WO2014003165A1 - 非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液電池 - Google Patents

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carbonate
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加奈子 瀧口
大貫 正道
脩平 澤
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三菱化学株式会社
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a non-aqueous electrolyte and a non-aqueous electrolyte battery using the same.
  • Non-aqueous electrolyte batteries such as lithium ion secondary batteries having higher energy density than hydrogen batteries have attracted attention.
  • an electrolyte for a lithium ion secondary battery an electrolyte such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiCF 3 (CF 2 ) 3 SO 3 is used, and a high dielectric constant such as ethylene carbonate or propylene carbonate is used.
  • a typical example is a non-aqueous electrolyte solution dissolved in a mixed solvent of a solvent and a low-viscosity solvent such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, or ethyl methyl carbonate.
  • a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery a carbonaceous material capable of occluding and releasing lithium ions is mainly used, and natural graphite, artificial graphite, amorphous carbon, etc. are listed as representative examples. It is done. Furthermore, metal or alloy negative electrodes using silicon, tin or the like for increasing the capacity are also known.
  • a transition metal composite oxide capable of mainly inserting and extracting lithium ions is used, and representative examples of the transition metal include cobalt, nickel, manganese, iron and the like.
  • Patent Document 1 discloses a technique for suppressing battery swelling during high-temperature storage without reducing battery capacity by containing an aromatic ester compound in a non-aqueous electrolyte.
  • Patent Document 2 discloses a technology for suppressing battery deterioration during high-temperature storage by using a non-aqueous electrolyte containing both an aromatic compound and an isocyanate compound and a positive electrode containing a predetermined amount of moisture in a lithium ion secondary battery. It is disclosed.
  • Patent Document 3 formation of a high resistance film on the positive electrode by the boric acid Li salt is suppressed by including both the various boric acid Li salts typified by LiBF 4 and the aromatic compound in the nonaqueous electrolytic solution, and high temperature.
  • a technique for improving battery swelling and cycle characteristics during storage is disclosed.
  • a safety valve may be activated in a battery that senses this when the internal pressure is abnormally increased due to an abnormality such as overcharge and activates the safety valve. Further, in a battery without a safety valve, the battery may expand due to the pressure of the generated gas, and the battery itself may become unusable.
  • the present inventors have found that the above problems can be solved by including a specific compound in the electrolytic solution, and have completed the present invention.
  • the gist of the present invention is as follows. ⁇ 1> In a nonaqueous electrolytic solution containing an electrolyte and a nonaqueous solvent, (I) an aromatic carboxylic acid ester compound represented by the following general formula (1); (II) a cyclic carbonate compound having a fluorine atom, a monofluorophosphate, a difluorophosphate, a borate, a fluorosulfonate, a compound having an SO 2 group, a compound having a cyano group, a compound having an isocyanate group, A non-aqueous electrolyte containing an oxalate, a Si-containing compound, and at least one compound selected from the group consisting of aromatic compounds other than the general formula (1).
  • a 1 is —R 1 or —OR 1
  • R 1 is a hydrocarbon group having 10 or less carbon atoms which may have a substituent.
  • a 2 represents a substituent.
  • the cyclic carbonate having a fluorine atom is fluorinated ethylene carbonate.
  • the compound having a cyano group is a compound having at least two cyano groups.
  • the compound having an isocyanate group is a compound having at least two isocyanate groups.
  • the oxalate is a metal salt represented by the general formula (2).
  • the Si-containing compound is a compound represented by the general formula (3).
  • the aromatic compound other than the general formula (1) is a halogenated aromatic compound or an aromatic hydrocarbon compound.
  • M 1 is an element selected from Group 1, Group 2 and Aluminum (Al) in the periodic table, and M 2 is a transition metal, Group 13, Group 14, and Group 15 in the periodic table.
  • R is a group selected from halogen, an alkyl group having 1 to 11 carbon atoms, and a halogen-substituted alkyl group having 1 to 11 carbon atoms, a and b are positive integers, c is 0 or a positive integer, and d is an integer of 1 to 3.)
  • R 5 , R 6 and R 7 represent a hydrogen atom, a halogen atom or a hydrocarbon group having 10 or less carbon atoms
  • X 3 is selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom and a silicon atom.
