KR20030057321A - Non-aqueous electrolytic solutions and lithium secondary battery containing the same - Google Patents

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Abstract

과충전방지효과가 높으면서 고온보존특성이 우수하며, 리튬 2차전지용으로서 적합한 비수전해액을 제공하는 것을 과제로 한다.It is an object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte having a high overcharge preventing effect and excellent high temperature storage characteristics and suitable for lithium secondary batteries.

불소원자치환 방향족화합물, 탄소와 수소만으로 이루어지는 방향족 탄화수소화합물, 비수용매 및 리튬함유 전해질로 구성되는 전해액이다. 불소원자치환 방향족화합물은 전해액중에 0.1∼20중량%, 또한 방향족 탄화수소화합물은 0.1∼3중량% 함유되어 있다. 불소원자치환 방향족화합물의 예로서, 불소원자치환된 나프탈렌, 플루오렌 또는 비페닐화합물, 또한 방향족 탄화수소화합물로서, 시클로헥실벤젠이나 비페닐을 들 수 있다. 이 비수전해액은 더욱이 비닐렌카보네이트류, 알케닐에틸렌카보네이트류, 불포화탄화수소기를 가지는 설톤류, 아릴기를 가지는 설폰산에스테르, 불포화탄화수소기를 가지는 설톤류, 및 설폰산이미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물을 첨가하여 고온보존특성을 향상시킬 수 있다.A fluorine-substituted aromatic compound, an aromatic hydrocarbon compound composed only of carbon and hydrogen, a nonaqueous solvent and an electrolyte containing a lithium-containing electrolyte. The fluorine atom-substituted aromatic compound contains 0.1 to 20% by weight in the electrolyte, and 0.1 to 3% by weight of the aromatic hydrocarbon compound. As an example of a fluorine-substituted aromatic compound, cyclohexylbenzene and biphenyl are mentioned as a fluorine-substituted naphthalene, fluorene, or a biphenyl compound, and an aromatic hydrocarbon compound. The non-aqueous electrolyte is further at least one member selected from the group consisting of vinylene carbonates, alkenylethylene carbonates, sultones having an unsaturated hydrocarbon group, sulfonic acid esters having an aryl group, sultones having an unsaturated hydrocarbon group, and sulfonic acid imides. By adding a compound of the high temperature storage characteristics can be improved.

Description

비수전해액 및 그것을 사용한 리튬 2차전지{NON-AQUEOUS ELECTROLYTIC SOLUTIONS AND LITHIUM SECONDARY BATTERY CONTAINING THE SAME}Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery using same {NON-AQUEOUS ELECTROLYTIC SOLUTIONS AND LITHIUM SECONDARY BATTERY CONTAINING THE SAME}

본 발명은 과충전방지효과를 가지면서 고온보존특성이 우수한 비수전해액 및 그것을 사용한 과충전시의 안전성이 우수한 리튬 2차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a non-aqueous electrolyte having an overcharge preventing effect and excellent high temperature storage characteristics, and a lithium secondary battery having excellent safety during overcharging using the same.

비수전해액을 사용한 전지는 고전압이면서 고에너지밀도를 가지고 있고, 또한 저장성 등의 신뢰성도 높기 때문에 민생용 전자기기의 전원으로서 넓게 사용되고 있다.Batteries using nonaqueous electrolyte have high voltage and high energy density, and have high reliability such as storage property and are widely used as power sources for consumer electronic devices.

그와 같은 전지는 2차전지로서도 제조되고 있고, 그 대표예는 리튬이온 2차전지이다. 이 전지는 리튬을 흡장, 방출이 가능한 활물질을 포함하는 마이너스극과, 리튬과 전이금속과의 복합산화물을 포함하는 플러스극과, 전해액 등으로 구성되어 있다. 전해액에는 프로필렌카보네이트나 에틸렌카보네이트 등의 고유전율 카보네이트용매와, 디에틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트나 디메틸카보네이트 등의 저점도 카보네이트용매와의 혼합용매에 LiBF4, LiPF6등의 리튬전해질을 혼합한 용액이 사용되고 있다.Such batteries are also manufactured as secondary batteries, and a representative example thereof is a lithium ion secondary battery. This battery is composed of a negative electrode containing an active material capable of occluding and releasing lithium, a positive electrode containing a composite oxide of lithium and a transition metal, an electrolyte solution and the like. The electrolyte solution is a solution obtained by mixing lithium electrolytes such as LiBF 4 and LiPF 6 with a mixed solvent of high dielectric constant carbonate solvents such as propylene carbonate and ethylene carbonate and low viscosity carbonate solvents such as diethyl carbonate, methylethyl carbonate and dimethyl carbonate. It is used.

그런데, 리튬이온 2차전지의 열안정성은 전지의 충전상태에 관련되어 있다는 것이 보고되어 있다. 전지를 규정전압치 이상으로 충전하면, 즉 과충전하면, 마이너스극상에 금속리튬이 석출되거나, 또는 플러스극의 산화도가 높아져서, 전해액과의 화학반응이 일어나기 쉬워져서 전지의 열안정성이 저하한다. 열안정성이 저하한 전지를 고온조건하에 놓으면, 자기발열반응에 의해 열폭주가 일어나는 것으로 생각되기 때문에, 전지를 과충전하지 않는 것이 중요하다.By the way, it has been reported that the thermal stability of a lithium ion secondary battery is related to the state of charge of the battery. When the battery is charged above the specified voltage value, i.e., overcharged, metal lithium precipitates on the negative electrode, or the oxidation degree of the positive electrode is increased, so that a chemical reaction with the electrolyte is likely to occur, and the thermal stability of the battery is lowered. When the battery with low thermal stability is placed under high temperature conditions, it is considered that thermal runaway occurs due to self-heating reaction, so it is important not to overcharge the battery.

그래서, 일본국 특개평 9-171840호, 일본국 특개 2000-58116호, 일본국 특개 2001-15155호 공보 등에서는 비페닐류나 알킬벤젠류를 첨가한 전해액의 사용이 제안되고 있다. 또한, 일본국 특개평 11-162512로 공보에는 2개의 방향족기로 치환된 알킬화합물이나 불소원자치환 방향족화합물 등이 고온특성이 개량된 과충전방지제로서 제안되고 있다.For this reason, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 9-171840, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-58116, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-15155 and the like have proposed the use of an electrolyte solution containing biphenyls and alkylbenzenes. In Japanese Patent Laid-Open No. 11-162512, an alkyl compound substituted with two aromatic groups, a fluorine atom-substituted aromatic compound, and the like have been proposed as an overcharge preventing agent having improved high temperature characteristics.

비페닐류, 알킬벤젠류, 방향족기로 치환된 알킬화합물이나 불소원자치환 방향족화합물류는 리튬전지에 사용되는 일반적인 용매에 비해 산화전위가 낮기 때문에, 이들을 첨가한 전해액은 전기분해되기 쉬워진다. 이 때문에 전지가 과충전되는 대신에, 전해액이 전기분해되기 때문에, 과충전을 방지하는 효과가 있다. 이하, 이와 같은 기능을 가지는 화합물을 과충전방지제라고 부른다.Alkyl compounds substituted with biphenyls, alkylbenzenes, aromatic groups, and fluorine atom-substituted aromatic compounds have lower oxidation potentials than common solvents used in lithium batteries, so that the electrolyte solution to which they are added is likely to be electrolyzed. For this reason, instead of overcharging the battery, the electrolytic solution is electrolyzed, thereby preventing the overcharge. Hereinafter, the compound which has such a function is called an overcharge inhibitor.

한편으로, 과충전방지제는 산화전위가 낮기 때문에, 통상의 사용상태에서 고온의 조건에서도, 소량이면서도 전기분해가 일어나서, 고온보존특성이 저하하는 경우가 있다. 즉, 과충전방지제를 첨가한 전해액에 있어서, 과충전방지작용과 고온보존특성은 트레이드오프의 관계에 있다.On the other hand, since the overcharge inhibitor has a low oxidation potential, even in a high temperature condition in a normal use state, electrolysis occurs in a small amount and the high temperature storage characteristics may be lowered. That is, in the electrolyte solution to which the overcharge inhibitor is added, the overcharge prevention action and the high temperature storage characteristic have a trade-off relationship.

예를 들면, 본 발명자들의 검토에 의하면, 상기한 비페닐류나 알킬벤젠류는 실온에서의 전지특성에 미치는 영향은 적으나, 4.2V의 전압에서 85℃ 이상의 고온으로 하면, 전지특성이 대폭으로 저하하는 실험결과가 얻어지고 있다. 또한, 예를 들면 본 발명자들의 검토에 의하면, 불소원자치환 방향족화합물류는 비페닐에 비교하여 고온보존특성이 약간 개선된 것이나, 과충전의 방지작용이 낮아지는 실험결과가 얻어지고 있다. 이것은 불소원자치환 방향족화합물류가 비페닐류나 알킬벤젠류보다도 산화전위가 약간 높기 때문에, 고온조건하에서의 전기분해는 일어나기 어려운 것이나, 전지를 과충전상태로 한 때에도 전기분해가 일어나기 어려워져서 과충전의 방지작용이 낮아진 것으로 생각된다.For example, according to the studies by the present inventors, the above-described biphenyls and alkylbenzenes have little effect on battery characteristics at room temperature, but when the temperature is higher than 85 ° C. at a voltage of 4.2V, the battery characteristics are greatly reduced. Experimental results have been obtained. For example, according to the present inventors' investigation, the fluorine atom-substituted aromatic compounds have slightly improved high temperature storage characteristics compared to biphenyl, but experimental results have been obtained in which the action of preventing overcharge is lowered. This is because fluorine atom-substituted aromatic compounds have a slightly higher oxidation potential than biphenyls and alkylbenzenes, so that electrolysis is unlikely to occur under high temperature conditions, but even when the battery is in an overcharged state, electrolysis is less likely to occur, thereby preventing overcharging. I think it's lowered.

또한, 일본국 특개평 11-162512호 공보에서는 불소원자치환 방향족화합물류의 첨가량은 2.5중량%로 충분하다고 기재되어 있다. 그러나, 본 발명자들의 검토에 의하면, 전술한 바와 같이 불소원자치환 방향족화합물류는 비페닐에 비교하여 과충전의 방지작용이 약간 낮기 때문에, 불소원자치환 방향족화합물류만으로 과충전시의 전지의 안전성을 높이기 위해서는, 첨가량을 3중량% 이상으로 하는 것이 필요하고, 그 경우에는 불소원자치환 방향족화합물을 사용한다고 해도 고온하에서의 전지특성의 열화가 커진다.In addition, Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 11-162512 describes that the amount of the fluorine-substituted aromatic compound added is 2.5% by weight. However, according to the investigation by the present inventors, as described above, the fluorine atom-substituted aromatic compounds have a slightly lower action of preventing overcharging as compared to biphenyl, so that only the fluorine atom-substituted aromatic compounds can increase the safety of the battery during overcharge. It is necessary to make the addition amount 3 weight% or more, and in that case, even if a fluorine-substituted aromatic compound is used, deterioration of battery characteristics under high temperature will become large.

또한, 전지의 고온보존성을 개선하는 방법으로서, 비닐렌카보네이트류(일본국 특허 3066126호)나 알케닐에틸렌카보네이트류(일본국 특개 2001-57232호 공보)나 설톤류(일본국 특개평 10-50342호 공보), 방향족설폰산에스테르류(일본국 특개 2002-158035호 공보)를 전해액에 첨가하는 것이 보고되어 있다. 이들 방법을 또한과충전방지제를 첨가한 전해액에 적용하므로써, 과충전방지제의 고온보존특성을 개량하는 것을 생각할 수 있다. 그런데, 본 발명자의 검토에 의하면, 과충전방지제로서 비페닐을 사용한 전지에 이들 첨가제를 사용하여도 고온보존특성의 개선작용은 거의 없었다.Moreover, as a method of improving the high temperature storage property of batteries, vinylene carbonates (Japanese Patent No. 3066126), alkenylethylene carbonates (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-57232) and sultones (Japanese Patent Laid-Open No. 10-50342) It is reported to add aromatic sulfonic acid esters (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-158035) to an electrolyte solution. It is conceivable to improve the high temperature storage characteristics of the overcharge inhibitor by applying these methods to the electrolyte solution to which the overcharge inhibitor is added. However, according to the investigation by the present inventors, even when these additives were used in a battery using biphenyl as an overcharge inhibitor, there was little improvement in the high temperature storage characteristics.

이상 서술한 것과 같이, 과충전방지특성이 우수하고, 고온보존특성이 우수한 비수전해액 및 리튬 2차전지는 아직 얻어지지 않고 있다. 그래서 본 발명은, 과충전방지효과가 높으면서 고온보존특성이 우수한 비수전해액의 제공을 목적으로 한다. 또한 본 발명은, 그와 같은 비수전해액을 포함하고 과충전시의 안전성을 높인 2차전지의 제공을 목적으로 한다.As mentioned above, the nonaqueous electrolyte and the lithium secondary battery which are excellent in the overcharge prevention characteristic and excellent in the high temperature storage characteristic have not been obtained yet. Therefore, an object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte having high overcharge preventing effect and excellent high temperature storage characteristics. In addition, an object of the present invention is to provide a secondary battery containing such a nonaqueous electrolyte and improving safety during overcharging.

즉 본 발명은, 불소원자치환 방향족화합물, 탄소원자와 수소원자만으로 이루어지는 방향족탄화수소화합물, 그 외의 비수용매 및 리튬함유 전해질로 이루어지는 전해액으로서, 불소원자치환 방향족화합물은 전해액중에 0.1∼20중량%, 또한 방향족탄화수소화합물은 전해액중에 0.1∼3중량% 함유되어 있는 비수전해액을 제공한다. 이와 같은 비수전해액은 우수한 과충전방지효과를 나타냄과 동시에, 고온보존특성의 저하를 가능한 한 억제할 수 있다.In other words, the present invention is an electrolyte solution consisting of a fluorine atom-substituted aromatic compound, an aromatic hydrocarbon compound containing only carbon atoms and hydrogen atoms, other non-aqueous solvents, and a lithium-containing electrolyte, wherein the fluorine atom-substituted aromatic compound is 0.1 to 20% by weight in the electrolyte, The aromatic hydrocarbon compound provides a nonaqueous electrolyte containing 0.1 to 3% by weight of the electrolyte. Such a non-aqueous electrolyte exhibits an excellent overcharge preventing effect and can suppress a decrease in high temperature storage characteristics as much as possible.

