating / cooling device, a stirrer, and a dropping cylinder was charged with 132 parts of lithium isethionate and 1.3 parts of potassium hydroxide, sealed with nitrogen, sealed, heated to 100 ° C., and then 3 mmHg And the mixture was stirred for 1 hour. Next, the temperature was raised to 150 ° C., 88 parts of ethylene oxide was added dropwise over 5 hours while adjusting the pressure to be 0.5 MPaG or less, and then aged for 3 hours at the same temperature to give an ethylene oxide 2 mol adduct of lithium isethionate. Got.

<実施例1>
化合物(A−1)の合成
撹拌機、温度計及び冷却管を取り付けたフラスコに、イセチオン酸リチウム8.1部、ブチルイソシアネート5.8部、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)100部及びトリス(2−エチルヘキサン酸)ビスマス0.1部を仕込み80℃で8時間加熱した。DMFを減圧(1.3kPa)下に除去し、下記化学式(11)で示される化合物(A−1)12.5部を得た。化合物(A−1)を電池用添加剤(B−1)とした。

Figure 2015163254
<Example 1>
Synthesis of Compound (A-1) In a flask equipped with a stirrer, a thermometer and a condenser tube, 8.1 parts of lithium isethionate, 5.8 parts of butyl isocyanate, 100 parts of N, N-dimethylformamide (DMF) and Tris 0.1 parts of (2-ethylhexanoic acid) bismuth was charged and heated at 80 ° C. for 8 hours. DMF was removed under reduced pressure (1.3 kPa) to obtain 12.5 parts of compound (A-1) represented by the following chemical formula (11). The compound (A-1) was used as the battery additive (B-1).
Figure 2015163254

<実施例2>
化合物(A−2)の合成
ブチルイソシアネート5.8部をヘキサメチレンジイソシアネート4.9部に変更したこと以外は実施例1と同様にして行い下記化学式(12)で示される化合物(A−2)10.0部を得た。化合物(A−2)を電池用添加剤(B−2)とした。

Figure 2015163254
<Example 2>
Synthesis of Compound (A-2) Compound (A-2) represented by the following chemical formula (12) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 5.8 parts of butyl isocyanate was changed to 4.9 parts of hexamethylene diisocyanate. 10.0 parts were obtained. The compound (A-2) was used as the battery additive (B-2).
Figure 2015163254

<実施例3>
化合物(A−3)の合成
ブチルイソシアネート5.8部をヘキサメチレンジイソシアネートのビウレット変性物9.7部に変更したこと以外は実施例1と同様にして行い下記化学式(13)で示される化合物(A−3)16.8部を得た。化合物(A−3)を電池用添加剤(B−3)とした。

Figure 2015163254
<Example 3>
Synthesis of Compound (A-3) A compound represented by the following chemical formula (13) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 5.8 parts of butyl isocyanate was changed to 9.7 parts of a biuret-modified product of hexamethylene diisocyanate. A-3) 16.8 parts were obtained. The compound (A-3) was used as the battery additive (B-3).
Figure 2015163254

<実施例4>
化合物(A−4)の合成
イセチオン酸リチウム8.1部をイセチオン酸ナトリウム9.1部に変更したこと以外は実施例1と同様にして行い下記化学式(14)で示される化合物(A−4)13.5部を得た。化合物(A−4)を電池用添加剤(B−4)とした。

Figure 2015163254
<Example 4>
Synthesis of Compound (A-4) Compound (A-4) represented by the following chemical formula (14) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 8.1 parts of lithium isethionate was changed to 9.1 parts of sodium isethionate. ) 13.5 parts were obtained. The compound (A-4) was used as the battery additive (B-4).
Figure 2015163254

<実施例5>
化合物(A−5)の合成
イセチオン酸リチウム8.1部をグリコール酸リチウム5.0部に変更したこと以外は実施例1と同様にして行い下記化学式(15)で示される化合物(A−5)8.2部を得た。化合物(A−5)を電池用添加剤(B−5)とした。

Figure 2015163254
<Example 5>
Synthesis of Compound (A-5) Compound (A-5) represented by the following chemical formula (15) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 8.1 parts of lithium isethionate was changed to 5.0 parts of lithium glycolate. ) 8.2 parts were obtained. The compound (A-5) was used as the battery additive (B-5).
Figure 2015163254

<実施例6>
化合物(A−6)の合成
イセチオン酸リチウム8.1部をイセチオン酸リチウム7.7部に変更し、ブチルイソシアネート5.8部をヘキサメチレンジイソシアネート9.8部に変更し、更にメタノール1.9部を用いたこと以外は実施例1と同様にして行い下記化学式(16)で示される化合物(A−6)16.1部を得た。化合物(A−6)を電池用添加剤(B−6)とした。

Figure 2015163254
<Example 6>
Synthesis of Compound (A-6) 8.1 parts of lithium isethionate was changed to 7.7 parts of lithium isethionate, 5.8 parts of butyl isocyanate was changed to 9.8 parts of hexamethylene diisocyanate, and methanol 1.9 was further changed. Except having used a part, it carried out similarly to Example 1 and obtained 16.1 parts of compounds (A-6) shown by following Chemical formula (16). The compound (A-6) was used as the battery additive (B-6).
Figure 2015163254