  • the non-aqueous solvent includes a cyclic carbonate and a chain carbonate other than the cyclic carbonate having a fluorine atom, Furthermore, the total content of the compound of the (I) group in the non-aqueous electrolyte is 0.001% by mass to 10% by mass and / or the total content of the compound of the (II) group is 0.001% by mass.
  • ⁇ 4> The nonaqueous electrolytic solution according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein either j or k is an integer of 2 or more in the general formula (1).
  • ⁇ 5> The nonaqueous electrolytic solution according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, further containing a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond.
  • a non-aqueous electrolyte battery including a negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and a non-aqueous electrolyte, wherein the non-aqueous electrolyte is a non-aqueous electrolyte according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>
  • the present invention it is possible to provide a non-aqueous electrolyte battery in which charge / discharge characteristics under high current density, durability performance during high-temperature storage and overcharge characteristics are remarkably improved. And high performance can be achieved.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery produced using the non-aqueous electrolyte of the present invention, and the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention are charged / discharge characteristics under high current density, durability performance at high temperature storage and
  • the action and principle that can significantly improve both overcharge characteristics are not clear, but are considered as follows.
  • the present invention is not limited to the operations and principles described below.
  • the aromatic carboxylic acid ester represented by the general formula (1) described in Patent Document 1 or the like (hereinafter, these may be collectively referred to as a compound of group (I)) is coated on the negative electrode.
  • the structure of a shape is formed, and the durable performance fall represented by the high temperature storage characteristic is suppressed.
  • the Li + conductivity of the film formed on the negative electrode is low, and the charge / discharge characteristics under a high current density are deteriorated.
  • aromatic carboxylic acid esters have low oxidation resistance, and battery deterioration proceeds due to electrochemical side reactions on the positive electrode.
  • cyclic carbonate compounds having fluorine atoms, monofluorophosphates, difluorophosphates, borates, fluorosulfonates, compounds having SO 2 groups, compounds having cyano groups, compounds having isocyanate groups, Shu All of acid salts, Si-containing compounds, and aromatic compounds other than the general formula (1) (hereinafter, these may be collectively referred to as compounds of group (II)) are film-like structures on the positive electrode. Form and improve durability performance. However, when a compound of group (II) is used, deterioration due to an electrochemical side reaction on the positive and negative electrodes proceeds simultaneously.
  • the above problem can be solved by allowing the compound of the group (I) and the compound of the group (II) to be simultaneously contained in the nonaqueous electrolytic solution. That is, when the compound of group (I) forms a film on the negative electrode, by incorporating the compound of group (II), a composite film with excellent charge / discharge characteristics and durability performance under high current density is formed. Bring a synergistic effect.
  • the compound of (II) group forms a film on a positive electrode
  • the electrochemical side reaction on the positive electrode which a compound of (I) group causes is suppressed, and the durability performance of a battery improves.
  • the composite film formed on the negative electrode significantly reduces the consumption of the group (I) compound in the electrolytic solution, and the reaction of the group (I) compound during overcharge becomes more prominent. .
  • the effects of the compounds of the (I) group and the (II) group in the battery can be maximized.
  • the nonaqueous electrolytic solution of the present invention includes an aromatic carboxylic acid ester compound represented by the general formula (1) (hereinafter, these may be collectively referred to as a compound of group (I)).
  • an Si-containing compound and at least one compound selected from the group consisting of aromatic compounds other than the general formula (1) hereinafter, these may be collectively referred to as a group (II) compound) as essential components.
  • the non-aqueous electrolyte solution of the present invention contains an electrolyte and a non-aqueous solvent that dissolves the electrolyte as a main component, as in the case of a general non-aqueous electrolyte solution. It contains an aromatic carboxylic acid ester compound represented by (1).
  • the compounds of group (I) may be contained singly or in combination of two or more in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention.
  • the content of the compound of group (I) in the non-aqueous electrolyte solution (the total content in the case of 2 or more types) is 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.8%.
  • Aromatic carboxylic acid ester compound represented by general formula (1) A 1 is —R 1 or —OR 1 , and R 1 is an optionally substituted hydrocarbon group having 10 or less carbon atoms.
  • a 2 is an aryl group which may have a substituent.
  • J is an integer of 0 or more, preferably 1 or more, more preferably 2 or more, still more preferably 3 or more, and is an integer of 10 or less, preferably 8 or less, more preferably 5 or less.
  • k is 0 or more, preferably 0, and is an integer of 5 or less, preferably 3 or less, more preferably 2 or less.