상기의 불소원자치환 방향족화합물로서는, 불소원자치환 나프탈렌, 불소원자치환 플루오렌 및 불소원자치환 비페닐로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물인 것이 바람직하다. 그 중에서도 2-플루오로비페닐, 4-플루오로비페닐 및 4,4'-디플루오로비페닐로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물인 것이 바람직하다. 또한, 상기의 방향족탄화수소화합물로서는 시클로알킬기치환 벤젠 및/또는 비페닐이 바람직하다.As said fluorine-substituted aromatic compound, it is preferable that it is at least 1 sort (s) of compound chosen from the group which consists of a fluorine-substituted naphthalene, a fluorine-substituted fluorene, and a fluorine-substituted biphenyl. Especially, it is preferable that it is at least 1 sort (s) of compound chosen from the group which consists of 2-fluoro biphenyl, 4-fluoro biphenyl, and 4,4'- difluoro biphenyl. Moreover, as said aromatic hydrocarbon compound, cycloalkyl group substituted benzene and / or biphenyl are preferable.

또한 본 발명은, 상기의 전해액이 또한 일반식 (1)로 표시되는 비닐렌카보네이트류, 일반식 (2)로 표시되는 알케닐에틸렌카보네이트류, 및 일반식 (3)으로 표시되는 불포화탄화수소기를 가지는 설톤류, 일반식 (4)로 표시되는 아릴기를 가지는 설폰산에스테르, 포화탄화수소기를 가지는 설톤류 및 설폰산이미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물을 전해액중에 0.01∼10중량% 함유하고 있는 비수전해액을 제공한다. 이들을 불소원자치환 방향족화합물, 탄소원자와 수소원자만으로 이루어지는 방향족 탄화수소화합물의 혼합물과 병용한 경우에는, 고온보존특성을 대폭으로 개량할 수 있다.In addition, the present invention, the above electrolyte solution also has a vinylene carbonate represented by the general formula (1), alkenylethylene carbonates represented by the general formula (2), and an unsaturated hydrocarbon group represented by the general formula (3) 0.01-10% by weight of an electrolyte containing at least one compound selected from the group consisting of sultones, sulfonic acid esters having an aryl group represented by the general formula (4), sultones having a saturated hydrocarbon group and sulfonic acid imides Provide a nonaqueous electrolyte. When these are used together with the fluorine atom substituted aromatic compound and the mixture of the aromatic hydrocarbon compound which consists only of a carbon atom and a hydrogen atom, high temperature storage characteristic can be improved significantly.

식 (1)에 있어서, R1및 R2는 서로 동일해도 좋고, 상이해도 좋으며, 수소원자, 할로겐원자 또는 탄소수가 1∼12인 할로겐원자를 포함하고 있어도 좋은 알킬기를 나타낸다.In Formula (1), R <1> and R <2> may mutually be same or different, and represents the alkyl group which may contain a hydrogen atom, a halogen atom, or the halogen atom of 1 to 12 carbon atoms.

식 (2)에 있어서, R3∼R6은 서로 동일해도 좋고, 상이해도 좋으며, 수소원자, 할로겐원자, 탄소수가 1∼12인 할로겐원자를 포함하고 있어도 좋은 탄화수소기 또는 탄소수가 2∼12인 알케닐기이고, 그중 적어도 하나는 탄소수가 2∼12인 알케닐기이다.In Formula (2), R <3> -R <6> may mutually be same or different, and may be a hydrogen group, a halogen atom, the hydrocarbon group which may contain the C1-C12 halogen atom, or C2-C12 An alkenyl group, at least one of which is an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms.

식 (3)에 있어서, R7∼R10은 서로 동일해도 좋고, 상이해도 좋으며, 수소원자, 할로겐원자 또는 탄소수가 1∼12인 할로겐원자를 포함하고 있어도 좋은 알킬기이고, n은 0∼3의 정수이다,In formula (3), R <7> -R <10> may mutually be same or different, and is an alkyl group which may contain the hydrogen atom, the halogen atom, or the halogen atom of C1-C12, n is 0-3 Is an integer,

식 (4)에 있어서, R11∼R16은 서로 동일해도 좋고, 상이해도 좋으며, 수소원자, 리튬원자, 할로겐원자, 설폰산에스테르기, 카본산에스테르기, 설폰산리튬기 및 탄소수 1∼12의 할로겐원자를 포함하고 있어도 좋은 알킬기로부터 선택되는 원자 또는 기이다.In formula (4), R <11> -R <16> may mutually be same or different, and is a hydrogen atom, a lithium atom, a halogen atom, a sulfonic acid ester group, a carboxylic acid ester group, a lithium sulfonate group, and C1-C12 It is an atom or group chosen from the alkyl group which may contain the halogen atom of.

또한 본 발명은, 마이너스극, 플러스극 및 전해액을 포함하는 2차전지로서, 전해액이 상기한 비수전해액인 리튬 2차전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode, and an electrolyte, wherein the electrolyte is the nonaqueous electrolyte described above.

또한, 본 발명에 관한 리튬 2차전지는 전지내부의 가스압력이 소정치 이상이 되면 충전을 차단하는 전류차단기구를 더 갖추고 있어도 좋다. 또한, 전지의 온도가 소정치 이상이 되면 충전을 차단하는 전류차단기구를 갖추고 있어도 좋다. 그것에 의해 과충전시의 안전성을 더욱 높일 수 있다.In addition, the lithium secondary battery according to the present invention may further include a current interruption mechanism that cuts off the charge when the gas pressure inside the battery reaches a predetermined value or more. In addition, a current interruption mechanism for interrupting charging when the temperature of the battery reaches a predetermined value or more may be provided. Thereby, the safety at the time of overcharge can be improved further.

다음으로, 본 발명에 관한 비수전해액 및 이 비수전해액을 사용한 리튬 2차전지에 대해 그 구성을 구체적으로 설명한다.Next, the structure is demonstrated concretely about the nonaqueous electrolyte which concerns on this invention, and the lithium secondary battery using this nonaqueous electrolyte.

불소원자치환 방향족화합물Fluorine atom substituted aromatic compound

본 발명에 관한 비수전해액의 한 성분인 불소원자치환 방향족화합물은 과충전방지제로서 기능하는 물질로서, 방향족고리에 결합한 수소원자의 일부 또는 전부가 불소원자로 치환된 화합물이다. 여기에서 방향족고리를 가지는 화합물이라는 것은 π전자의 비국재화에 의해 실질적으로 안정화되는 환상화합물을 나타내고 있다.The fluorine atom-substituted aromatic compound which is one component of the nonaqueous electrolyte according to the present invention is a substance which functions as an overcharge preventing agent, in which part or all of hydrogen atoms bonded to the aromatic ring are substituted with fluorine atoms. Here, the compound having an aromatic ring represents a cyclic compound which is substantially stabilized by delocalization of π electrons.

그와 같은 화합물의 예로서, 불소원자치환 벤젠류, 불소원자치환 나프탈렌류, 불소원자치환 데카린류, 불소원자치환 플루오렌류, 불소원자치환 비페닐류, 불소원자치환 디페닐메탄류, 불소원자치환 안트라센류, 불소원자치환 터페닐류, 불소원자치환 페닐에테르류, 불소원자치환 티오펜류, 불소원자치환 푸란류, 불소원자치환 피롤류, 불소원자치환 인돌류, 불소원자치환 피리딘류 등을 들 수 있다. 이들중에서도 불소원자치환 나프탈렌류, 불소원자치환 플루오렌류 및 불소원자치환 비페닐류가 과충전방지효과가 높으면서 고온조건하에서도 전지특성의 열화가 비교적 작기 때문에 바람직하고, 특히 불소원자치환 비페닐류가 더욱 바람직하다. 이들 화합물은 단독으로 사용해도 좋고, 2종류 이상을 조합하여 사용해도 좋다.Examples of such compounds include fluorine-substituted benzenes, fluorine-substituted naphthalenes, fluorine-substituted decalins, fluorine-substituted fluorenes, fluorine-substituted biphenyls, fluorine-substituted diphenylmethanes, and fluorine. Atom-substituted anthracene, fluorine-substituted terphenyl, fluorine-substituted phenyl ether, fluorine-substituted thiophene, fluorine-substituted furan, fluorine-substituted pyrrole, fluorine-substituted indole, fluorine-substituted pyridine, etc. Can be mentioned. Among these, fluorine-substituted naphthalenes, fluorine-substituted fluorenes, and fluorine-substituted biphenyls are preferable because of their high overcharge protection effect and relatively low deterioration of battery characteristics even under high temperature conditions. Particularly, fluorine-substituted biphenyls are preferable. More preferred. These compounds may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.

다음으로, 불소원자치환 나프탈렌류의 구체예를 든다.Next, the specific example of fluorine-substituted naphthalene is given.

(1) 불소원자치환 나프탈렌류:(1) Fluorine-substituted naphthalenes:

1-플루오로나프탈렌, 2-플루오로나프탈렌, 3-플루오로나프탈렌, 1,2-디플루오로나프탈렌, 1,3-디플루오로나프탈렌, 1,4-디플루오로나프탈렌, 1,5-디플루오로나프탈렌, 1,6-디플루오로나프탈렌, 1,7-디플루오로나프탈렌, 1,8-디플루오로나프탈렌, 2,3-디플루오로나프탈렌, 2,6-디플루오로나프탈렌, 2,7-디플루오로나프탈렌,1,3,5-트리플루오로나프탈렌, 1,3,7-트리플루오로나프탈렌, 1,3,5,7-테트라플루오로나프탈렌, 펜타플루오로나프탈렌, 헥사플루오로나프탈렌, 헵타플루오로나프탈렌, 퍼플루오로나프탈렌1-fluoronaphthalene, 2-fluoronaphthalene, 3-fluoronaphthalene, 1,2-difluoronaphthalene, 1,3-difluoronaphthalene, 1,4-difluoronaphthalene, 1,5-di Fluoronaphthalene, 1,6-difluoronaphthalene, 1,7-difluoronaphthalene, 1,8-difluoronaphthalene, 2,3-difluoronaphthalene, 2,6-difluoronaphthalene, 2 , 7-difluoronaphthalene, 1,3,5-trifluoronaphthalene, 1,3,7-trifluoronaphthalene, 1,3,5,7-tetrafluoronaphthalene, pentafluoronaphthalene, hexafluoro Ronaphthalene, heptafluoronaphthalene, perfluoronaphthalene

(2) 알킬기 및 불소원자치환 나프탈렌류:(2) Alkyl group and fluorine-substituted naphthalenes:

1-플루오로-3-메틸나프탈렌1-fluoro-3-methylnaphthalene

(3) 알킬옥시기 및 불소원자치환 나프탈렌류:(3) Alkyloxy groups and fluorine-substituted naphthalenes:

1-플루오로-3-메톡시나프탈렌1-fluoro-3-methoxynaphthalene

(4) 염소원자 및 불소원자치환 나프탈렌류:(4) Chlorine and fluorine-substituted naphthalenes:

1-플루오로-3-클로로나프탈렌1-fluoro-3-chloronaphthalene

이들 불소원자치환 나프탈렌류에 있어서, 그 1분자당 불소원자치환수는 2∼4개가 바람직하다. 불소원자치환수가 상기의 범위내에 있으면, 우수한 과충전방지효과가 생김과 동시에 고온보존하에서의 전지특성의 열화가 작아진다.In these fluorine-substituted naphthalenes, the number of fluorine atom-substituted atoms per molecule is preferably 2 to 4. When the fluorine atom substitution is within the above range, an excellent overcharge preventing effect is obtained and the deterioration of battery characteristics under high temperature storage is reduced.

다음으로, 불소원자치환 플루오렌류의 구체예를 든다.Next, the specific example of fluorine atom substituted fluorene is given.

(1) 불소원자치환 플루오렌류(1) Fluorine atom substituted fluorenes

1-플루오로플루오렌, 2-플루오로플루오렌, 3-플루오로플루오렌, 4-플루오로플루오렌, 9-플루오로플루오렌, 1,2-디플루오로플루오렌, 1,3-디플루오로플루오렌, 1,4-디플루오로플루오렌, 1,5-디플루오로플루오렌, 1,6-디플루오로플루오렌, 1,7-디플루오로플루오렌, 1,8-디플루오로플루오렌, 2,3-디플루오로플루오렌, 2,6-디플루오로플루오렌, 2,7-디플루오로플루오렌, 2,8-디플루오로플루오렌, 3,4-디플루오로플루오렌, 3,5-디플루오로플루오렌, 3,6-디플루오로플루오렌, 4,5-디플루오로플루오렌, 9,9-디플루오로플루오렌, 1,3,5-트리플루오로플루오렌, 2,3,7-트리플루오로플루오렌, 1,3,5,7-테트라플루오로플루오렌, 펜타플루오로플루오렌, 헥사플루오로플루오렌, 헵타플루오로플루오렌, 퍼플루오로플루오렌1-fluorofluorene, 2-fluorofluorene, 3-fluorofluorene, 4-fluorofluorene, 9-fluorofluorene, 1,2-difluorofluorene, 1,3-di Fluorofluorene, 1,4-difluorofluorene, 1,5-difluorofluorene, 1,6-difluorofluorene, 1,7-difluorofluorene, 1,8-di Fluorofluorene, 2,3-difluorofluorene, 2,6-difluorofluorene, 2,7-difluorofluorene, 2,8-difluorofluorene, 3,4-di Fluorofluorene, 3,5-difluorofluorene, 3,6-difluorofluorene, 4,5-difluorofluorene, 9,9-difluorofluorene, 1,3,5 -Trifluorofluorene, 2,3,7-trifluorofluorene, 1,3,5,7-tetrafluorofluorene, pentafluorofluorene, hexafluorofluorene, heptafluorofluorene , Perfluorofluorene

(2) 알킬기 및 불소원자치환 플루오렌류:(2) Alkyl group and fluorine-substituted fluorenes:

1-플루오로-3-메틸플루오렌1-fluoro-3-methylfluorene

(3) 알킬옥시기 및 불소원자치환 플루오렌류:(3) Alkyloxy groups and fluorine-substituted fluorenes:

1-플루오로-3-메톡시플루오렌1-fluoro-3-methoxyfluorene

(4) 염소원자 및 불소원자치환 플루오렌류:(4) Chlorine and fluorine-substituted fluorenes:

1-플루오로-3-클로로플루오렌1-fluoro-3-chlorofluorene

이들 불소원자치환 플루오렌류에 있어서, 그 1분자당 불소원자치환수는 2∼4개가 바람직하다. 불소원자수가 이 범위에 있으면, 우수한 과충전방지효과가 얻어지면서 고온보존하에서의 전지특성의 열화가 작아진다.In these fluorine-substituted fluorenes, 2-4 pieces of the fluorine atom-substituted number per molecule are preferable. When the number of fluorine atoms is in this range, excellent overcharge preventing effect is obtained and deterioration of battery characteristics under high temperature storage is reduced.