<実施例7>
化合物(A−7)の合成
メタノール1.9部をトリフルオロエタノール5.8部に変更したこと以外は実施例6と同様にして行い下記化学式(17)で表される化合物(A−7)22.1部を得た。化合物(A−7)を電池用添加剤(B−7)とした。

Figure 2015163254
<Example 7>
Synthesis of Compound (A-7) Compound (A-7) represented by the following chemical formula (17) was prepared in the same manner as in Example 6 except that 1.9 parts of methanol was changed to 5.8 parts of trifluoroethanol. 22.1 parts were obtained. The compound (A-7) was used as an additive for batteries (B-7).
Figure 2015163254

<実施例8>
化合物(A−8)の合成
メタノール1.9部をテトラエチレングリコールモノメチルエーテル12.1部に変更したこと以外は実施例6と同様にして行い下記化学式(18)で表される化合物(A−8)27.5部を得た。化合物(A−8)を電池用添加剤(B−8)とした。

Figure 2015163254
<Example 8>
Synthesis of Compound (A-8) Compound (A-) represented by the following chemical formula (18) was prepared in the same manner as in Example 6 except that 1.9 parts of methanol was changed to 12.1 parts of tetraethylene glycol monomethyl ether. 8) 27.5 parts were obtained. The compound (A-8) was used as the battery additive (B-8).
Figure 2015163254

<実施例9>
化合物(A−9)の合成
メタノール1.9部を製造例1で製造した4−デカノールのエチレンオキサイド10モル付加物35.1部に変更したこと以外は実施例6と同様にして行い下記化学式(19)で表される化合物(A−9)50.5部を得た。化合物(A−9)を電池用添加剤(B−9)とした。

Figure 2015163254
<Example 9>
Synthesis of Compound (A-9) The reaction was carried out in the same manner as in Example 6 except that 1.9 parts of methanol was changed to 35.1 parts of 4-decanol ethylene oxide 10 mol adduct produced in Production Example 1, and the following chemical formula 50.5 parts of compound (A-9) represented by (19) was obtained. Compound (A-9) was designated as battery additive (B-9).
Figure 2015163254

<実施例10>
化合物(A−10)の合成
イセチオン酸リチウム7.7部を製造例2で製造したイセチオン酸リチウムのエチレンオキサイド2モル付加物12.8部に変更したこと以外は実施例6と同様にして行い下記化学式(20)で表される化合物(A−10)21.5部を得た。化合物(A−10)を電池用添加剤(B−10)とした。

Figure 2015163254
<Example 10>
Synthesis of Compound (A-10) Performed in the same manner as in Example 6 except that 7.7 parts of lithium isethionate was changed to 12.8 parts of ethylene oxide 2 mol adduct of lithium isethionate prepared in Production Example 2. 21.5 parts of compound (A-10) represented by the following chemical formula (20) was obtained. The compound (A-10) was used as an additive for batteries (B-10).
Figure 2015163254

<実施例11>
化合物(A−11)の合成
イセチオン酸リチウム8.1部をタウリンのリチウム塩7.6部に変更したこと以外は実施例1と同様にして行い下記化学式(21)で示される化合物(A−11)16.1部を得た。化合物(A−11)を電池用添加剤(B−11)とした。

Figure 2015163254
<Example 11>
Synthesis of Compound (A-11) Compound (A-) represented by the following chemical formula (21) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 8.1 parts of lithium isethionate was changed to 7.6 parts of lithium salt of taurine. 11) 16.1 parts were obtained. The compound (A-11) was used as the battery additive (B-11).
Figure 2015163254

<実施例12>
化合物(A−12)の合成
イセチオン酸リチウム8.1部をイセチオン酸リチウム3.8部とタウリンのリチウム塩3.8部に変更し、ヘキサメチレンジイソシアネート4.9部をイソホロンジイソシアネート6.5部に変更したこと以外は実施例1と同様にして行い下記化学式(22)で示される化合物(A−12)13.2部を得た。化合物(A−12)を電池用添加剤(B−12)とした。

Figure 2015163254
<Example 12>
Synthesis of Compound (A-12) 8.1 parts of lithium isethionate was changed to 3.8 parts of lithium isethionate and 3.8 parts of lithium salt of taurine, and 4.9 parts of hexamethylene diisocyanate was 6.5 parts of isophorone diisocyanate. Except having changed into, it carried out similarly to Example 1 and obtained 13.2 parts of compounds (A-12) shown by following Chemical formula (22). The compound (A-12) was used as the battery additive (B-12).
Figure 2015163254

<実施例13>
化合物(A−13)の合成
イセチオン酸リチウム8.1部をイセチオン酸リチウム3.9部に変更し、ヘキサメチレンジイソシアネート4.9部をイソホロンジイソシアネート6.5部に変更したこと以外は実施例1と同様にして行い下記化学式(23)で示される化合物(A−13)13.2部を得た。化合物(A−13)を電池用添加剤(B−13)とした。

Figure 2015163254
<Example 13>
Synthesis of Compound (A-13) Example 1 except that 8.1 parts of lithium isethionate was changed to 3.9 parts of lithium isethionate and 4.9 parts of hexamethylene diisocyanate was changed to 6.5 parts of isophorone diisocyanate. In the same manner as above, 13.2 parts of a compound (A-13) represented by the following chemical formula (23) was obtained. Compound (A-13) was designated as battery additive (B-13).
Figure 2015163254