  • j is an integer equal to or greater than 1
  • a 1 is -R 1 . In this case, if the value of j is small, the vacant orbitals of the —O—CO—R 1 group and the benzene ring of A 2 overlap.
  • j is an integer of 2 or more, preferably 3 or more.
  • the type of hydrocarbon group in R 1 is not particularly limited, but the carbon number is usually 1 or more, preferably 2 or more, more preferably 3 or more, and usually 10 or less, preferably 8 or less, more preferably 5 or less. It is.
  • Specific hydrocarbon groups include 1 to carbon atoms such as methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, sec-butyl, i-butyl, and tert-butyl groups.
  • Carbons such as alkenyl groups having 2 to 4 carbon atoms such as alkyl group, vinyl group, 1-propenyl group, 2-propenyl group and isopropenyl group, ethynyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group and butynyl group
  • alkyl having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, i-butyl group and tert-butyl group is preferable.
  • the type of aryl group in A 2 is not particularly limited, but the carbon number is usually 6 or more, preferably 7 or more, more preferably 8 or more, and usually 12 or less, preferably 10 or less, more preferably 9 It is as follows.
  • Specific examples of the aryl group include phenyl group, tolyl group, ethylphenyl group, n-propylphenyl group, i-propylphenyl group, n-butylphenyl group, sec-butylphenyl group, i-butylphenyl group, tert- Examples thereof include a butylphenyl group, a trifluoromethylphenyl group, a xylyl group, a methoxyphenyl group, an ethoxyphenyl group, and a trifluoromethoxyphenyl group. Of these, a phenyl group, a tolyl group, and a tert-butylphenyl group are preferable, and
  • substituents in the above “optionally substituted hydrocarbon group having 10 or less carbon atoms” and “optionally substituted aryl group” include halogen atoms, halogen atoms Alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, alkoxy group, and nitrile group, isocyanato group, ether group, carbonate group, carbonyl group, carboxyl group, sulfonyl group, phosphantriyl Group and phosphoryl group.
  • it is a halogen atom or an alkyl group which may be substituted with a halogen atom.
  • a 2 is a phenyl group having a substituent, ortho-, meta body and paralogs all included in the present invention, preferably, the meta body and paralogs.
  • 2-phenylethyl acetate, 3-phenyl-n-propyl acetate, methylphenoxyacetate, ethylphenoxyacetate, n-propylphenoxyacetate, n-butylphenoxyacetate, methylphenoxypropionate, ethylphenoxypropionate , N-propylphenoxypropionate and n-butylphenoxypropionate are preferable from the viewpoint of improving the storage characteristics.
  • aromatic carboxylic acid ester compound represented by the general formula (1) may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
  • the non-aqueous electrolyte of the present invention comprises a cyclic carbonate compound having a fluorine atom, a monofluorophosphate, difluorophosphorus in addition to the aromatic ester compound represented by the compound of the above group (I).
  • the compounds of group (II) may be included singly or in combination of two or more in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention.
  • the content of the compound of group (II) in the non-aqueous electrolyte solution is 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0. 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, particularly preferably 0.5% by mass or more, and usually 20% by mass or less, preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, Preferably it is 3 mass% or less, More preferably, it is the range of 1 mass% or less. If this concentration is too low, the chemical and physical stability of the film may be insufficient. If the concentration is too high, the insulating properties of the film may increase, and the discharge capacity may decrease due to increased resistance.
  • the method of blending the compound of group (II) in the electrolytic solution is not particularly limited, but in addition to the method of directly adding the compound of group (II) synthesized by a known method to the electrolytic solution, in the battery or in the electrolytic solution Among them, a method of generating a compound of group (II) can be mentioned.
  • Examples of the method of generating the compound of group (II) include a method of adding a compound other than the compound of group (II) and generating a battery component such as an electrolytic solution by oxidation or hydrolysis.
  • a method of generating a battery by applying an electrical load such as charge / discharge is also mentioned.
  • Cyclic carbonate compound having a fluorine atom The cyclic carbonate having a fluorine atom (hereinafter sometimes referred to as “fluorinated cyclic carbonate”) is not particularly limited as long as it is a cyclic carbonate having a fluorine atom.
  • fluorinated cyclic carbonate examples include a fluorinated product of a cyclic carbonate having an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms and derivatives thereof.
  • a fluorinated product of ethylene carbonate hereinafter referred to as “fluorinated ethylene carbonate”).