다음으로, 불소원자치환 비페닐류의 구체예를 든다.Next, the specific example of fluorine atom substituted biphenyls is given.

(1) 불소원자치환 비페닐류:(1) Fluorine-substituted biphenyls:

2-플루오로비페닐, 3-플루오로비페닐, 4-플루오로비페닐, 2,3-디플루오로비페닐, 2,4-디플루오로비페닐, 2,5-디플루오로비페닐, 2,6-디플루오로비페닐, 2,2'-디플루오로비페닐, 2,3'-디플루오로비페닐, 2,4'-디플루오로비페닐, 2,5'-디플루오로비페닐, 2,6'-디플루오로비페닐, 3,3'-디플루오로비페닐, 3,4'-디플루오로비페닐, 3,5'-디플루오로비페닐, 3,6'-디플루오로비페닐, 4,4'-디플루오로비페닐, 트리플루오로비페닐, 테트라플루오로비페닐, 펜타플루오로비페닐, 헥사플루오로비페닐,헵타플루오로비페닐, 옥타플루오로비페닐, 노나플루오로비페닐, 퍼플루오로비페닐2-fluorobiphenyl, 3-fluorobiphenyl, 4-fluorobiphenyl, 2,3-difluorobiphenyl, 2,4-difluorobiphenyl, 2,5-difluorobiphenyl, 2,6-di Fluorobiphenyl, 2,2'-difluorobiphenyl, 2,3'-difluorobiphenyl, 2,4'-difluorobiphenyl, 2,5'-difluorobiphenyl, 2,6'-di Fluorobiphenyl, 3,3'-difluorobiphenyl, 3,4'-difluorobiphenyl, 3,5'-difluorobiphenyl, 3,6'-difluorobiphenyl, 4,4'-di Fluorobiphenyl, trifluorobiphenyl, tetrafluorobiphenyl, pentafluorobiphenyl, hexafluorobiphenyl, heptafluorobiphenyl, octafluorobiphenyl, nonafluorobiphenyl, perfluorobiphenyl

(2) 알킬기 및 불소원자치환 비페닐류(2) Alkyl group and fluorine atom substituted biphenyls

2-플루오로-4-메틸비페닐, 4-플루오로-2-메틸비페닐, 2-플루오로-2'-메틸비페닐2-fluoro-4-methylbiphenyl, 4-fluoro-2-methylbiphenyl, 2-fluoro-2'-methylbiphenyl

(3) 알킬옥시기 및 불소원자치환 비페닐류(3) Alkyloxy groups and fluorine-substituted biphenyls

2-플루오로-4-메톡시비페닐, 4-플루오로-2-메톡시비페닐, 2-플루오로-2'-메톡시비페닐2-fluoro-4-methoxybiphenyl, 4-fluoro-2-methoxybiphenyl, 2-fluoro-2'-methoxybiphenyl

(4) 염소원자 및 불소원자치환 비페닐류(4) Chlorine and fluorine-substituted biphenyls

2-플루오로-4-클로로비페닐2-fluoro-4-chlorobiphenyl

이들 불소원자치환 비페닐류에 있어서, 그 1분자당 불소원자치환수는 1∼3개가 바람직하고, 1개 또는 2개가 보다 바람직하며, 1개가 더욱 바람직하다. 불소원자치환수가 상기의 범위에 있으면, 우수한 과충전방지효과를 얻을 수 있다.In these fluorine-substituted biphenyls, 1-3 are preferable, as for the molecule | numerator, 1 or 3 are more preferable, 1 or 2 are more preferable, and 1 is more preferable. When the fluorine atom substitution is in the above range, excellent overcharge prevention effect can be obtained.

불소원자 모노치환 비페닐의 경우, 그 불소원자치환위치는 2위치 또는 4위치가 바람직하고, 더욱이 2위치가 가장 바람직하다. 2위치가 치환되면 불소원자의 전자흡인효과뿐만 아니라 입체효과에 의해서도 비페닐의 전기분해전압이 컨트롤되고, 고온보존하에서의 전지특성의 열화를 가능한 한 억제할 수 있으면서, 과충전방지효과를 높일 수 있다.In the case of a fluorine atom monosubstituted biphenyl, the fluorine atom substitution position is preferably 2 or 4, and more preferably 2 position. When the 2-position is substituted, the electrolysis voltage of biphenyl is controlled not only by the electron withdrawing effect but also by the steric effect of the fluorine atom, and the deterioration of the battery characteristics under high temperature storage can be suppressed as much as possible, and the overcharge prevention effect can be enhanced.

불소원자 디치환 비페닐의 경우, 그 불소원자치환위치는 2개의 고리의 2위치 또는 4위치가 바람직하고, 더욱이 4위치 및 4'위치가 가장 바람직하다. 불소원자가 상기의 치환위치에 결합하고 있으면, 비페닐의 전기분해전압이 적합한 수준으로 컨트롤되고, 고온보존하에서의 전지특성의 열화를 억제하고, 과충전방지효과를 높일 수 있다.In the case of a fluorine atom disubstituted biphenyl, the fluorine atom substituted position is preferably 2 or 4 positions of two rings, more preferably 4 and 4 'positions. When the fluorine atom is bonded at the above substitution position, the electrolysis voltage of biphenyl can be controlled to an appropriate level, the degradation of battery characteristics under high temperature storage can be suppressed, and the overcharge prevention effect can be enhanced.

상기한 불소원자치환 비페닐류중에서도 2-플루오로비페닐, 4-플루오로비페닐, 4,4'-디플루오로비페닐이 바람직하고, 특히 2-플루오로비페닐이 바람직하다.Among the above-described fluorine-substituted biphenyls, 2-fluorobiphenyl, 4-fluorobiphenyl, 4,4'-difluorobiphenyl are preferable, and 2-fluorobiphenyl is particularly preferable.

방향족 탄화수소화합물Aromatic hydrocarbon compounds

본 발명에 관한 비수전해액에서는 그 구성성분의 하나로서 탄소원자와 수소원자만으로 이루어지는 방향족 탄화수소화합물을 첨가한다. 이것에 의해 불소원자치환 방향족화합물의 과충전방지효과를 더욱 한층 높이는 효과를 얻을 수 있다. 그와 같은 방향족 탄화수소화합물로서, 벤젠류, 비페닐류, 터페닐류, 나프탈렌류 등을 들 수 있고, 그들은 1종류를 사용해도 좋고, 2종류 이상을 조합하여 사용해도 좋다.In the nonaqueous electrolyte according to the present invention, an aromatic hydrocarbon compound composed of only carbon atoms and hydrogen atoms is added as one of its components. As a result, the effect of further increasing the overcharge prevention effect of the fluorine-substituted aromatic compound can be obtained. Examples of such aromatic hydrocarbon compounds include benzenes, biphenyls, terphenyls, naphthalenes, and the like, and they may be used in one kind or in combination of two or more kinds.

다음으로, 그들 방향족 탄화수소화합물의 구체예를 든다.Next, the specific example of these aromatic hydrocarbon compounds is given.

(1) 벤젠류:(1) benzenes:

벤젠, 톨루엔, 크실렌, 쿠멘, 시클로헥실벤젠, 테트라린Benzene, toluene, xylene, cumene, cyclohexylbenzene, tetralin

(2) 비페닐류:(2) biphenyls:

비페닐, 2-메틸비페닐, 3-메틸비페닐, 4-메틸비페닐, 2-에틸비페닐, 2,2'-디메틸비페닐Biphenyl, 2-methylbiphenyl, 3-methylbiphenyl, 4-methylbiphenyl, 2-ethylbiphenyl, 2,2'-dimethylbiphenyl

(3) 터페닐류:(3) Terphenyls:

오르토터페닐, 메타터페닐, 파라터페닐, 메틸터페닐Orthoterphenyl, metaterphenyl, paraterphenyl, methylterphenyl

(4) 나프탈렌류:(4) Naphthalenes:

나프탈렌, 1-메틸나프탈렌, 2-메틸나프탈렌Naphthalene, 1-methylnaphthalene, 2-methylnaphthalene

이들 방향족 탄화수소화합물중에서도 알킬기 또는 시클로알킬기치환 벤젠류와 비페닐류가 바람직하고, 또한 시클로헥실벤젠과 비페닐이 보다 바람직하고, 비페닐이 가장 바람직하다. 이들 화합물을 소량 첨가하는 경우에는 고온보존시의 전지특성의 저하를 최소한으로 하면서, 불소원자치환 방향족화합물의 과충전방지효과를 높일 수 있다.Among these aromatic hydrocarbon compounds, alkyl groups or cycloalkyl group-substituted benzenes and biphenyls are preferable, cyclohexyl benzene and biphenyl are more preferable, and biphenyl is most preferred. When a small amount of these compounds is added, the effect of preventing overcharge of the fluorine atom-substituted aromatic compound can be enhanced while minimizing the deterioration of battery characteristics during high temperature storage.

그 외의 화합물Other compounds

본 발명에 관한 비수전해액에서는 상기에서 기술한 2성분에 더해서, 또한 일반식 (1)로 표시되는 비닐렌카보네이트류, 일반식 (2)로 표시되는 알케닐에틸렌카보네이트류, 일반식 (3)으로 표시되는 불포화탄화수소기를 가지는 설톤류, 일반식 (4)로 표시되는 아릴기를 가지는 설폰산에스테르, 포화탄화수소기를 가지는 설톤류 및 설폰산이미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물을 가하는 것이 바람직하다.In the nonaqueous electrolyte according to the present invention, in addition to the two components described above, vinylene carbonates represented by the general formula (1), alkenylethylene carbonates represented by the general formula (2), and general formula (3) It is preferable to add at least 1 sort (s) of compound chosen from the group which consists of a sultone which has an unsaturated hydrocarbon group represented, a sulfonic acid ester which has an aryl group represented by General formula (4), a sultone which has a saturated hydrocarbon group, and a sulfonic acid imide. .

과충전방지제가 앞서 나타낸 2성분인 경우에는, 과충전방지제를 첨가하므로써 일어나는 고온보존시의 전지특성의 저하를 대폭으로 억제할 수 있다.In the case where the overcharge inhibitor is the two components described above, the deterioration in battery characteristics at the time of high temperature storage caused by the addition of the overcharge inhibitor can be significantly suppressed.

상술한 화합물로서는 다음에 기재하는 화합물을 예시할 수 있다. 그들은 단독으로 사용해도 좋고, 2종류 이상을 조합하여 사용해도 좋다.As a compound mentioned above, the compound described next can be illustrated. They may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.

(1) 일반식 (1)로 표시되는 비닐렌카보네이트류(1) Vinylene carbonates represented by the general formula (1)

(2) 일반식 (2)로 표시되는 알케닐에틸렌카보네이트류(2) Alkenylethylene carbonates represented by General formula (2)

(3) 일반식 (3)으로 표시되는 불포화탄화수소기를 가지는 설톤류(3) Sultones having an unsaturated hydrocarbon group represented by the general formula (3)

(4) 일반식 (4)로 표시되는 아릴기를 가지는 설폰산에스테르(4) sulfonic acid ester having an aryl group represented by General Formula (4)

(5) 포화탄화수소기를 가지는 설톤류(5) Sultones having saturated hydrocarbon groups

(6) 설폰산이미드류(6) sulfonic acid imides

비닐렌카보네이트류는 다음에 나타내는 일반식 (1)로 표시된다.Vinylene carbonate is represented by General formula (1) shown next.

식 (1)에 있어서, R1및 R2는 서로 동일해도 좋고, 상이해도 좋으며, 수소원자, 할로겐원자 또는 탄소수가 1∼12인 할로겐원자를 포함하고 있어도 좋은 알킬기를 나타낸다. 할로겐원자로서는 불소원자 또는 염소원자가 바람직하고, 더욱이 불소원자가 보다 바람직하다.In Formula (1), R <1> and R <2> may mutually be same or different, and represents the alkyl group which may contain a hydrogen atom, a halogen atom, or the halogen atom of 1 to 12 carbon atoms. The halogen atom is preferably a fluorine atom or a chlorine atom, and more preferably a fluorine atom.

식 (1)로 표시되는 비닐렌카보네이트류의 구체예로서, 다음의 화합물을 들 수 있다. 즉, 비닐렌카보네이트, 플루오로비닐렌카보네이트, 메틸비닐렌카보네이트, 플루오로메틸비닐렌카보네이트, 에틸비닐렌카보네이트, 프로필비닐렌카보네이트, 부틸비닐렌카보네이트, 디메틸비닐렌카보네이트, 디에틸비닐렌카보네이트, 디프로필비닐렌카보네이트. 이들 화합물중 비닐렌카보네이트가 가장 바람직하다.As specific examples of the vinylene carbonates represented by the formula (1), the following compounds may be mentioned. That is, vinylene carbonate, fluorovinylene carbonate, methylvinylene carbonate, fluoromethylvinylene carbonate, ethylvinylene carbonate, propylvinylene carbonate, butylvinylene carbonate, dimethylvinylene carbonate, diethylvinylene carbonate, Dipropylvinylene carbonate. Of these compounds, vinylene carbonate is most preferred.

알케닐에틸렌카보네이트류는 다음에 나타내는 일반식 (2)로 표시된다.Alkenyl ethylene carbonates are represented by General formula (2) shown next.

식 (2)에 있어서, R3∼R6은 서로 동일해도 좋고, 상이해도 좋으며, 수소원자, 할로겐원자, 탄소수가 1∼12인 할로겐원자를 포함하고 있어도 좋은 탄화수소기 또는 탄소수가 2∼12인 알케닐기로서, R3∼R6중의 적어도 하나는 탄소수가 2∼12인 알케닐기이다. 알케닐기의 예로서 비닐기, 프로페닐기, 아릴기, 부테닐기 등을 들 수 있다.In Formula (2), R <3> -R <6> may mutually be same or different, and may be a hydrogen group, a halogen atom, the hydrocarbon group which may contain the C1-C12 halogen atom, or C2-C12 As the alkenyl group, at least one of R 3 to R 6 is an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms. As an example of an alkenyl group, a vinyl group, a propenyl group, an aryl group, butenyl group, etc. are mentioned.