<実施例14>
化合物(A−13)の合成
イセチオン酸リチウム8.1部をイセチオン酸リチウム3.9部とジエチレングリコールモノメチルエーテル3.5部に変更し、ヘキサメチレンジイソシアネート4.9部をイソホロンジイソシアネート6.5部に変更した以外は実施例1と同様にして行い下記化学式(24)で示される化合物(A−14)12.5部を得た。化合物(A−14)を電池用添加剤(B−14)とした。

Figure 2015163254
<Example 14>
Synthesis of Compound (A-13) 8.1 parts of lithium isethionate was changed to 3.9 parts of lithium isethionate and 3.5 parts of diethylene glycol monomethyl ether, and 4.9 parts of hexamethylene diisocyanate was changed to 6.5 parts of isophorone diisocyanate. Except having changed, it carried out similarly to Example 1 and obtained 12.5 parts of compounds (A-14) shown by following Chemical formula (24). Compound (A-14) was designated as battery additive (B-14).
Figure 2015163254

<比較例1>
イセチオン酸リチウム8.1部をメタノール2.0部に変更したこと以外は実施例1と同様にして行い下記化学式(25)で示される化合物(A’−1)5.6部を得た。化合物(A’−1)を比較用添加剤(B’−1)とした。

Figure 2015163254
<Comparative Example 1>
Except having changed 8.1 parts of lithium isethionate to 2.0 parts of methanol, it carried out similarly to Example 1 and obtained 5.6 parts of compounds (A'-1) shown by following Chemical formula (25). Compound (A′-1) was used as comparative additive (B′-1).
Figure 2015163254

<比較例2>
ビニレンカーボネートを化合物(A’−2)とした。化合物(A’−2)を比較用添加剤(B’−2)とした。
<Comparative example 2>
Vinylene carbonate was used as the compound (A′-2). The compound (A′-2) was used as a comparative additive (B′-2).

<比較例3>
フルオロエチレンカーボネートを化合物(A’−3)とした。化合物(A’−3)を比較用添加剤(B’−3)とした。
<Comparative Example 3>
Fluoroethylene carbonate was used as compound (A′-3). The compound (A′-3) was used as a comparative additive (B′-3).

<比較例4>
1,3−プロパンスルトンを化合物(A’−4)とした。化合物(A’−4)を比較用添加剤(B’−4)とした。
<Comparative example 4>
1,3-propane sultone was used as compound (A′-4). The compound (A′-4) was used as a comparative additive (B′-4).

実施例の電池用添加剤(B)及び比較例の比較用添加剤(B’)を表1にまとめる。  Table 1 summarizes the battery additive (B) of the example and the comparative additive (B ') of the comparative example.

Figure 2015163254
Figure 2015163254

<実施例15〜44及び比較例5〜13>
リチウムイオン電池、電極及び電解液の評価
上記電池用添加剤(B)又は比較用添加剤(B’)を表2に示した配合部数で含有するリチウムイオン電池用電極又はリチウムイオン電池用電解液を下記の方法で作製し、該電極又は該電解液を使用して下記の方法でリチウムイオン電池を作製した。
以下の方法で充放電サイクル特性、低温放電特性及び出力特性を評価した結果を表2に示した。
<Examples 15 to 44 and Comparative Examples 5 to 13>
Evaluation of Lithium Ion Battery, Electrode and Electrolyte Solution Lithium Ion Battery Electrode or Lithium Ion Battery Electrolyte Containing the above-mentioned Battery Additive (B) or Comparative Additive (B ′) in the Number of Parts shown in Table 2 Was produced by the following method, and a lithium ion battery was produced by the following method using the electrode or the electrolytic solution.
Table 2 shows the results of evaluation of charge / discharge cycle characteristics, low temperature discharge characteristics, and output characteristics by the following methods.

Figure 2015163254
Figure 2015163254

[リチウムイオン電池用正極の作製]
LiCoO粉末90.0部、ケチェンブラック[シグマアルドリッチ(株)製]5部、ポリフッ化ビニリデン[シグマアルドリッチ(株)製]5部及び表2に示した部数の電池用添加剤(B)又は比較用添加剤(B’)を乳鉢で充分に混合した後、1−メチル−2−ピロリドン[東京化成工業(株)製]70.0部を添加し、更に乳鉢で充分に混合してスラリーを得た。得られたスラリーを、大気中でワイヤーバーを用いて厚さ20μmのアルミニウム電解箔上の片面に塗布し、80℃で1時間乾燥させた後、更に減圧下(1.3kPa)、80℃で2時間乾燥して、15.95mmφに打ち抜き、実施例15〜44及び比較例5〜13のリチウムイオン電池用正極を作製した。
[Production of positive electrode for lithium ion battery]
90.0 parts of LiCoO 2 powder, 5 parts of Ketjen black [manufactured by Sigma Aldrich Co., Ltd.], 5 parts of polyvinylidene fluoride [manufactured by Sigma Aldrich Co., Ltd.] and the number of parts of the battery additive (B) shown in Table 2 Alternatively, after thoroughly mixing the additive for comparison (B ′) in a mortar, 70.0 parts of 1-methyl-2-pyrrolidone [manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.] is added, and further mixed well in a mortar. A slurry was obtained. The obtained slurry was applied to one side of an aluminum electrolytic foil having a thickness of 20 μm using a wire bar in the air, dried at 80 ° C. for 1 hour, and further under reduced pressure (1.3 kPa) at 80 ° C. It was dried for 2 hours and punched out to 15.95 mmφ to produce positive electrodes for lithium ion batteries of Examples 15 to 44 and Comparative Examples 5 to 13.