  • fluorinated ethylene carbonate examples include fluorinated ethylene carbonate substituted with an alkyl group (for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). Of these, ethylene carbonate having 1 to 8 fluorine atoms and derivatives thereof are preferred.
  • At least one selected from the group consisting of monofluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, and 4,5-difluoroethylene carbonate provides high ionic conductivity and forms a suitable interface protective film. And more preferable.
  • fluorinated cyclic carbonates may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
  • the compound (I) and the cyclic carbonate having a fluorine atom form a composite film on the negative electrode.
  • the blending mass ratio of the compound (I) to the fluorinated cyclic carbonate is preferably 0.4: 100 to 100: 100, and 1: 100 to 50 : 100 is more preferable, and 1.4: 100 to 35: 100 is even more preferable.
  • fluorinated unsaturated cyclic carbonate a cyclic carbonate having an unsaturated bond and a fluorine atom (hereinafter sometimes referred to as “fluorinated unsaturated cyclic carbonate”) as the fluorinated cyclic carbonate.
  • the number of fluorine atoms contained in the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited as long as it is 1 or more. Among them, the fluorine atom is usually 6 or less, preferably 4 or less, and most preferably 1 or 2.
  • fluorinated unsaturated cyclic carbonate examples include a fluorinated vinylene carbonate derivative, a fluorinated ethylene carbonate derivative substituted with an aromatic ring or a substituent having a carbon-carbon double bond.
  • Fluorinated vinylene carbonate derivatives include 4-fluoro vinylene carbonate, 4-fluoro-5-methyl vinylene carbonate, 4-fluoro-5-phenyl vinylene carbonate, 4-allyl-5-fluoro vinylene carbonate, 4-fluoro-5- And vinyl vinylene carbonate.
  • fluorinated ethylene carbonate derivative substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon double bond examples include 4-fluoro-4-vinylethylene carbonate, 4-fluoro-4-allylethylene carbonate, 4-fluoro-5 -Vinylethylene carbonate, 4-fluoro-5-allylethylene carbonate, 4,4-difluoro-4-vinylethylene carbonate, 4,4-difluoro-4-allylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-vinylethylene carbonate 4,5-difluoro-4-allylethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-divinylethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-diallylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-divinylethylene carbonate , 4,5-Diff Oro-4,5-diallylethylene carbonate, 4-fluoro-4-phenylethylene carbonate, 4-fluoro-5-phenylethylene carbonate, 4,4-difluoro-5-phenyl
  • fluorinated unsaturated cyclic carbonates for use in combination with the compounds of group (I) include 4-fluorovinylene carbonate, 4-fluoro-5-methylvinylene carbonate, 4-fluoro-5-vinylvinylene carbonate, 4-allyl-5-fluorovinylene carbonate, 4-fluoro-4-vinylethylene carbonate, 4-fluoro-4-allylethylene carbonate, 4-fluoro-5-vinylethylene carbonate, 4-fluoro-5-allylethylene carbonate, 4,4-difluoro-4-vinylethylene carbonate, 4,4-difluoro-4-allylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-vinylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-allylethylene carbonate, 4- Fluo -4,5-divinylethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-diallylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-divinylethylene carbonate, 4,5-difluoro
  • the molecular weight of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
  • the molecular weight is preferably 50 or more and 250 or less. If it is this range, it will be easy to ensure the solubility of the fluorinated cyclic carbonate with respect to a non-aqueous electrolyte solution, and the effect of this invention will be easy to be expressed.
  • the production method of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and can be produced by arbitrarily selecting a known method.
  • the molecular weight is more preferably 100 or more, and more preferably 200 or less.
  • fluorinated unsaturated cyclic carbonates may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
  • monofluorophosphate and difluorophosphate are salts having at least one monofluorophosphate and difluorophosphate structure in the molecule.
  • the type is not particularly limited as long as it is present.
  • the counter cations of monofluorophosphate and difluorophosphate are not particularly limited, but lithium, sodium, potassium, magnesium, calcium, and NR 11 R 12 R 13 R 14 (wherein R 11 to R 14 Each independently represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 12 carbon atoms.)
  • the organic group having 1 to 12 carbon atoms represented by R 11 to R 14 of ammonium is not particularly limited.