식 (2)로 표시되는 알케닐에틸렌카보네이트류의 구체예로서 다음의 화합물을 들 수 있다. 즉, 비닐에틸렌카보네이트, 프로페닐에틸렌카보네이트, 4,4-디비닐에틸렌카보네이트, 4,5-디비닐에틸렌카보네이트, 4-메틸-4-비닐에틸렌카보네이트, 4-플루오로-4-비닐에틸렌카보네이트, 4-플루오로-5-비닐에틸렌카보네이트, 4-메틸-5-비닐에틸렌카보네이트, 4-에틸-4-비닐에틸렌카보네이트. 이들 화합물중, 비닐에틸렌카보네이트 및 디비닐에틸렌카보네이트가 가장 바람직하다.The following compound is mentioned as a specific example of alkenylethylene carbonate represented by Formula (2). That is, vinyl ethylene carbonate, propenyl ethylene carbonate, 4,4-divinyl ethylene carbonate, 4,5-divinyl ethylene carbonate, 4-methyl-4-vinyl ethylene carbonate, 4-fluoro-4-vinyl ethylene carbonate, 4-fluoro-5-vinylethylene carbonate, 4-methyl-5-vinylethylene carbonate, 4-ethyl-4-vinylethylene carbonate. Among these compounds, vinyl ethylene carbonate and divinyl ethylene carbonate are most preferred.

불포화탄화수소기를 가지는 설톤류는 다음에 나타내는 일반식 (3)으로 표시된다.Sultones having an unsaturated hydrocarbon group are represented by the following general formula (3).

식 (3)에 있어서, R7∼R10은 서로 동일해도 좋고, 상이해도 좋으며, 수소원자, 할로겐원자 또는 탄소수가 1∼12인 할로겐원자를 포함하고 있어도 좋은 알킬기이고, n은 0∼3의 정수이다.In formula (3), R <7> -R <10> may mutually be same or different, and is an alkyl group which may contain the hydrogen atom, the halogen atom, or the halogen atom of C1-C12, n is 0-3 Is an integer.

식 (3)으로 표시되는 불포화탄화수소기를 가지는 설톤류의 구체예로서 다음의 화합물을 들 수 있다. 즉, 에틸설톤, 1,3-프로펜설톤, 1,4-부텐설톤, 1,5-펜텐설톤, 1-메틸-1,3-프로펜설톤, 1-플루오로-1,3-프로펜설톤, 2-메틸-1,3-프로펜설톤, 3-메틸-1,3-프로펜설톤, 1-트리플루오로메틸-1,3-프로펜설톤. 이들 화합물중에서도 1,3-프로펜설톤 및 1,4-부텐설톤이 가장 바람직하다.The following compound is mentioned as a specific example of the sultone which has an unsaturated hydrocarbon group represented by Formula (3). Ie ethylsultone, 1,3-propenesultone, 1,4-butenesultone, 1,5-pentenesultone, 1-methyl-1,3-propenesultone, 1-fluoro-1,3-propene Sultone, 2-methyl-1,3-propenesultone, 3-methyl-1,3-propenesultone, 1-trifluoromethyl-1,3-propenesultone. Among these compounds, 1,3-propenesultone and 1,4-butenesultone are most preferred.

아릴기를 가지는 설폰산에스테르로서는 다음에 나타내는 일반식 (4)의 것을예시할 수 있다.As sulfonic acid ester which has an aryl group, the thing of General formula (4) shown next can be illustrated.

식 (4)에 있어서, R11∼R16은 서로 동일해도 좋고, 상이해도 좋으며, 수소원자, 리튬원자, 할로겐원자, 설폰산에스테르기, 카본산에스테르기, 설폰산리튬기 및 탄소수 1∼12의 할로겐원자를 포함하고 있어도 좋은 알킬기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원자 또는 기이다.In formula (4), R <11> -R <16> may mutually be same or different, and is a hydrogen atom, a lithium atom, a halogen atom, a sulfonic acid ester group, a carboxylic acid ester group, a lithium sulfonate group, and C1-C12 It is an atom or group chosen from the group which consists of an alkyl group which may contain the halogen atom of.

식 (4)로 표시되는 아릴기를 가지는 설폰산에스테르류의 구체예로서 다음의 화합물을 들 수 있다. 즉, 벤젠설폰산에틸, 벤젠디(설폰산메틸), 벤젠디(설폰산에틸), 벤젠디(설폰산프로필), 벤젠(설폰산메틸)(설폰산에틸), 벤젠(설폰산아릴), 벤젠디(설폰산비닐), 벤젠디(설폰산에티닐), 벤젠트리(설폰산메틸), 설포안식향산무수물, 설포안식향산디메틸, 톨루엔설폰산메틸, 톨루엔디(설폰산에틸), 톨루엔트리(설폰산프로필), 트리플루오로메틸벤젠설폰산메틸, 트리플루오로메틸벤젠디(설폰산메틸), 트리플루오로메틸벤젠트리(설폰산에틸), 나프탈렌설폰산리튬염, 벤젠설폰산리튬염, 트리플루오로메틸벤젠설폰산리튬염, 벤젠디설폰산디리튬염, 트리플루오로메틸벤젠디설폰산디리튬염, 벤젠트리설폰산트리리튬염, 설포안식향산디리튬염, 톨루엔설폰산리튬염, 톨루엔디설폰산디리튬염.The following compound is mentioned as a specific example of sulfonic acid ester which has an aryl group represented by Formula (4). Namely, ethyl benzene sulfonate, benzenedi (methyl sulfonate), benzenedi (ethyl sulfonate), benzenedi (propyl sulfonate), benzene (methyl sulfonate) (ethyl sulfonate), benzene (aryl sulfonate), Benzene di (vinyl sulfonate), benzenedi (ethynyl sulfonate), benzene tri (methyl sulfonate), sulfo benzoic anhydride, dimethyl sulfo benzoic acid, methyl toluene sulfonate, toluene di (ethyl sulfonate), toluene Propyl phosphate), methyl trifluoromethylbenzenesulfonate, trifluoromethylbenzenedi (methylsulfonate), trifluoromethylbenzenetri (ethylsulfonate), lithium naphthalenesulfonate salt, lithium benzenesulfonate salt, tri Fluoromethylbenzenesulfonic acid lithium salt, benzenedisulfonic acid lithium salt, trifluoromethylbenzenedisulfonic acid lithium salt, benzenetrisulfonic acid trilithium salt, sulfobenzoic acid dilithium salt, toluene sulfonic acid lithium salt, toluene disulfone Sandylithium salt.

이들 화합물중에서도 벤젠디(설폰산에스테르)가 바람직하고, 특히 메타위치치환의 벤젠디(설폰산에스테르)가 바람직하다.Among these compounds, benzene di (sulfonic acid ester) is preferable, and benzene di (sulfonic acid ester) of meta-substituted is particularly preferable.

포화탄화수소기를 가지는 설톤류로서 다음의 화합물을 예시할 수 있다.The following compound can be illustrated as a sultone which has a saturated hydrocarbon group.

1,3-프로판설톤, 1,4-부탄설톤, 1,5-펜탄설톤, 1,6-헥산설톤, 1-메틸-1,3-프로판설톤, 2-메틸-1,3-프로판설톤, 3-메틸-1,3-프로판설톤, 1-메틸-1,4-부탄설톤, 2-메틸-1,4-부탄설톤, 3-메틸-1,4-부탄설톤, 4-메틸-1,4-부탄설톤.1,3-propanesultone, 1,4-butanesultone, 1,5-pentanesultone, 1,6-hexanesultone, 1-methyl-1,3-propanesultone, 2-methyl-1,3-propanesultone, 3-methyl-1,3-propanesultone, 1-methyl-1,4-butanesultone, 2-methyl-1,4-butanesultone, 3-methyl-1,4-butanesultone, 4-methyl-1, 4-butanesultone.

이들중에서 1,3-프로판설톤과 1,4-부탄설톤이 바람직하다.Of these, 1,3-propanesultone and 1,4-butanesultone are preferred.

설폰산이미드로서 다음의 화합물을 예시할 수 있다.The following compound can be illustrated as sulfonic acid imide.

N-메틸-디(메탄설폰산)이미드, N,N-디메틸-메탄설폰산이미드, 트리스(트리플루오로메탄설폰산)이미드, N-메틸-디(트리플루오로메탄설폰산)이미드, 디(트리플루오로메탄설폰산)이미드리튬염, N,N-디메틸-트리플루오로메탄설폰산이미드, N-에틸-디(트리플루오로메탄설폰산)이미드, N,N-디에틸-트리플루오로메탄설폰산이미드, N-메틸-디(펜타플루오로에탄설폰산)이미드, 디(펜타플루오로에탄설폰산)이미드리튬염, N,N-디메틸-펜타플루오로에탄설폰산이미드, N-메틸-디(퍼플루오로프로판설폰산)이미드, N,N-디메틸-퍼플루오로프로판설폰산이미드, N-메틸-디(퍼플루오로부탄설폰산)이미드, N,N-디메틸-퍼플루오로부탄설폰산이미드.N-methyl-di (methanesulfonic acid) imide, N, N-dimethyl-methanesulfonic acid imide, tris (trifluoromethanesulfonic acid) imide, N-methyl-di (trifluoromethanesulfonic acid) imide De, di (trifluoromethanesulfonic acid) imide lithium salt, N, N-dimethyl-trifluoromethanesulfonic acid imide, N-ethyl-di (trifluoromethanesulfonic acid) imide, N, N- Diethyl-trifluoromethanesulfonic acidimide, N-methyl-di (pentafluoroethanesulfonic acid) imide, di (pentafluoroethanesulfonic acid) imide lithium salt, N, N-dimethyl-pentafluoro Ethanesulfonic acid imide, N-methyl-di (perfluoropropanesulfonic acid) imide, N, N-dimethyl-perfluoropropanesulfonic acid imide, N-methyl-di (perfluorobutanesulfonic acid) imide , N, N-dimethyl-perfluorobutanesulfonic acid imide.

이들 화합물중에서도 디(트리플루오로메탄설폰산)이미드류, 디(펜타플루오로에탄설폰산)이미드류가 바람직하고, 특히 디(트리플루오로메탄설폰산)이미드리튬염이나 디(펜타플루오로설폰산)이미드리튬염은 전해질로서도 작용하고, 전해액의 이온전도성을 향상시키기 때문에 바람직하다.Among these compounds, di (trifluoromethanesulfonic acid) imides and di (pentafluoroethanesulfonic acid) imides are preferable, and in particular, di (trifluoromethanesulfonic acid) imide lithium salts and di (pentafluoro) The sulfonic acid) imide lithium salt is preferable because it also acts as an electrolyte and improves the ion conductivity of the electrolyte solution.

상기한 화합물중, 일반식 (1)로 표시되는 비닐렌카보네이트류 및 일반식 (3)으로 표시되는 불포화탄화수소기를 가지는 알켄설톤류가 바람직하다. 구체적으로는 비닐렌카보네이트와 1,3-프로펜설톤이 바람직하다.Among the above compounds, vinylene carbonates represented by the general formula (1) and alkenesultones having an unsaturated hydrocarbon group represented by the general formula (3) are preferable. Specifically, vinylene carbonate and 1,3-propenesultone are preferable.

또한, 일반식 (1)로 표시되는 비닐렌카보네이트류와 일반식 (3)으로 표시되는 불포화탄화수소기를 가지는 설톤류를 동시에 첨가하면 고온보존성의 효과가 상승하여 더해지기 때문에 바람직하고, 그 일례로서 비닐렌카보네이트와 1,3-프로펜설톤과의 조합을 들 수 있다.In addition, when the vinylene carbonates represented by the general formula (1) and the sultones having an unsaturated hydrocarbon group represented by the general formula (3) are added at the same time, the effect of high temperature preservation increases and is preferable. And a combination of ethylene carbonate and 1,3-propenesultone.

그 외의 비수용매Other non-aqueous solvents

본 발명에 관한 비수전해액은 비수용매와 전해질로 기본적으로 구성되어 있고, 그 비수용매는 상기한 불소원자치환 방향족화합물 및 탄소원자와 수소원자만으로 이루어지는 방향족 탄화수소화합물에 더하여 통상 사용되고 있는 비수용매를 사용한다. 여기에서는 「통상 사용되고 있는 비수용매」를 「그 외의 비수용매」라고 부르고, 다음에 구체적으로 설명한다.The nonaqueous electrolyte according to the present invention is basically composed of a nonaqueous solvent and an electrolyte, and the nonaqueous solvent is a nonaqueous solvent which is usually used in addition to the aforementioned fluorine-substituted aromatic compounds and aromatic hydrocarbon compounds composed only of carbon atoms and hydrogen atoms. Here, "normally used nonaqueous solvent" is called "other nonaqueous solvent", and it demonstrates concretely next.

사용가능한 그 외의 비수용매로서, 환상의 비프로톤성 용매 및/또는 쇄상의 비프로톤성 용매를 들 수 있다. 그중, 환상의 비프로톤성 용매로서는 에틸렌카보네이트와 같은 환상 카보네이트, γ-부티로락톤과 같은 환상 에스테르, 설포란과 같은 환상설폰, 디옥소란과 같은 환상에테르를 예시할 수 있다. 또한 쇄상의 비프로톤성 용매로서는 디메틸카보네이트와 같은 쇄상 카보네이트, 프로피온산메틸과 같은 쇄상 카본산에스테르, 디메톡시에탄과 같은 쇄상 에테르를 예시할 수 있다.Other nonaqueous solvents that can be used include cyclic aprotic solvents and / or linear aprotic solvents. Among them, examples of the cyclic aprotic solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, cyclic esters such as γ-butyrolactone, cyclic sulfones such as sulfolane, and cyclic ethers such as dioxolane. Examples of the chain aprotic solvent include chain carbonates such as dimethyl carbonate, chain carboxylic acid esters such as methyl propionate, and chain ethers such as dimethoxyethane.