[リチウムイオン電池用負極の作製]
平均粒子径約8〜12μmの黒鉛粉末92.5部、ポリフッ化ビニリデン7.5部、1−メチル−2−ピロリドン[東京化成工業(株)製]200部及び表2に示した部数の電池用添加剤(B)を乳鉢で充分に混合しスラリーを得た。得られたスラリーを、大気中でワイヤーバーを用いて厚さ20μmの銅箔の片面に塗布し、80℃で1時間乾燥させた後、更に減圧下(1.3kPa)、80℃で2時間乾燥して、16.15mmφに打ち抜き、プレス機で厚さ30μmにして実施例15〜44及び比較例5〜13のリチウムイオン電池用負極を作製した。
[Production of negative electrode for lithium ion battery]
92.5 parts of graphite powder having an average particle size of about 8 to 12 μm, 7.5 parts of polyvinylidene fluoride, 200 parts of 1-methyl-2-pyrrolidone [manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.] and the number of parts shown in Table 2 The additive (B) was thoroughly mixed in a mortar to obtain a slurry. The obtained slurry was applied to one side of a 20 μm-thick copper foil in the air using a wire bar, dried at 80 ° C. for 1 hour, and further under reduced pressure (1.3 kPa) at 80 ° C. for 2 hours. It dried, stamped to 16.15 mmphi, and 30-micrometer-thick with the press, the negative electrodes for lithium ion batteries of Examples 15-44 and Comparative Examples 5-13 were produced.

[リチウムイオン電池用電解液の調製]
エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒(体積比率1:1)87.5部に、表2に示した部数で電池用添加剤(B)又は比較用添加剤(B’)を配合し、そこに12重量%となるように電解質としてのLiPFを溶解させ、実施例15〜44及び比較例5〜13のリチウムイオン電池用電解液を調製した。
[Preparation of electrolyte for lithium ion battery]
The battery additive (B) or comparative additive (B ′) is blended in 87.5 parts of a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio 1: 1) in the number of parts shown in Table 2, LiPF 6 as an electrolyte was dissolved so as to be 12% by weight to prepare electrolyte solutions for lithium ion batteries of Examples 15 to 44 and Comparative Examples 5 to 13.

[リチウムイオン電池の作製]
2032型コインセル内の両端に、実施例15〜44及び比較例5〜13の正極及び負極をそれぞれの塗布面が向き合うように配置して、電極間にセパレータ(ポリプロピレン製不織布)を挿入し、リチウムイオン電池用セルを作製した。上記で調製した実施例15〜44及び比較例5〜13のリチウムイオン電池用電解液を作製したセルに注液密封し、実施例15〜44及び比較例5〜13のリチウムイオン電池を作製した。得られたリチウムイオン電池について、以下の方法で充放電サイクル特性、低温放電特性及び出力特性を評価した。
[Production of lithium-ion batteries]
The positive electrode and the negative electrode of Examples 15 to 44 and Comparative Examples 5 to 13 are arranged at both ends in the 2032 type coin cell so that the coated surfaces face each other, and a separator (polypropylene nonwoven fabric) is inserted between the electrodes, and lithium An ion battery cell was produced. The cells prepared in Examples 15 to 44 and Comparative Examples 5 to 13 were prepared by injecting and sealing the cells, and lithium ion batteries of Examples 15 to 44 and Comparative Examples 5 to 13 were produced. . The obtained lithium ion battery was evaluated for charge / discharge cycle characteristics, low temperature discharge characteristics, and output characteristics by the following methods.

<充放電サイクル特性の評価>
室温のもと、充放電測定装置「バッテリーアナライザー1470型」[東陽テクニカ(株)製]を用いて、0.1Cの電流で電圧4.3Vまで充電し、10分間の休止後、0.1Cの電流で電池電圧を3.0Vまで放電し、この充放電を繰り返した。このときの初回充電時の電池容量と50サイクル目充電時の電池容量とを測定し、下記式から充放電サイクル特性を算出した。数値が大きい程、充放電サイクル特性が良好であることを示す。
充放電サイクル特性(%)=(50サイクル目充電時の電池容量/初回充電時の電池容量)×100
<Evaluation of charge / discharge cycle characteristics>
Using a charge / discharge measuring device “Battery Analyzer 1470” [manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.] at room temperature, the battery was charged to a voltage of 4.3 V with a current of 0.1 C, and after a pause of 10 minutes, 0.1 C The battery voltage was discharged to 3.0 V with the current of and this charge / discharge was repeated. At this time, the battery capacity at the first charge and the battery capacity at the 50th cycle charge were measured, and charge / discharge cycle characteristics were calculated from the following formula. It shows that charging / discharging cycling characteristics are so favorable that a numerical value is large.
Charging / discharging cycle characteristics (%) = (battery capacity at the 50th cycle charge / battery capacity at the first charge) × 100