전지의 부하특성이나 저온특성의 향상을 특히 의도한 경우에는, 환상의 비프로톤성 용매와 쇄상의 비프로톤성 용매를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 전해액의 전기화학적 안정성을 중시하는 경우에는, 환상의 비프로톤성 용매로서 환상 카보네이트를, 쇄상의 비프로톤성 용매로서 쇄상 카보네이트를 선택하여 혼합사용하는 것이 바람직하다.When the load characteristic and low temperature characteristic of a battery are especially improved, it is preferable to mix and use a cyclic aprotic solvent and a linear aprotic solvent. In addition, when the electrochemical stability of electrolyte solution is important, it is preferable to mix and use cyclic carbonate as a cyclic aprotic solvent, and to select a linear carbonate as a linear aprotic solvent.

환상 카보네이트의 예로서, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 1,2-부틸렌카보네이트, 2,3-부틸렌카보네이트, 1,2-펜틸렌카보네이트, 2,3-펜틸렌카보네이트를 들 수 있다. 유전율이 높은 에틸렌카보네이트와 프로필렌카보네이트는 적합하다. 마이너스극 활물질에 흑연을 사용하는 경우에는 특히 에틸렌카보네이트가 바람직하다. 이들 환상카보네이트는 2종류 이상을 혼합사용해도 좋다.Examples of the cyclic carbonates include ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, and 2,3-pentylene carbonate. High dielectric constant ethylene carbonate and propylene carbonate are suitable. When graphite is used for a negative electrode active material, ethylene carbonate is especially preferable. You may use these cyclic carbonates in mixture of 2 or more types.

쇄상 카보네이트의 예로서, 디메틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 메틸이소프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 메틸부틸카보네이트, 디부틸카보네이트, 에틸프로필카보네이트, 메틸트리플루오로에틸카보네이트를 들 수 있다. 점도가 낮은 디메틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 디에틸카보네이트는 적합하게 사용할 수 있다. 이들 쇄상 카보네이트는 2종류 이상을 혼합하여 사용해도 좋다.Examples of the chain carbonates include dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, dibutyl carbonate, ethyl propyl carbonate, and methyl trifluoroethyl carbonate. Can be. Dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate with low viscosity can be used suitably. You may use these linear carbonates in mixture of 2 or more types.

환상 카보네이트와 쇄상 카보네이트의 혼합비율(환상 카보네이트:쇄상 카보네이트)은 중량비로 표시해서 바람직하게는 1:99∼99:1, 보다 바람직하게는 5:95∼70:30, 더욱 바람직하게는 10:90∼60:40이다. 이와 같은 혼합비율의 범위내이면, 전해액의 점도상승을 억제하고, 전해질의 해리도를 높일 수 있기 때문에, 전지의 충방전특성에 관련된 전해액의 전도도를 높일 수 있다.The mixing ratio (cyclic carbonate: chain carbonate) of the cyclic carbonate and the linear carbonate is expressed in a weight ratio, preferably 1:99 to 99: 1, more preferably 5:95 to 70:30, and even more preferably 10:90 60:40. If it is in the range of such a mixing ratio, since the viscosity rise of electrolyte solution can be suppressed and the dissociation degree of electrolyte can be improved, the conductivity of the electrolyte solution related to the charge / discharge characteristic of a battery can be improved.

한편, 전지의 화재안전성 향상의 관점에서 용매의 인화점을 높게 하는 경우에는, 그 외의 비수용매로서 환상의 비프로톤성 용매를 단독으로 사용하거나, 또는 쇄상의 비프로톤성 용매의 혼합비율을 그 외의 비수용매 전체에 대해 20중량% 이하로 조정하는 것이 바람직하다.On the other hand, when the flash point of a solvent is made high from the viewpoint of the fire safety improvement of a battery, cyclic aprotic solvent is used independently as another nonaqueous solvent, or the mixing ratio of a chain | strand-shaped aprotic solvent is other nonaqueous. It is preferable to adjust to 20 weight% or less with respect to the whole solvent.

이 경우의 환상의 비프로톤성 용매로서는 특히, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 설포란, γ-부티로락톤, N-메틸옥사졸리논으로부터 선택되는 1종 또는 이들을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.As the cyclic aprotic solvent in this case, it is particularly preferable to use one or a combination of ethylene carbonate, propylene carbonate, sulfolane, γ-butyrolactone and N-methyloxazolinone.

구체적인 용매의 조합으로서는, 에틸렌카보네이트와 설포란, 에틸렌카보네이트와 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트와 γ-부티로락톤, 에틸렌카보네이트와 프로필렌카보네이트와 γ부티로락톤을 들 수 있다.Examples of the specific solvent combination include ethylene carbonate and sulfolane, ethylene carbonate and propylene carbonate, ethylene carbonate and γ-butyrolactone, ethylene carbonate and propylene carbonate and γ butyrolactone.

쇄상의 비프로톤성 용매를 그 외의 비수용매 전체에 대해 20중량% 이하의 비율로 사용하는 경우에는, 쇄상의 비프로톤성 용매로서 쇄상 카보네이트, 쇄상 카본산에스테르, 쇄상 인산에스테르를 사용할 수 있다. 특히, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 디프로필카보네이트, 디부틸카보네이트, 디헵틸카보네이트, 디옥틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 메틸부틸카보네이트, 메틸헵틸카보네이트, 메틸옥틸카보네이트 등의 쇄상 카보네이트가 바람직하다. 환상 카보네이트와 쇄상 카보네이트와의 혼합비율(환상 카보네이트:쇄상 카보네이트)은 중량비로 나타내서 80:20∼99.5:0.5가 바람직하고, 더욱이 90:10∼99:1이 바람직하다.When using a chain | strand aprotic solvent in the ratio of 20 weight% or less with respect to the whole other nonaqueous solvent, chain | strand carbonate, a chain carbonate, and a chain phosphate ester can be used as chain | strand aprotic solvent. Particularly, chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate, diheptyl carbonate, dioctyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl butyl carbonate, methyl heptyl carbonate and methyl octyl carbonate are preferable. Do. The mixing ratio of the cyclic carbonate and the linear carbonate (cyclic carbonate: chain carbonate) is preferably 80:20 to 99.5: 0.5, more preferably 90:10 to 99: 1.

그 외의 비수용매에는 본 발명의 목적에서 일탈하지 않는 범위내에서 상기 이외의 용매를 포함하고 있어도 좋다. 그와 같은 용매로서는 구체적으로는, 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 메틸-N,N-디메틸카바메이트 등의 쇄상 카바메이트류, N-메틸피롤리돈 등의 환상 아미드류, N,N-디메틸이미다졸리디논 등의 환상 우레아류, 붕산트리메틸, 붕산트리에틸, 붕산트리부틸, 붕산트리옥틸, 붕산트리(트리메틸실릴) 등의 붕산에스테르류, 인산트리메틸, 인산트리에틸, 인산트리스(트리메틸실릴)과 같은 쇄상 인산에스테르 및 에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜디메틸에테르와 같은 에틸렌글리콜 유도체 등을 예시할 수 있다.The other nonaqueous solvent may contain the solvent of that excepting the above within the range which does not deviate from the objective of this invention. Specific examples of such a solvent include amides such as dimethylformamide, chain carbamates such as methyl-N, N-dimethyl carbamate, and cyclic amides such as N-methylpyrrolidone, and N, N-dimethyl. Cyclic ureas such as imidazolidinone, trimethyl borate, triethyl borate, tributyl borate, trioctyl borate, borate esters such as triborate tri (trimethylsilyl), trimethyl phosphate, triethyl phosphate, and tris (trimethylsilyl) Linear phosphate esters such as and ethylene glycol derivatives such as ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol dimethyl ether, and the like.

리튬함유 전해질Lithium-containing electrolyte

본 발명의 비수전해액에 사용가능한 리튬을 함유하는 전해질로서는, 통상 비수전해액용 전해질로서 사용되고 있는 것이면 특별히 제한되는 것 없이 어느 것이나 사용할 수 있다.As the electrolyte containing lithium usable in the nonaqueous electrolyte of the present invention, any electrolyte can be used without particular limitation as long as it is usually used as an electrolyte for the nonaqueous electrolyte.

전해질의 구체예로서, LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, Li2SiF6, LiOSO2CkF(2k+1)(k=1∼8의 정수), LiPFn{CkF(2k+1)}(6-n)(n=1∼5의 정수, k=1∼8의 정수) 등의 리튬염을 들 수 있다.Specific examples of the electrolyte include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiOSO 2 C k F (2k + 1) (an integer from k = 1 to 8), LiPF n {C k F ( 2k + 1) } (6-n) Lithium salt, such as (an integer of n = 1-5, the integer of k = 1-8), etc. are mentioned.

또한, 다음의 일반식으로 표시되는 리튬염도 사용할 수 있다. 즉, LiC(SO2R17)(SO2R18)(SO2R19), LiN(SO2OR20)(SO2OR21), LiN(SO2R22)(SO2OR23),LiN(SO2R24)(SO2R25). 여기에서 R17∼R25는 서로 동일해도 좋고, 상이해도 좋으며, 탄소수 1∼8의 퍼플루오로알킬기이다.Moreover, the lithium salt represented with the following general formula can also be used. That is, LiC (SO 2 R 17 ) (SO 2 R 18 ) (SO 2 R 19 ), LiN (SO 2 OR 20 ) (SO 2 OR 21 ), LiN (SO 2 R 22 ) (SO 2 OR 23 ), LiN (SO 2 R 24 ) (SO 2 R 25 ). Here, R <17> -R <25> may mutually be same or different and is a C1-C8 perfluoroalkyl group.

이들중, 특히 LiPF6, LiBF4및 LiN(SO2R24)(SO2R25)가 바람직하다.Among these, LiPF 6 , LiBF 4 and LiN (SO 2 R 24 ) (SO 2 R 25 ) are preferred.

또한, 여기에서 예시한 화합물중에는 상기한 설폰산이미드와 부분적으로 중복하고 있는 것도 있으나, 그들 화합물은 전해질로서 작용하는 동시에 비수전해액의 고온조건하에서의 전지특성의 열화를 억제하는 효과를 함께 가지고 있기 때문에, 어떠한 목적으로 사용해도 좋고, 리튬함유 전해질로서 사용하는 것이 바람직하다.In addition, some of the compounds exemplified herein partially overlap with the above-mentioned sulfonic acid imides, but these compounds act as an electrolyte and also have an effect of suppressing deterioration of battery characteristics under high temperature conditions of the nonaqueous electrolyte. It may be used for any purpose and is preferably used as a lithium-containing electrolyte.

이들 리튬염은 단독으로 사용해도 좋고, 또한 2종류 이상을 혼합하여 사용해도 좋다. 2종류 이상을 혼합하여 사용하는 조합으로서는, LiPF6와 LiBF4,LiPF6와 LiN(SO2R24)(SO2R25), LiBF4와 LiN(SO2R24)(SO2R25) 및 LiPF6와 LiBF4와 LiN(SO2R24)(SO2R25)가 예시된다.These lithium salts may be used alone or in combination of two or more kinds thereof. As a combination used by mixing two or more kinds, LiPF 6 and LiBF 4, LiPF 6 and LiN (SO 2 R 24 ) (SO 2 R 25 ), LiBF 4 and LiN (SO 2 R 24 ) (SO 2 R 25 ) And LiPF 6 and LiBF 4 and LiN (SO 2 R 24 ) (SO 2 R 25 ) are illustrated.

비수전해액Non-aqueous electrolyte

본 발명에 관한 비수전해액은 그 구성성분으로서 불소원자치환 방향족화합물, 탄소원자와 수소원자만으로 이루어지는 방향족 탄화수소화합물 및 그 외의 비수용매를 포함하는 비수용매 및 리튬함유 전해질을 적어도 포함하고 있다.The nonaqueous electrolyte according to the present invention contains at least a nonaqueous solvent and a lithium-containing electrolyte containing a fluorine atom-substituted aromatic compound, an aromatic hydrocarbon compound comprising only carbon atoms and hydrogen atoms, and other non-aqueous solvents.

불소원자치환 방향족화합물의 함유량은 전해액 전체에 대해 0.1∼20중량%,바람직하게는 0.5∼20중량%, 더욱 바람직하게는 3∼20중량%, 더욱이 3∼10중량%가 바람직하다. 이 범위내에 있으면 높은 과충전방지효과를 얻을 수 있음과 동시에, 고온보존특성의 저하가 최소한으로 억제되고, 또한 전해액의 리튬이온 전도도의 저하가 거의 없기 때문에 전지의 부하특성을 양호하게 유지할 수 있다.The content of the fluorine-substituted aromatic compound is preferably 0.1 to 20% by weight, preferably 0.5 to 20% by weight, more preferably 3 to 20% by weight, and more preferably 3 to 10% by weight based on the total electrolyte. Within this range, a high overcharge prevention effect can be obtained, and a decrease in high temperature storage characteristics can be suppressed to a minimum, and a decrease in lithium ion conductivity of the electrolyte solution can be maintained. Thus, the load characteristics of the battery can be maintained satisfactorily.

탄소원자와 수소원자만으로 이루어지는 방향족 탄화수소화합물의 함유량은 전해액 전체에 대해 0.1∼3중량%, 바람직하게는 0.1∼2중량%, 더욱 바람직하게는 0.1∼1중량%가 바람직하다. 이 범위내에 있으면 불소원자치환 방향족화합물과의 상승효과에 의해 우수한 과충전방지효과를 얻을 수 있고, 또한 고온보존시의 전지특성의 저하도 최소한으로 억제된다.As for content of the aromatic hydrocarbon compound which consists only of a carbon atom and a hydrogen atom, 0.1-3 weight% with respect to the whole electrolyte solution, Preferably it is 0.1-2 weight%, More preferably, 0.1-1 weight% is preferable. Within this range, an excellent overcharge prevention effect can be obtained by synergistic effect with the fluorine atom-substituted aromatic compound, and the deterioration of battery characteristics at high temperature storage is also minimized.

또한 리튬함유 전해질은 바람직하게는 0.1∼3몰/리터, 더욱 바람직하게는 0.5∼2몰/리터의 농도로 비수전해액중에 포함되어 있는 것이 바람직하다. 그것에 의해 양호한 부하특성, 저온특성 등의 전기특성을 얻을 수 있다.The lithium-containing electrolyte is preferably contained in the nonaqueous electrolyte at a concentration of preferably 0.1 to 3 mol / liter, more preferably 0.5 to 2 mol / liter. Thereby, electrical characteristics, such as a favorable load characteristic and low temperature characteristic, can be acquired.

본 발명에 관한 비수전해액의 일태양으로서, 상기한 불소원자치환 방향족화합물, 탄소원자와 수소원자만으로 이루어지는 방향족 탄화수소화합물, 그 외의 비수용매 및 전해질을 포함하는 기본구성에 더해, 전술한 「그 외의 화합물」을 더 첨가한 구성으로 바꿀 수 있다. 그 함유량은 전해액 전체에 대해, 바람직하게는 0.01∼10중량%, 보다 바람직하게는 0.05∼5중량%, 더욱 바람직하게는 0.1∼3중량%가 바람직하다. 첨가량이 이 범위내에 있으면, 상기한 과충전방지제를 첨가한 때에 일어나는 고온보존시에의 전지특성의 저하를 대폭으로 억제할 수 있다.In one aspect of the nonaqueous electrolyte according to the present invention, in addition to the above-described basic structure including the above-described fluorine atom-substituted aromatic compound, aromatic hydrocarbon compound composed only of carbon atoms and hydrogen atoms, other non-aqueous solvents and electrolytes, Can be changed to a configuration in which is added. The content is preferably 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.05 to 5% by weight, still more preferably 0.1 to 3% by weight based on the entire electrolyte solution. If the addition amount is in this range, the fall of the battery characteristic at the time of high temperature storage which arises when the above-mentioned overcharge inhibitor is added can be suppressed significantly.

전술한 구성의 본 발명에 관한 비수전해액은 리튬 2차전지용의 비수전해액으로서 적합할 뿐만 아니라, 1차전지용의 비수전해액, 전기화학 캐퍼서터용의 비수전해액, 전기2중층 캐퍼서터나 알루미늄전해 콘덴서용의 비수전해액으로서도 사용할 수 있다.The nonaqueous electrolyte according to the present invention having the above-described configuration is not only suitable as a nonaqueous electrolyte for lithium secondary batteries, but also for nonaqueous electrolyte for primary batteries, nonaqueous electrolyte for electrochemical capacitors, electric double layer capacitors and aluminum electrolytic capacitors. It can also be used as a nonaqueous electrolyte solution.

2차전지Rechargeable battery

본 발명에 관한 리튬 2차전지는 마이너스극, 플러스극, 그들을 서로 분리하는 세퍼레이터 및 상기한 비수전해액으로 기본적으로 구성되어 있다.The lithium secondary battery according to the present invention is basically composed of a negative electrode, a positive electrode, a separator separating them from each other, and the nonaqueous electrolyte.

마이너스극을 구성하는 마이너스극 활물질로서는 금속리튬, 리튬함유 합금, 또는 리튬과의 합금화가 가능한 실리콘, 실리콘합금, 주석, 주석합금, 리튬이온의 도우프·탈도우프가 가능한 산화주석, 산화실리콘, 리튬이온의 도우프·탈도우프가 가능한 전이금속산화물, 리튬이온의 도우프·탈도우프가 가능한 전이금속 질소화합물, 리튬이온의 도우프·탈도우프가 가능한 탄소재료, 또는 이들의 혼합물의 어느 것도 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material constituting the negative electrode include metal lithium, a lithium-containing alloy, or a silicon, a silicon alloy, tin, tin alloy, and a tin oxide which can be doped and dedoped of lithium ions, which can be alloyed with lithium, Of a transition metal oxide capable of doping and dedoping lithium ions, a transition metal nitrogen compound capable of doping and undoping lithium ions, a carbon material capable of dope and dedoping lithium ions, or a mixture thereof Any can be used.

탄소재료로서는 카본블랙, 활성탄, 인조흑연, 천연흑연, 비정질 탄소재료 등을 들 수 있다. 그 형태는 섬유상, 구상, 포테트상, 후레이크상 등의 어느 것이어도 좋다. 비정질 탄소재료로서 구체적으로는, 하드카본, 코크스, 1500℃ 이하에서 소성한 메소카본마이크로비즈(MCMB), 메소페이즈피치카본화이버(MCF) 등을 예시할 수 있다. 흑연재료로서는, 천연흑연, 흑연화 코크스, 흑연화 MCMB, 흑연화 MCF 등, 또한 붕소를 함유하는 것, 또한 금, 백금, 은, 구리, Sn, Si 등 금속으로 피복한 것, 또는 비정질 탄소로 피복한 것 등을 사용할 수 있다. 이들 탄소재료는 1종류를 사용해도 좋고, 2종류 이상을 적의 조합하여 사용해도 좋다. 또한, 도전조제로서카본블랙, 비결정성 위스커카본 등을 가하여 사용해도 좋다.Examples of the carbon material include carbon black, activated carbon, artificial graphite, natural graphite, and amorphous carbon materials. The form may be any of fibrous, spherical, potted and flake shaped. Specific examples of the amorphous carbon material include hard carbon, coke, mesocarbon microbeads (MCMB), mesophase pitch carbon fibers (MCF), and the like that are calcined at 1500 ° C or lower. Examples of the graphite material include natural graphite, graphitized coke, graphitized MCMB, graphitized MCF, and boron-containing materials, and those coated with metals such as gold, platinum, silver, copper, Sn, and Si, or amorphous carbon. Coated ones can be used. One kind of these carbon materials may be used, or two or more kinds thereof may be used in combination. Moreover, carbon black, amorphous whisker carbon, etc. may be added and used as a conductive support agent.

탄소재료로서는, 특히 X선회절법으로 측정한 (002)면의 면각격(d002)이 0.340nm 이하인 탄소재료가 바람직하고, 진밀도가 1.70g/cm3이상인 흑연 또는 그것에 가까운 성질을 가지는 고결정성 탄소재료가 바람직하다. 이와 같은 탄소재료를 사용하면, 전지의 에너지밀도를 높게 할 수 있다.As the carbon material, a carbon material having a plane angle (d002) of the (002) plane measured by X-ray diffraction is particularly 0.340 nm or less, and a graphite having a true density of 1.70 g / cm 3 or more or a high crystallinity having properties close thereto. Carbon materials are preferred. By using such a carbon material, the energy density of a battery can be made high.

플러스극을 구성하는 플러스극 활물질로서는, FeS2, MoS2, TiS2, MnO2, V2O5등의 전이금속 황화물 또는 전이금속 산화물, LiCoO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNixCo(1-x)O2, LiNixCoyMn(1-x-y)O2등의 리튬과 전이금속의 복합산화물, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아세틸렌, 폴리아센, 디머캅토티아디아졸·폴리아닐린 복합체 등의 도전성 고분자재료, 불소화탄소, 활성탄 등의 탄소재료 등을 들 수 있다.Examples of the positive electrode active material constituting the positive electrode include transition metal sulfides or transition metal oxides such as FeS 2 , MoS 2 , TiS 2 , MnO 2 , V 2 O 5 , LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , A composite oxide of lithium and a transition metal such as LiNi x Co (1-x) O 2 , LiNi x Co y Mn (1-xy) O 2 , polyaniline, polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, polyacene, dimercaptothia Conductive polymer materials, such as a diazole polyaniline composite, carbon materials, such as a fluorocarbon and activated carbon, etc. are mentioned.

이들중에서도 특히 리튬과 전이금속과의 복합산화물은 과충전시의 전지전압의 증가가 크기 때문에, 과충전방지제를 전기분해시키기 쉬워 바람직하다. 플러스극 활물질은 1종류를 사용해도 좋고, 2종류 이상을 혼합사용해도 좋다. 플러스극 활물질은 통상 도전성이 충분하지 않기 때문에 도전조제를 함께 사용하여 플러스극을 구성한다. 그와 같은 도전조제로서는, 카본블랙, 비결정성 위스커카본, 그라파이트 등의 탄소재료를 예시할 수 있다.Among these, especially the composite oxide of lithium and a transition metal is preferable because it is easy to electrolyze an overcharge inhibitor, since the increase of the battery voltage at the time of overcharge is large. One type of positive electrode active material may be used, and two or more types may be mixed and used for it. Since the positive electrode active material usually does not have sufficient conductivity, a positive electrode is used together with a conductive assistant. As such a conductive support agent, carbon materials, such as carbon black, amorphous whisker carbon, and graphite, can be illustrated.

세퍼레이터는 플러스극과 마이너스극을 전기적으로 절연하고, 또한 리튬이온이 투과가능한 막이면 좋고, 다공성막이나 고분자 전해질이 사용된다. 다공성막으로서는 미다공성 고분자필름이 적합하게 사용되고, 재질로서 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리불화비닐리덴, 폴리에스테르 등이 예시된다. 특히, 다공성 폴리올레핀필름이 바람직하고, 구체적으로는 다공성 폴리에틸렌필름, 다공성 폴리프로필렌필름 또는 다공성의 폴리에틸렌필름과 폴리프로필렌필름의 다층필름을 예시할 수 있다. 이들 다공성 폴리올레핀필름상에는 열안정성이 우수한 다른 수지가 코팅되어 있어도 좋다.The separator may be a membrane that electrically insulates the positive electrode and the negative electrode, and is capable of transmitting lithium ions, and a porous membrane or a polymer electrolyte is used. As the porous membrane, a microporous polymer film is suitably used, and examples thereof include polyolefin, polyimide, polyvinylidene fluoride, polyester and the like. In particular, a porous polyolefin film is preferable, and specifically, a porous polyethylene film, a porous polypropylene film, or a multilayer film of a porous polyethylene film and a polypropylene film can be illustrated. On these porous polyolefin films, other resins excellent in thermal stability may be coated.

고분자전해질로서는, 리튬염을 용해한 고분자물질이나, 전해액으로 팽윤한 고분자물질 등을 들 수 있다. 본 발명의 비수전해액은 고분자물질을 팽윤시켜 고분자전해질을 얻을 목적으로 사용해도 좋다.As a polymer electrolyte, the polymer material which melt | dissolved lithium salt, the polymer material swelled with electrolyte solution, etc. are mentioned. The nonaqueous electrolyte of the present invention may be used for the purpose of obtaining a polymer electrolyte by swelling a polymer material.

이와 같은 구성의 리튬 2차전지는 원통형, 코인형, 각형, 필름형, 그 외 임의의 형상으로 형성할 수 있다. 그러나, 전지의 기본구조는 형상에 관계없이 거의 동일해서 목적에 따라 설계변경을 실시할 수 있다.The lithium secondary battery of such a structure can be formed in cylindrical shape, coin shape, square shape, film shape, and other arbitrary shapes. However, the basic structure of the battery is almost the same regardless of the shape, and the design can be changed according to the purpose.

본 발명에 관한 리튬 2차전지에는 비수전해액이 갖는 과충전방지효과를 발휘시키기 위해, 전지내부의 가스압력이 소정치 이상이 되면 충전을 차단하는 전류차단기구 및/또는 전지의 온도가 소정치 이상이 되면 충전을 차단하는 전류차단기구를 갖추고 있는 것이 바람직하다.In the lithium secondary battery according to the present invention, in order to exert the overcharge prevention effect of the nonaqueous electrolyte, the current cut-off mechanism and / or the temperature of the battery which cuts off the charge when the gas pressure inside the battery reaches a predetermined value or more, It is desirable to have a current cut-off mechanism to cut off the charge.

일반적으로 전지를 과충전하면, 전해액이 전기분해되어 가스 및 열이 발생한다. 상기한 전류차단기구는 이 가스 및/또는 열을 검지하여 전지의 충전을 차단하여, 전지가 과충전되는 것을 방지하는 기구이다. 본 발명에 관한 비수전해액은 전지의 전압이 일정치 이상으로 높아지면 전기분해되어 전지의 충전을 그 이상 진행시키지 않는 기능 이외에, 이 전기분해시에 가스 및 열이 발생하기 때문에 전류차단기구를 빨리 작동시킬 수 있다. 따라서, 전지의 과충전시의 안전성을 더욱 한층 높일 수 있다.In general, when the battery is overcharged, the electrolyte is electrolyzed to generate gas and heat. The current interruption mechanism is a mechanism that detects this gas and / or heat and cuts off the charge of the battery, thereby preventing the battery from being overcharged. The nonaqueous electrolyte according to the present invention is electrolyzed when the voltage of the battery rises above a certain value, and in addition to the function of not progressing the charge of the battery any more, the current blocking mechanism is operated quickly because gas and heat are generated during the electrolysis. You can. Therefore, the safety at the time of overcharging of a battery can further be improved.

전지내부의 가스압력이 소정치 이상이 되면 충전을 차단하는 전류차단기구로서는 전지의 내압이 상승하는 것에 따라 변형되어 충전전류접점이 끊어지는 기구, 전지의 내압을 센서로 검지하여 충전을 정지하는 외부회로, 전지의 내압에 의한 전지의 변형을 센서로 검지하여 충전을 정지하는 외부회로, 전지의 내압이 상승하는 것에 따라 변형하여 플러스극과 마이너스극을 단락시켜 전지가 충전되지 않도록 하는 기구 등을 예시할 수 있다. 이중, 전지의 내압이 상승하는 것에 따라 변형되어 충전전류의 접점이 끊어지는 기구는 심플한 구조이고, 또한 효과가 높기 때문에 바람직하다.As the current cut-off mechanism that cuts off the charge when the gas pressure inside the battery is higher than the predetermined value, it is deformed as the internal pressure of the battery rises and the charge-current contact breaks. Examples include a circuit, an external circuit that detects deformation of the battery due to the internal voltage of the battery with a sensor, and stops charging, and a mechanism for deforming as the internal pressure of the battery increases to short the positive and negative electrodes to prevent the battery from being charged. can do. Of these, the mechanism that deforms as the internal pressure of the battery increases and the contact point of the charging current is broken is preferable because of its simple structure and high effect.

전지의 온도가 소정치 이상이 되면 충전을 차단하는 전류차단기구로서는, 전지의 온도상승을 센서로 검지하여 충전을 정지하는 외부회로, 전지의 온도가 상승하면 용융하여 구멍막힘현상을 일으켜 이온의 통과를 저지하는 세퍼레이터, 전지의 온도가 상승하면 전지의 불활성화물질을 방산하는 캅셀류, 전지의 온도가 상승하면 전기저항이 상승하는 소자, 전지의 온도가 상승하면 용융하여 충전저류의 접점이 끊어지는 기구, 전지의 온도가 상승하면 전기저항이 상승하는 도전재를 포함한 전극 등을 예시할 수 있다.As a current cut-off mechanism that cuts off the charge when the battery temperature is higher than a predetermined value, an external circuit that detects the temperature rise of the battery by using a sensor to stop charging, and melts when the temperature of the battery rises, causing a blockage and passing ions. Separator that prevents the battery from rising, capsules dissipating the deactivation material of the battery when the temperature rises, device whose electrical resistance rises when the temperature rises, and melts when the temperature rises Examples thereof include an electrode including a conductive material in which electrical resistance increases when the temperature of the mechanism and the battery rises.