<低温放電特性の評価>
充放電測定装置「バッテリーアナライザー1470型」[東陽テクニカ(株)製]を用いて、25℃の恒温槽中0.1Cの電流で電圧4.3Vまで充電し、10分間の休止後、0.1Cの電流で電圧3.0Vまで放電し、この充放電を5回繰り返した。5回目の放電容量を初回放電容量とした。さらに0.1Cの電流で電圧4.3Vまで充電したのち、−20℃の恒温槽中で0.1Cの電流で電圧3.0Vまで放電し、このときの放電容量を測定した。下記式から低温放電特性を算出した。数値が大きいほど、低温放電特性が良好であることを示す。
低温放電特性(%)=(−20℃での放電容量/初回放電容量)×100
<Evaluation of low-temperature discharge characteristics>
Using a charge / discharge measuring device “Battery Analyzer 1470 type” [manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.], the battery was charged to a voltage of 4.3 V with a current of 0.1 C in a thermostatic bath at 25 ° C. The battery was discharged at a current of 1 C to a voltage of 3.0 V, and this charge / discharge was repeated 5 times. The discharge capacity at the fifth time was defined as the initial discharge capacity. Furthermore, after charging to a voltage of 4.3 V with a current of 0.1 C, the battery was discharged to a voltage of 3.0 V with a current of 0.1 C in a constant temperature bath at −20 ° C., and the discharge capacity at this time was measured. Low temperature discharge characteristics were calculated from the following formula. It shows that a low-temperature discharge characteristic is so favorable that a numerical value is large.
Low temperature discharge characteristics (%) = (discharge capacity at −20 ° C./initial discharge capacity) × 100

<出力特性の評価>
室温のもと、充放電測定装置「バッテリーアナライザー1470型」[東陽テクニカ(株)製]を用いて、0.1Cの電流で電圧4.3Vまで充電し、10分間の休止後、0.1Cの電流で電圧を3.0Vまで放電し、放電容量(以下0.1C放電容量と記載)を測定した。次に0.1Cの電流で電圧4.3Vまで充電し、10分間の休止後、1Cの電流で電圧を3.0Vまで放電し容量(以下1C放電容量と記載)を測定し、下記式から1C放電時の容量維持率を算出した。数値が大きい程、出力特性が良好であることを示す。下記式から算出した1C放電時の容量維持率(%)を、出力特性(%)として表2に示した。
1C放電時の容量維持率(%)=(1C放電容量/0.1C放電容量)×100
<Evaluation of output characteristics>
Using a charge / discharge measuring device “Battery Analyzer 1470” [manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.] at room temperature, the battery was charged to a voltage of 4.3 V with a current of 0.1 C, and after a pause of 10 minutes, 0.1 C The voltage was discharged to 3.0 V at a current of, and the discharge capacity (hereinafter referred to as 0.1 C discharge capacity) was measured. Next, the battery is charged to a voltage of 4.3 V with a current of 0.1 C, and after a pause of 10 minutes, the voltage is discharged to 3.0 V with a current of 1 C, and the capacity (hereinafter referred to as 1 C discharge capacity) is measured. The capacity retention rate during 1C discharge was calculated. The larger the value, the better the output characteristics. The capacity retention rate (%) during 1C discharge calculated from the following formula is shown in Table 2 as output characteristics (%).
Capacity maintenance rate during 1 C discharge (%) = (1 C discharge capacity / 0.1 C discharge capacity) × 100

リチウムイオンキャパシタ及び電解液の評価
<実施例45〜58及び比較例14〜18>
上記電池用添加剤(B)又は比較用添加剤(B’)を表3に示した配合部数で含有するリチウムイオンキャパシタ用電解液を使用したリチウムイオンキャパシタを下記の方法で作製した。以下の方法で高電圧充放電サイクル特性及び出力特性を評価し、結果を表3に示した。
Evaluation of Lithium Ion Capacitor and Electrolyte <Examples 45 to 58 and Comparative Examples 14 to 18>
A lithium ion capacitor using the electrolyte for a lithium ion capacitor containing the battery additive (B) or comparative additive (B ′) in the number of parts shown in Table 3 was produced by the following method. High voltage charge / discharge cycle characteristics and output characteristics were evaluated by the following methods, and the results are shown in Table 3.

Figure 2015163254
Figure 2015163254

[リチウムイオンキャパシタ用電解液の作製]
プロピレンカーボネート87.5部に、表3に示した部数で電池用添加剤(B)又は比較用添加剤(B’)を配合し、そこに12重量%となるようにLiPFを溶解させ、電解液を調製した。
[Preparation of electrolyte for lithium ion capacitor]
The battery additive (B) or the comparative additive (B ′) was blended with 87.5 parts of propylene carbonate in the number of parts shown in Table 3, and LiPF 6 was dissolved so as to be 12% by weight, An electrolyte solution was prepared.