다음으로, 원통형 및 코인형 전지의 구조의 일례에 대해 설명하는데, 각 전지를 구성하는 마이너스극 활물질, 플러스극 활물질 및 세퍼레이터는 상기한 것을공통하여 사용할 수 있다.Next, although an example of the structure of a cylindrical and coin type battery is demonstrated, the negative electrode active material, the positive electrode active material, and the separator which comprise each battery can be used common to the above.

원통형 리튬 2차전지에서는, 구리박 등의 마이너스극 집전체에 마이너스극 활물질을 도포한 마이너스극과, 알루미늄박 등의 플러스극 집전체에 플러스극 활물질을 도포한 플러스극을, 비수전해액을 주입한 세퍼레이터를 개재하여 권회(卷回)하고, 권회체의 상하에 절연판을 재치한 상태로 전지캔에 수납되어 있다. 그리고, 전지의 내압이 상승하면 변형하여 끊어지는 전류접점이나 전지의 온도가 상승하면 전기저항이 상승하는 소자가 부착된 봉구체(封口體)를 사용하여 전지캔에 뚜껑을 하여 전지캔의 단부를 닫은 구조로 되어 있다.In the cylindrical lithium secondary battery, a non-aqueous electrolyte is injected with a negative electrode coated with a negative electrode active material on a negative electrode current collector such as copper foil, and a positive electrode coated with a positive electrode active material on a positive electrode current collector such as aluminum foil. It winds through a separator and is stored in the battery can in the state which mounted the insulating plate on the upper and lower sides of the winding body. Then, the battery can is closed by using a sealing body with a current contact that is deformed and broken when the internal pressure of the battery rises or an element whose electrical resistance increases when the temperature of the battery rises. It is a closed structure.

코인형 리튬 2차전지에서는 원반상 마이너스극, 비수전해액을 주입한 세퍼레이터, 원반상 플러스극, 필요에 따라 스텐레스 또는 알루미늄 등의 스페이서판이 이 순서로 적층된 상태로 코인형 전지캔에 수납되어 있다. 또한, 전지의 내압에 의한 전지의 변형을 검지하는 변형게이지 등이 부착되어 있어도 좋다.In a coin-type lithium secondary battery, a disc-shaped negative electrode, a separator into which a nonaqueous electrolyte is injected, a disc-shaped positive electrode, and spacer plates such as stainless or aluminum are stacked in this order, if necessary, in a coin-type battery can. In addition, a strain gauge or the like for detecting the deformation of the battery due to the internal pressure of the battery may be attached.

실시예Example

다음으로 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 본 발명은 그들 실시예에 의해 하등 제한되는 것은 아니다.Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited at all by these Examples.

1. 전지의 제작1. Fabrication of batteries

〈비수전해액의 조제〉<Preparation of nonaqueous electrolyte amount>

비수용매로서, 에틸렌카보네이트(EC)와 메틸에틸카보네이트(MEC)를 EC:MEC=4:6(중량비)의 비율로 혼합하고, 다음으로 전해질인 LiPF6를 상기한 비수용매에 용해하여, 전해질 농도가 0.1몰/리터가 되도록 비수전해액을 조제했다.As the non-aqueous solvent, ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) were mixed at a ratio of EC: MEC = 4: 6 (weight ratio), and then LiPF 6 , an electrolyte, was dissolved in the above non-aqueous solvent to give an electrolyte concentration. A nonaqueous electrolyte was prepared so that it became 0.1 mol / liter.

다음으로, 이 비수전해액에 대해, 표 1에 기재한 각종의 화합물을 소정량 첨가하여, 19종류의 전해액을 조제했다.Next, predetermined amounts of the various compounds listed in Table 1 were added to this nonaqueous electrolyte to prepare 19 kinds of electrolyte solutions.

또한, 표 1에 있어서 첨가제의 종류를 다음과 같이 약칭하여 표기했다.In addition, in Table 1, the kind of additive was abbreviated and described as follows.

FBP: 2-플루오로비페닐, BP: 비페닐,FBP: 2-fluorobiphenyl, BP: biphenyl,

VC: 비닐렌카보네이트, PES: 1,3-프로펜설톤,VC: vinylene carbonate, PES: 1,3-propenesultone,

DPM: 디페닐메탄, CHB: 시클로헥실벤젠,DPM: diphenylmethane, CHB: cyclohexylbenzene,

BD: 메타벤젠디설폰산디메틸에스테르,BD: metabenzene disulfonic acid dimethyl ester,

TF: 디(트리플루오로메탄설폰산)이미드리튬TF: di (trifluoromethanesulfonic acid) imide lithium

PS: 1,3-프로판설톤PS: 1,3-propanesultone

또한, 괄호안의 수치는 각 화합물의 전해액중의 함유량을 중량%로 나타낸 값이다.In addition, the numerical value in parentheses is the value which showed content in the electrolyte solution of each compound by weight%.

〈마이너스극의 제작〉<Production of negative drama>

메소카본마이크로비즈(오사카가스(주)제 MCMB10-28) 74중량부, 천연흑연((주)나가코시흑연공업소제 LF18A) 20중량부 및 결착제인 폴리불화비닐리덴(PVDF) 6중량부를 혼합하고, 용제인 N-메틸피롤리디논에 분산시켜 마이너스극 합제(合濟) 슬러리를 조제했다. 다음으로 마이너스극 합제 슬러리를 두께 18㎛의 띠상 구리박제의 마이너스극 집전체에 도포하고, 건조했다.74 parts by weight of mesocarbon microbeads (MCMB10-28 manufactured by Osaka Gas Co., Ltd.), 20 parts by weight of natural graphite (LF18A manufactured by Nagakoshi Graphite Co., Ltd.) and 6 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder It disperse | distributed to N-methylpyrrolidinone which is a solvent, and prepared the negative electrode mixture slurry. Next, the negative electrode mixture slurry was applied to a negative electrode current collector made of a band-like copper foil having a thickness of 18 μm, and dried.

〈플러스극의 제작〉<Production of plus play>

LiCoO2(혼소FMC에너지시스템즈(주)제 HLC-22) 82중량부, 도전제인 흑연 7중량부, 아세틸렌블랙 3중량부 및 결착제인 폴리불화비닐리덴 8중량부를 혼합하고, 용제인 N-메틸피롤리돈에 분산시켜 LiCoO2합제 슬러리를 제조했다. 이 LiCoO2합제 슬러리를 두께 20㎛의 알루미늄박에 도포하고, 건조했다.82 parts by weight of LiCoO 2 (HLC-22 manufactured by Honso FMC Energy Systems Co., Ltd.), 7 parts by weight of graphite as a conductive agent, 3 parts by weight of acetylene black, and 8 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, are mixed with N-methylpi Dispersed in rollidone to prepare a LiCoO 2 mixture slurry. This LiCoO 2 mixture slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm and dried.

〈코인형 전지의 제작〉<Production of coin type battery>

코인형 전지용 마이너스극에는, 상기의 마이너스극을 압축성형하고, 직경 14mm의 원반상으로 구멍을 뚫어서 코인상의 마이너스극을 얻었다. 마이너스극 합제의 두께는 70㎛, 중량은 20mg/14mmφ였다.The negative electrode for a coin-type battery was subjected to compression molding of the negative electrode described above, and a hole was formed in a disk shape having a diameter of 14 mm to obtain a coin-shaped negative electrode. The thickness of the negative electrode mixture was 70 µm, and the weight was 20 mg / 14 mmφ.

코인형 전지용 플러스극에는, 상기의 플러스극을 압축성형하고, 직경 13.5mm의 원반상으로 구멍을 뚫어서 코인상의 LiCoO2플러스극을 얻었다. LiCoO2합제의 두께는 70㎛, 중량은 42mg/13.5mmφ였다.In the positive electrode for a coin battery, the positive electrode was compression molded, and a hole was formed in a disk shape having a diameter of 13.5 mm to obtain a coin-shaped LiCoO 2 plus electrode. The LiCoO 2 mixture had a thickness of 70 μm and a weight of 42 mg / 13.5 mmφ.

직경 14mm의 마이너스극, 직경 13.5mm의 플러스극 및 두께 25㎛로 직경 16mm의 미다공성 폴리프로필렌필름으로 완성된 세퍼레이터를, 스텐레스제의 2032사이즈의 전지캔안에 마이너스극, 세퍼레이터, 플러스극의 순서로 적층했다. 그 후, 세퍼레이터에 상기의 비수전해액 0.04ml를 주입하고, 더욱이 알루미늄제의 판(두께 1.2mm, 직경 16mm) 및 용수철을 수납했다. 최후에 폴리프로필렌제의 가스켓을 개재하여 전지캔 뚜겅을 덮으므로써 전지내의 기밀성을 유지하고, 직경 20mm, 높이 3.2mm의 코인형 전지를 제작했다.Separator completed with a negative pole of 14 mm in diameter, a plus pole of 13.5 mm in diameter, and a microporous polypropylene film of 16 mm in diameter with a thickness of 25 μm, in the order of minus pole, separator, plus pole in a 2032 battery can made of stainless steel. Laminated. Then, 0.04 ml of said nonaqueous electrolyte was inject | poured into the separator, Furthermore, the aluminum plate (thickness 1.2mm, diameter 16mm) and the spring were accommodated. Finally, a coin-type battery having a diameter of 20 mm and a height of 3.2 mm was produced by maintaining the airtightness in the battery by covering the lid of the battery can through a gasket made of polypropylene.

〈라미네이트전지의 제작〉<Production of laminate battery>

상기한 것과 동일한 전극을 사용하여 치수 21mm×21mm의 마이너스극 및 치수20mm×20mm의 플러스극을 잘라내고, 폭 25mm×길이 50mm의 미다공성 폴리프로필렌필름으로 완성된 세퍼레이터를 개재하여 대향시켜 전극체로 했다. 이 전극체를 알루미늄라미네이트필름(쇼와라미네이트고교(주)제)으로 제작한 통모양의 주머니에, 플러스극과 마이너스극의 양리드선이 한쪽 편의 개방부로부터 꺼내어지도록 하여 수용하고나서, 리드선이 꺼내어진 측을 열융착하여 닫았다. 다음으로, 전해액 0.15ml를 전극체에 주입하여 함침시키고, 그 후 남은 개방부를 열융착하여 전극체를 주머니안에 밀봉하여 라미네이트전지를 얻었다.Using the same electrode as described above, the negative electrode having a dimension of 21 mm x 21 mm and the positive electrode having a size of 20 mm x 20 mm were cut out, and the electrode body was made to face each other via a separator completed with a microporous polypropylene film having a width of 25 mm x 50 mm in length. . The electrode body was housed in a cylindrical bag made of an aluminum laminate film (manufactured by Showa Laminate Kogyo Co., Ltd.) so that both lead wires of the positive electrode and the negative electrode were taken out from the opening of one side, and the lead wire was taken out. The gin side was closed by heat fusion. Next, 0.15 ml of the electrolyte solution was injected into the electrode body to be impregnated, and then the remaining open portion was heat-sealed to seal the electrode body in a bag to obtain a laminate battery.

2. 전지특성의 평가2. Evaluation of Battery Characteristics

〈과충전방지효과의 평가방법 1: 과충전시의 가스발생량의 측정〉<Evaluation method of overcharge prevention effect 1: Measurement of gas generation amount during overcharge>

전술한 라미네이트전지를 4.1V로 충전하고, 45℃에서 24시간 보존후, 4.2V∼3.0V의 충방전을 행하여 전지의 용량을 확인했다. 이 때의 전지의 용량은 10mAh였다. 이 전지를 5mA의 정전류로 5시간 충전하여 전지를 과충전시켰다.The laminate battery described above was charged to 4.1 V, and stored at 45 ° C. for 24 hours, and then charged and discharged at 4.2 V to 3.0 V to confirm the battery capacity. The capacity of the battery at this time was 10 mAh. The battery was charged at a constant current of 5 mA for 5 hours to overcharge the battery.

과충전전의 전지의 용적과 과충전후의 전지의 용적을 측정하고, 그 차이분으로부터 과충전시의 발생가스량을 측정했다. 측정에 사용한 전해액의 종류와 과충전시에 발생한 가스량의 측정결과를 표 2에 나타냈다.The volume of the battery during overcharging and the volume of the battery after overcharging were measured, and the amount of gas generated during overcharging was measured from the difference. Table 2 shows the measurement results of the type of electrolyte solution used for the measurement and the amount of gas generated during overcharge.

〈과충전방지효과의 평가방법 2: 전해액의 산화압력의 측정〉<Method 2: Evaluation of the Overcharge Prevention Effect> Measurement of Oxidation Pressure of Electrolyte Solution

전해액의 산화압력은 글로브박스중에서 전해액을 80℃로 가열한 상태에서, 작용극을 글럭시카본으로 하고, 대극 및 참조극을 금속리튬으로 하여, 3V∼5V의 범위에서 10mV/초로 사이클릭볼턴메트리를 행하여 측정했다. 80℃에서 측정을 행한 것은, 전지를 과충전하면 전해액의 전기분해열에 의해 전지는 발열하기 때문에, 고온에서의 전해액의 산화압력이 실효적으로 중요하기 때문이다. 측정에 사용한 전해액의 종류와, 4.65V일 때의 산화전류치를 표 3에 나타냈다.The oxidation pressure of the electrolyte solution is 10 mV / sec in the range of 3V to 5V, with the working electrode as the glossy carbon and the counter electrode and the reference electrode as the metal lithium while the electrolyte is heated to 80 ° C in the glove box. Measured by doing a tree. The measurement was performed at 80 ° C because the battery generates heat due to the heat of electrolysis of the electrolyte when the battery is overcharged, and therefore the oxidation pressure of the electrolyte at a high temperature is effectively important. Table 3 shows the kind of electrolyte solution used for the measurement and the oxidation current value at 4.65V.