[リチウムイオンキャパシタ用正極の作製]
正極活物質として、アルカリ賦活法によって得られた比表面積が約2200m/gである活性炭を用いた。この活性炭粉末、アセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデンを、それぞれ重量比80:10:10の割合となるように混合し、この混合物を、溶媒である1−メチル−2−ピロリドン中に添加し、撹拌混合してスラリーを得た。このスラリーを、厚さ30μmのアルミニウム箔の上にドクターブレード法で塗布し、仮乾燥した後、電極サイズが20mm×30mmとなるように切り取った。電極の厚みは約50μmであった。セルの組み立て前には、真空中で120℃、10時間乾燥しリチウムイオンキャパシタ用の正極を作製した。
[Production of positive electrode for lithium ion capacitor]
As the positive electrode active material, activated carbon having a specific surface area of about 2200 m 2 / g obtained by an alkali activation method was used. The activated carbon powder, acetylene black, and polyvinylidene fluoride are mixed in a weight ratio of 80:10:10, and the mixture is added to 1-methyl-2-pyrrolidone as a solvent, followed by stirring and mixing. Thus, a slurry was obtained. This slurry was applied onto an aluminum foil having a thickness of 30 μm by a doctor blade method, temporarily dried, and then cut so that the electrode size was 20 mm × 30 mm. The electrode thickness was about 50 μm. Before assembling the cell, it was dried in a vacuum at 120 ° C. for 10 hours to produce a positive electrode for a lithium ion capacitor.

[リチウムイオンキャパシタ用負極の作製]
平均粒子径約8〜12μmの黒鉛粉末80部、アセチレンブラック10部、及びポリフッ化ビニリデン10部を混合し、この混合物を溶媒である1−メチル−2−ピロリドンに添加して撹拌混合し、スラリーを得た。このスラリーを、厚さ18μmの銅箔の上にドクターブレード法で塗布し、仮乾燥した後、電極サイズが20mm×30mmとなるように切り取った。電極の厚みは、約50μmであった。さらに真空中で120℃、5時間乾燥した。得られた電極と、リチウム金属箔を、セパレータ(ポリプロピレン製不織布)で挟んでビーカーセルにセットし、負極理論容量の約75%のリチウムイオンを約10時間かけて負極に吸蔵させ、リチウムイオンキャパシタ用負極を作製した。
[Production of negative electrode for lithium ion capacitor]
80 parts of graphite powder having an average particle size of about 8 to 12 μm, 10 parts of acetylene black, and 10 parts of polyvinylidene fluoride are mixed, and this mixture is added to 1-methyl-2-pyrrolidone as a solvent and mixed by stirring. Got. This slurry was applied onto a copper foil having a thickness of 18 μm by a doctor blade method and temporarily dried, and then cut so that the electrode size was 20 mm × 30 mm. The electrode thickness was about 50 μm. Further, it was dried in vacuum at 120 ° C. for 5 hours. The obtained electrode and lithium metal foil are sandwiched between separators (polypropylene nonwoven fabric) and set in a beaker cell, and about 75% of the negative electrode theoretical capacity of lithium ions is occluded in the negative electrode over about 10 hours. A negative electrode was prepared.

[キャパシタセルの組み立て]
上記のようにして得られた正極と負極の間に、セパレータ(ポリプロピレン製不織布)を挿入し、これに上記電解液を含浸させ、ポリプロピレンのアルミラミネートフィルムからなる収納ケースに入れて密封しリチウムイオンキャパシタセルを作製した。
リチウム二次電池の場合と同様に、上記の方法で充放電サイクル特性を評価し、以下の方法でキャパシタ出力特性を評価した。結果を表3に示した。
[Assembly of capacitor cell]
A separator (polypropylene nonwoven fabric) is inserted between the positive electrode and the negative electrode obtained as described above, impregnated with the above electrolytic solution, sealed in a storage case made of polypropylene aluminum laminate film, and lithium ion A capacitor cell was produced.
Similarly to the case of the lithium secondary battery, the charge / discharge cycle characteristics were evaluated by the above method, and the capacitor output characteristics were evaluated by the following method. The results are shown in Table 3.

<キャパシタ出力特性の評価>
充放電測定装置「バッテリーアナライザー1470型」[東陽テクニカ(株)製]を用いて、1Cの電流で電圧3.8Vまで充電し、10分間の休止後、1Cの電流で電圧を1.0Vまで放電し、放電容量(以下1C放電容量と記載)を測定した。次に1Cの電流で電圧3.8Vまで充電し、10分間の休止後、10Cの電流で電圧を2.0Vまで放電し容量(以下10C放電容量と記載)を測定し、下記式から10C放電時の容量維持率を算出した。数値が大きい程、出力特性が良好であることを示す。下記式から算出した10C放電時の容量維持率(%)を、出力特性(%)として表3に示した。
10C放電時の容量維持率(%)=(10C放電容量/1C放電容量)×100
<Evaluation of capacitor output characteristics>
Charge / discharge measuring device “Battery Analyzer 1470” [manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.] is charged to a voltage of 3.8 V with a current of 1 C, and after a pause of 10 minutes, the voltage is increased to 1.0 V with a current of 1 C. After discharging, the discharge capacity (hereinafter referred to as 1C discharge capacity) was measured. Next, the battery is charged to a voltage of 3.8 V with a current of 1 C, and after a pause of 10 minutes, the voltage is discharged to 2.0 V with a current of 10 C, and the capacity (hereinafter referred to as 10 C discharge capacity) is measured. The capacity retention rate was calculated. The larger the value, the better the output characteristics. The capacity retention ratio (%) at the time of 10 C discharge calculated from the following formula is shown in Table 3 as output characteristics (%).
Capacity maintenance rate during 10C discharge (%) = (10C discharge capacity / 1C discharge capacity) × 100