〈고온보존특성의 평가방법〉〈Evaluation Method of High Temperature Storage Characteristics〉

전술한 코인형 전지를 4.1V로 충전하고, 45℃에서 7일간 보존후, 4.2V∼3.0V의 충방전을 행하여 전지의 용량을 확인했다. 이때의 전지의 용량은 5mAh였다. 코인형 전지의 보존시험은 동일한 전지에 대해, 전지를 4.1V로 충전후 45℃에서 7일간 보존하는 조건(「에이징」이라고 부름)과, 전지를 4.2V로 충전후 85℃에서 3일간 보존하는 조건(「고온보존」이라고 부름)의 2조건에서 연속하여 행했다.The coin-type battery described above was charged at 4.1 V, and stored at 45 ° C. for 7 days, and then charged and discharged at 4.2 V to 3.0 V to confirm the battery capacity. The battery capacity at this time was 5 mAh. The storage test of coin-type battery was conducted in the same battery for 4.1 days after charging the battery at 4.1V (referred to as "aging") for 7 days, and after the battery was charged at 4.2V for 3 days at 85 ° C. It carried out continuously in 2 conditions of conditions (called "high temperature storage").

보존전후에서의 전지의 「5mA 방전용량」을 측정하고, 그 후 「방전용량비」를 산출하고, 그 결과로부터 고온보존특성의 평가를 행했다. 측정에 사용한 전해액의 종류와 고온보존특성의 평가결과를 표 4에 나타냈다.The "5 mA discharge capacity" of the battery before and after storage was measured, then the "discharge capacity ratio" was calculated, and the high temperature storage characteristics were evaluated from the result. Table 4 shows the evaluation results of the type of electrolyte solution and the high temperature storage characteristics used for the measurement.

「방전용량비」는 보존후(에이징후 또는 고온보존후)의 5mA 방전용량을 미보존시의 5mA 방전용량에 대한 비율로 나타내고, 각각 에이징후의 방전용량비, 고온보존후의 방전용량비로 했다.The "discharge capacity ratio" represents the 5 mA discharge capacity after storage (after aging or after high temperature storage) as a ratio with respect to the 5 mA discharge capacity when not preserved, and was taken as the discharge capacity ratio after aging and the discharge capacity ratio after high temperature storage, respectively.

방전용량비=(C/D)×100(%)Discharge capacity ratio = (C / D) × 100 (%)

C=보존후의 5mA 방전용량C = 5mA discharge capacity after storage

D=미보존시의 5mA 방전용량D = 5mA discharge capacity without preservation

여기에서, 전지의 「5mA 방전용량」은, 코인형 전지를 4.2V로 충전후, 5mA의 전류로 방전시킨 때의 방전용량이다.Here, the "5 mA discharge capacity" of the battery is a discharge capacity when the coin-type battery is discharged at a current of 5 mA after charging at 4.2V.

〈결과〉<result>

표 2 및 표 3의 결과로부터, 불소원자치환 방향족화합물(2-플루오로비페닐) 및 탄소원자와 수소원자만으로 이루어지는 방향족 탄화수소화합물(비페닐, 시클로헥실벤젠)의 양화합물을 가한 전해액은, 과충전시의 가스발생량이 많고(실시예 1∼4), 산화전류치는 불소원자치환 방향족화합물 단독인 경우(비교예 5)보다도 대폭으로 높아졌다(실시예 5∼9). 따라서 이 전해액은 전지내의 압력에 연동하여 충전을 정지하는 기구를 갖춘 전지에 적용하면, 과충전시의 안전성을 높인 전지를 얻을 수 있음을 나타내고 있다.From the results of Table 2 and Table 3, the electrolyte solution to which both compounds of the fluorine-substituted aromatic compound (2-fluorobiphenyl) and the aromatic hydrocarbon compound (biphenyl, cyclohexylbenzene) which consist only of a carbon atom and a hydrogen atom was added at the time of overcharge The amount of gas generated was large (Examples 1 to 4), and the oxidation current value was significantly higher than that of the fluorine atom-substituted aromatic compound alone (Comparative Example 5) (Examples 5 to 9). Therefore, when this electrolyte is applied to a battery equipped with a mechanism for stopping charging in conjunction with the pressure in the battery, it indicates that a battery having a high safety during overcharging can be obtained.

또한, 실시예 1∼3의 실험을 열량계(세터럼사 C-80)내에서 행하고, 전지로부터의 발열량을 측정했더니, 첨가제를 포함하지 않은 전해액(비교예 1)보다도 많은 발열이 일어나고 있는 것을 확인했다. 따라서, 이 전해액은 특히 전지내의 온도에 연동하여 충전을 정지하는 기구를 가지는 전지에 적용하면, 과충전시의 안전성을 높이고, 고온보존시의 열화가 적은 전지를 얻을 수 있음을 나타내고 있다.In addition, the experiments of Examples 1 to 3 were carried out in a calorimeter (Cetrometer C-80), and the calorific value from the battery was measured. It was confirmed that more heat generation occurred than the electrolyte solution (Comparative Example 1) containing no additives. . Therefore, this electrolyte solution, in particular, is applied to a battery having a mechanism that stops charging in association with the temperature in the battery, thereby improving the safety at the time of overcharging and obtaining a battery with little deterioration at high temperature storage.

표 4의 결과로부터, 불소원자치환 방향족화합물 및 탄소원자와 수소원자만으로 이루어지는 방향족 탄화수소화합물의 양화합물을 포함하는 전해액(실시예 10, 11, 12)은, 불소원자치환 방향족화합물만을 첨가한 전해액(비교예 8)과 비교하여고온보존특성의 저하가 최소한으로 억제되고 있음을 알 수 있었다. 이것에 대해, 탄소원자와 수소원자만으로 이루어지는 방향족 탄화수소화합물만을 포함하는 전해액(비교예 9)은 고온보존특성이 대폭으로 열화했다.From the results in Table 4, the electrolyte solution (Examples 10, 11, and 12) containing both a fluorine-substituted aromatic compound and an aromatic hydrocarbon compound composed only of carbon atoms and hydrogen atoms (Examples 10, 11, and 12) was prepared by adding an electrolyte solution ( Compared with the comparative example 8, it turned out that the fall of high temperature storage characteristic is suppressed to the minimum. On the other hand, the electrolyte solution (comparative example 9) containing only the aromatic hydrocarbon compound which consists only of a carbon atom and a hydrogen atom (comparative example 9) drastically deteriorated high temperature storage characteristic.

또한, 더욱이 전술한 「그 외의 화합물」을 더 첨가한 전해액(실시예 13∼20)은 고온보존특성이 더 향상되어 있고, 과충전방지제를 포함하지 않은 전해액(비교예 7)과 비교해도 우수한 고온보존특성을 나타냈다. 이것에 대해 과충전방지제가 탄소원자와 수소원자만으로 이루어지는 방향족 탄화수소화합물만의 경우에는, 「그 외의 화합물」을 더 첨가한 전해액에서도 고온보존특성의 개선도는 낮거나(비교예 12), 또는 전혀 개선되지 않았다(비교예 10, 11).Moreover, the electrolyte solution (Examples 13-20) which further added the "other compound" mentioned above has the further high temperature storage characteristic, and is excellent in high temperature storage compared with the electrolyte solution (Comparative example 7) which does not contain an overcharge inhibitor. Characteristics. On the other hand, when the overcharge inhibitor is only an aromatic hydrocarbon compound composed of only carbon atoms and hydrogen atoms, the improvement of high temperature storage characteristics is low even in the electrolyte solution to which "other compounds" are added (Comparative Example 12) or no improvement at all. (Comparative Examples 10, 11).

본 발명에 관한 비수전해액은 과충전시에 발생하는 가스량이 많고, 산화전류가 많이 흐르는 것으로부터 높은 과충전방지효과가 얻어진다. 또한, 코인전지에서의 고온보존시험결과로부터 고온보존특성이 우수하다. 따라서, 이 비수전해액을 포함하는 리튬 2차전지는 과충전한 때의 안전성이 높아져 있고, 또한 고온보존특성도 우수하다. 또한, 이 비수전해액을 전지의 내압 및/또는 온도에 연동하여 충전을 정지하는 기구를 갖춘 전지에 적용하면, 전지의 과충전시의 안전성이 높고, 고온보존시의 열화가 적은 전지를 얻을 수 있다.The nonaqueous electrolyte according to the present invention has a large amount of gas generated during overcharging, and a high overcharge preventing effect can be obtained because a large amount of oxidizing current flows. Moreover, the high temperature storage characteristic is excellent from the high temperature storage test result of a coin battery. Therefore, the lithium secondary battery containing this non-aqueous electrolyte has high safety when overcharged, and is also excellent in high temperature storage characteristics. In addition, when the nonaqueous electrolyte is applied to a battery having a mechanism for stopping charging in conjunction with the internal pressure and / or temperature of the battery, a battery having high safety during overcharging of the battery and less degradation at high temperature can be obtained.

Claims (7)

불소원자치환 방향족화합물, 탄소원자와 수소원자만으로 이루어지는 방향족 탄화수소화합물, 그 외의 비수용매 및 리튬함유 전해질로 이루어지는 전해액으로서, 불소원자치환 방향족화합물은 전해액중에 0.1∼20중량%, 또한 방향족 탄화수소화합물은 전해액중에 0.1∼3중량% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 비수전해액.A fluorine-substituted aromatic compound, an aromatic hydrocarbon compound containing only carbon atoms and hydrogen atoms, other nonaqueous solvents, and an electrolyte containing a lithium-containing electrolyte, wherein the fluorine-substituted aromatic compound is 0.1 to 20% by weight in the electrolyte, and the aromatic hydrocarbon compound is an electrolyte solution. 0.1-3 weight% in the nonaqueous electrolyte characterized by the above-mentioned. 제 1항에 있어서, 상기의 불소원자치환 방향족화합물이 불소원자치환 비페닐류로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물인 것을 특징으로 하는 비수전해액.A non-aqueous electrolyte solution according to claim 1, wherein the fluorine-substituted aromatic compound is at least one compound selected from fluorine-substituted biphenyls. 제 1항에 있어서, 상기의 방향족 탄화수소화합물이 알킬기 또는 시클로알킬기치환 벤젠류 및 비페닐류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물인 것을 특징으로 하는 비수전해액.The nonaqueous electrolyte solution according to claim 1, wherein the aromatic hydrocarbon compound is at least one compound selected from the group consisting of alkyl groups or cycloalkyl group substituted benzenes and biphenyls. 제 1항에 있어서, 전해액은 또한 일반식 (1)로 표시되는 비닐렌카보네이트류, 일반식 (2)로 표시되는 알케닐에틸렌카보네이트류, 일반식 (3)으로 표시되는 불포화 탄화수소기를 가지는 설톤류, 일반식 (4)로 표시되는 아릴기를 가지는 설폰산에스테르, 포화탄화수소기를 가지는 설톤류 및 설폰산이미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물을 전해액중에 0.01∼10중량% 함유하고 있는것을 특징으로 하는 비수전해액:The electrolyte solution according to claim 1, wherein the electrolyte solution further includes vinylene carbonates represented by the general formula (1), alkenylethylene carbonates represented by the general formula (2), and sultones having an unsaturated hydrocarbon group represented by the general formula (3). At least one compound selected from the group consisting of a sulfonic acid ester having an aryl group represented by the general formula (4), a sulfonic acid having a saturated hydrocarbon group, and a sulfonic acid imide, in an electrolyte solution, containing 0.01 to 10% by weight Nonaqueous Electrolyte: 식 (1)에 있어서, R1및 R2는 서로 동일해도 좋고, 상이해도 좋으며, 수소원자, 할로겐원자 또는 탄소수가 1∼12인 할로겐원자를 포함하고 있어도 좋은 알킬기를 나타내고,In formula (1), R <1> and R <2> may mutually be same or different, and represents the alkyl group which may contain the hydrogen atom, the halogen atom, or the halogen atom of 1-12 carbon atoms, 식 (2)에 있어서, R3∼R6은 서로 동일해도 좋고, 상이해도 좋으며, 수소원자, 할로겐원자, 탄소수가 1∼12인 할로겐원자를 포함하고 있어도 좋은 탄화수소기 또는 탄소수가 2∼12인 알케닐기이고, 그중 적어도 하나는 탄소수가 2∼12인 알케닐기이며,In Formula (2), R <3> -R <6> may mutually be same or different, and may be a hydrogen group, a halogen atom, the hydrocarbon group which may contain the C1-C12 halogen atom, or C2-C12 An alkenyl group, at least one of which is an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, 식 (3)에 있어서, R7∼R10은 서로 동일해도 좋고, 상이해도 좋으며, 수소원자, 할로겐원자 또는 탄소수가 1∼12인 할로겐원자를 포함하고 있어도 좋은 알킬기이고, n은 0∼3의 정수이고,In formula (3), R <7> -R <10> may mutually be same or different, and is an alkyl group which may contain the hydrogen atom, the halogen atom, or the halogen atom of C1-C12, n is 0-3 Is an integer, 식 (4)에 있어서, R11∼R16은 서로 동일해도 좋고, 상이해도 좋으며, 수소원자, 리튬원자, 할로겐원자, 설폰산에스테르기, 카본산에스테르기, 설폰산리튬기 및 탄소수 1∼12의 할로겐원자를 포함하고 있어도 좋은 알킬기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원자 또는 기이다.In formula (4), R <11> -R <16> may mutually be same or different, and is a hydrogen atom, a lithium atom, a halogen atom, a sulfonic acid ester group, a carboxylic acid ester group, a lithium sulfonate group, and C1-C12 It is an atom or group chosen from the group which consists of an alkyl group which may contain the halogen atom of. 마이너스극, 플러스극 및 전해액을 포함하는 2차전지로서, 전해액이 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 기재된 비수전해액인 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지.A secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode, and an electrolyte solution, wherein the electrolyte solution is the nonaqueous electrolyte solution according to any one of claims 1 to 4. 제 5항에 있어서, 2차전지는 또한 전지내부의 가스압력이 소정치 이상이 되면 충전을 차단하는 전류차단기구를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지.6. The lithium secondary battery according to claim 5, wherein the secondary battery is further provided with a current interruption mechanism for interrupting charging when the gas pressure inside the battery is above a predetermined value. 제 5항에 있어서, 2차전지는 또한 전지의 온도가 소정치 이상이 되면 충전을 차단하는 전류차단기구를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 리튬 2차전지.6. The lithium secondary battery according to claim 5, wherein the secondary battery is further provided with a current interrupting mechanism for interrupting charging when the temperature of the battery is above a predetermined value.
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