上記実施例15〜44及び比較例5〜13より本発明の電池用添加剤(B)を含有する電極及び/又は電解液を備えるリチウムイオン電池は充放電サイクル特性及び出力特性に優れていることが判った。これは充放電時に添加剤の分解が起こり、リチウムイオン伝導性に優れるSEIが形成されたためと考えられる。スルホ基又はカルボキシレート基を持たない比較用添加剤(B’−1)は効果がないことがわかった。また、従来から知られているビニレンカーボネートやフルオロエチレンカーボネートは電解液添加ではサイクル特性に若干の効果が認められるものの、出力特性が悪化していた。これはリチウムイオン伝導性に乏しいSEIが電極表面に形成されたためと考えられる。また分子中にアルキレンオキサイド骨格を有する電池用添加剤(B−8)〜(B−10)、(B−14)は低温放電特性において特に優れる効果を示した(実施例24〜26、30、38〜40、44)。これはアルキレンオキサイド骨格が存在するため低温におけるイオン伝導度が改善されたためと考えられる。
また実施例45〜58及び比較例14〜18から明らかなように本発明の電池用添加剤(B)はリチウムイオンキャパシタにおいても有効であることがわかった。
From Examples 15 to 44 and Comparative Examples 5 to 13, the lithium ion battery including the electrode and / or the electrolyte containing the battery additive (B) of the present invention is excellent in charge / discharge cycle characteristics and output characteristics. I understood. This is considered to be because SEI having excellent lithium ion conductivity was formed due to decomposition of the additive during charge and discharge. It was found that the comparative additive (B′-1) having no sulfo group or carboxylate group was ineffective. In addition, vinylene carbonate and fluoroethylene carbonate, which have been conventionally known, have a slight effect on the cycle characteristics when the electrolyte is added, but the output characteristics are deteriorated. This is presumably because SEI having poor lithium ion conductivity was formed on the electrode surface. Further, the battery additives (B-8) to (B-10) and (B-14) having an alkylene oxide skeleton in the molecule showed particularly excellent effects in low-temperature discharge characteristics (Examples 24-26 and 30, 38-40, 44). This is presumably because the ionic conductivity at low temperature was improved due to the presence of the alkylene oxide skeleton.
Further, as is clear from Examples 45 to 58 and Comparative Examples 14 to 18, it was found that the battery additive (B) of the present invention is also effective in lithium ion capacitors.

本発明の電池用添加剤(B)を使用した電極及び電解液は、リチウムイオン電池及びチウムイオンキャパシタ等の電気化学デバイス用に有用であり、特に電気自動車用リチウムイオン電池及びリチウムイオンキャパシタに好適である。また、本発明において開示した以外の電気化学デバイス(電気二重層キャパシタ、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、空気電池、アルカリ電池等)についても適用可能である。  The electrode and electrolyte solution using the battery additive (B) of the present invention are useful for electrochemical devices such as lithium ion batteries and lithium ion capacitors, and are particularly suitable for lithium ion batteries and lithium ion capacitors for electric vehicles. is there. Moreover, it is applicable also to electrochemical devices (electric double layer capacitor, nickel metal hydride battery, nickel cadmium battery, air battery, alkaline battery, etc.) other than those disclosed in the present invention.

Claims (15)

3〜5個の原子で構成され、電気陰性度が3以上である原子を2〜4個有し、少なくとも1個の非重合性二重結合を有する原子団(X)及びイオン解離性官能基(b)を有し、重合性不飽和結合を有さない化合物(A)を含有する電池用添加剤(B)。  An atomic group (X) having 2 to 4 atoms having 3 to 5 atoms, an electronegativity of 3 or more, and having at least one non-polymerizable double bond and an ion dissociative functional group A battery additive (B) comprising a compound (A) having (b) and having no polymerizable unsaturated bond. 化合物(A)のアクセプター数が1〜90である請求項1に記載の電池用添加剤(B)。  The battery additive (B) according to claim 1, wherein the number of acceptors of the compound (A) is 1 to 90. 原子団(X)が下記化学式(1)〜(5)のいずれかで表される少なくとも1種の基である請求項1又は2に記載の電池用添加剤(B)。
Figure 2015163254
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Figure 2015163254
Figure 2015163254
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The battery additive (B) according to claim 1 or 2, wherein the atomic group (X) is at least one group represented by any one of the following chemical formulas (1) to (5).
Figure 2015163254
Figure 2015163254
Figure 2015163254
Figure 2015163254
Figure 2015163254
化学式(1)で表される基が下記一般式(6)で表される基であるか、又は、下記一般式(6)で表される基の一部を構成する請求項3に記載の電池用添加剤(B)。
Figure 2015163254
[一般式(6)中、Rは水素原子又は炭素数1〜12の有機基である。]
The group represented by the chemical formula (1) is a group represented by the following general formula (6), or constitutes a part of the group represented by the following general formula (6). Battery additive (B).
Figure 2015163254
[In general formula (6), R is a hydrogen atom or a C1-C12 organic group. ]
一般式(6)で表される基がウレタン基、ウレア基、アロファネート基及びビウレット基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基に含まれる基である請求項4に記載の電池用添加剤(B)。  The battery additive (B) according to claim 4, wherein the group represented by the general formula (6) is a group contained in at least one group selected from the group consisting of a urethane group, a urea group, an allophanate group and a biuret group. ). イオン解離性官能基(b)が下記一般式(7)で表される基である請求項1〜5のいずれか1項に記載の電池用添加剤(B)。
Figure 2015163254
[式(7)中、Mは1価の金属イオンであり、Aは−CO 又はSO である。]
The battery additive (B) according to any one of claims 1 to 5, wherein the ion dissociative functional group (b) is a group represented by the following general formula (7).
Figure 2015163254
[In Formula (7), M is a monovalent metal ion, and A is —CO 2 or SO 3 . ]
化合物(A)がさらにアルキレンオキシ基(c)を有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の電池用添加剤(B)。  The battery additive (B) according to any one of claims 1 to 6, wherein the compound (A) further has an alkyleneoxy group (c). 化合物(A)が、原子団(X)及びイオン解離性官能基(b)を下記一般式(8)で表される構造単位として有する請求項1〜7のいずれか1項に記載の電池用添加剤(B)。
Figure 2015163254
[式(8)中、Rは炭素数2〜4のアルキレン基であり繰り返し単位中に含まれる複数のRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。Rは炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。jは0〜20の整数であり、M及びAは一般式(7)と同じである。Wは酸素原子又はイミノ基を表す。]
The battery (1) according to any one of claims 1 to 7, wherein the compound (A) has an atomic group (X) and an ion dissociable functional group (b) as a structural unit represented by the following general formula (8). Additive (B).
Figure 2015163254
[In Formula (8), R 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and a plurality of R 1 contained in the repeating unit may be the same or different. R 2 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. j is an integer of 0 to 20, and M and A are the same as those in the general formula (7). W represents an oxygen atom or an imino group. ]
化合物(A)が下記一般式(9)で表される化合物である請求項1〜8のいずれか1項に記載の電池用添加剤(B)。
Figure 2015163254
[式(9)中、Rはイソシアネート化合物からイソシアネート基を除いた(m+n)価の残基であり、mは1〜4の整数であり、nは0〜3の整数である。mが1でありnが0である場合、Zは一般式(8)で表される基であり、mが1でありnが1〜3の整数である場合、Zは一般式(7)で表されるイオン解離性官能基又は一般式(8)で表される基であり、mが2以上の整数である場合、複数あるZは、それぞれ同一又は異なって、一般式(7)で表されるイオン解離性官能基、一般式(8)で表される基又はイソシアネート基であり、かつ複数あるZの少なくとも一つが一般式(7)で表されるイオン解離性官能基又は一般式(8)で表される基である。Wは酸素原子又はイミノ基を表し、Yは1価の有機基であり、重合性不飽和結合を有さない。nが2以上の整数である場合、複数含まれるYは同一であっても異なっていてもよい。]
The battery additive (B) according to any one of claims 1 to 8, wherein the compound (A) is a compound represented by the following general formula (9).
Figure 2015163254
[In Formula (9), R 3 is an (m + n) -valent residue obtained by removing an isocyanate group from an isocyanate compound, m is an integer of 1 to 4, and n is an integer of 0 to 3. When m is 1 and n is 0, Z is a group represented by the general formula (8). When m is 1 and n is an integer of 1 to 3, Z is a general formula (7). In the case where m is an integer of 2 or more, a plurality of Z's are the same or different and are each represented by the general formula (7). An ionic dissociative functional group represented by the general formula (8) or an isocyanate group, and at least one of a plurality of Zs represented by the general formula (7) It is group represented by (8). W represents an oxygen atom or an imino group, Y is a monovalent organic group, and has no polymerizable unsaturated bond. When n is an integer of 2 or more, a plurality of Ys may be the same or different. ]
一般式(9)中のYが炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、炭素数1〜20のフルオロアルキル基又は下記一般式(10)で表される基である請求項9に記載の電池用添加剤(B)。
Figure 2015163254
[式(10)中、Rは炭素数2〜4のアルキレン基であり繰り返し単位中に含まれる複数のRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。kは1〜40の整数であり、R は炭素数1〜20の炭化水素基又はアセチル基である。]
  The Y in the general formula (9) is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a group represented by the following general formula (10). Battery additive (B).
Figure 2015163254
[In formula (10), R4Is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms and a plurality of Rs contained in the repeating unit4May be the same or different. k is an integer of 1 to 40, and R 5Is a C1-C20 hydrocarbon group or acetyl group. ]
請求項1〜10のいずれか1項に記載の電池用添加剤(B)を含有する電極。  The electrode containing the battery additive (B) of any one of Claims 1-10. 請求項1〜10いずれか1項に記載の電池用添加剤(B)を含有する電解液。  The electrolyte solution containing the additive (B) for batteries of any one of Claims 1-10. 請求項11に記載の電極及び請求項12に記載の電解液のうち少なくとも一方を有する電気化学デバイス。  An electrochemical device having at least one of the electrode according to claim 11 and the electrolytic solution according to claim 12. 電気化学デバイスがリチウムイオン電池である請求項13に記載の電気化学デバイス。  The electrochemical device according to claim 13, wherein the electrochemical device is a lithium ion battery. 電気化学デバイスがリチウムイオンキャパシタである請求項13に記載の電気化学デバイス。
The electrochemical device according to claim 13, wherein the electrochemical device is a lithium ion capacitor.
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