  • the alkyl group may be substituted with a halogen atom, a halogen atom or an alkyl group
  • examples thereof include an cycloalkyl group which may be substituted, an aryl group which may be substituted with a halogen atom or an alkyl group, and a nitrogen atom-containing heterocyclic group which may have a substituent.
  • R 11 to R 14 are each independently preferably a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or a nitrogen atom-containing heterocyclic group.
  • monofluorophosphate and difluorophosphate include lithium monofluorophosphate, sodium monofluorophosphate, potassium monofluorophosphate, lithium difluorophosphate, sodium difluorophosphate, and potassium difluorophosphate. And lithium monofluorophosphate and lithium difluorophosphate are preferable, and lithium difluorophosphate is more preferable.
  • these monofluorophosphate and difluorophosphate may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
  • the borate used in the present invention is not particularly limited as long as it is a salt having at least one boron atom in the molecule.
  • Li borate is preferable, for example, LiBF 4 , LiBF 3 CF 3 , LiBF 3 C 2 F 5 , LiBF 3 C 3 F 7 , LiBF 2 (CF 3 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 ) 2 , LiBF 2 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and other boric acid Li salts.
  • LiBF 4 is particularly preferable because it has an effect of improving output characteristics, high rate charge / discharge characteristics, high temperature storage characteristics, cycle characteristics, and the like.
  • borate may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
  • Fluorosulfonate The fluorosulfonate used in the present invention is not particularly limited as long as it is a salt having at least one fluorosulfonic acid structure in the molecule.
  • the counter cation of the fluorosulfonate is not particularly limited, but lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, barium, and NR 11 R 12 R 13 R 14 (wherein R 11 to R 14 Each independently represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 12 carbon atoms.)
  • the organic group having 1 to 12 carbon atoms represented by R 11 to R 14 of ammonium is not particularly limited.
  • the alkyl group may be substituted with a halogen atom, a halogen atom or an alkyl group
  • examples thereof include an cycloalkyl group which may be substituted, an aryl group which may be substituted with a halogen atom or an alkyl group, and a nitrogen atom-containing heterocyclic group which may have a substituent.
  • R 11 to R 14 are each independently preferably a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or a nitrogen atom-containing heterocyclic group.
  • fluorosulfonate examples include lithium fluorosulfonate, sodium fluorosulfonate, potassium fluorosulfonate, rubidium fluorosulfonate, cesium fluorosulfonate and the like, and lithium fluorosulfonate is preferable.
  • these fluorosulfonates may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
  • Examples of the compound having Compound SO 2 group with an SO 2 group in particular its kind as long as it is a compound having a SO 2 group in the molecule, but are not limited to, preferably, a chain sulfonic acid esters, cyclic sulfonic acid It is at least one compound selected from the group consisting of esters, chain sulfates, cyclic sulfates, chain sulfites and cyclic sulfites.
  • cyclic compounds such as cyclic sulfonate esters, cyclic sulfate esters and cyclic sulfite esters are more preferred, cyclic sulfonate esters and cyclic sulfate esters are more preferred, and cyclic sulfonate esters are particularly preferred.
  • Examples of the compound having an SO 2 group include the following specific examples.
  • ⁇ Chain sulfonate ester Fluorosulfonic acid esters such as methyl fluorosulfonate and ethyl fluorosulfonate; Methyl methanesulfonate, ethyl methanesulfonate, 2-propynyl methanesulfonate, 3-butynyl methanesulfonate, busulfan, methyl 2- (methanesulfonyloxy) propionate, ethyl 2- (methanesulfonyloxy) propionate, 2- (Methanesulfonyloxy) propionate 2-propynyl, 2- (methanesulfonyloxy) propionate 3-butynyl, methanesulfonyloxyacetate methyl, methanesulfonyloxyacetate ethyl, methanesulfonyloxyacetate 2-propynyl and methanesulfon
  • Dialkyl sulfate compounds such as dimethyl sulfate, ethyl methyl sulfate and diethyl sulfate.
  • ⁇ Cyclic sulfate ester 1,2-ethylene sulfate, 1,2-propylene sulfate, 1,3-propylene sulfate, 1,2-butylene sulfate, 1,3-butylene sulfate, 1,4-butylene sulfate, 1, Alkylene sulfate compounds such as 2-pentylene sulfate, 1,3-pentylene sulfate, 1,4-pentylene sulfate and 1,5-pentylene sulfate.
  • Dialkyl sulfite compounds such as dimethyl sulfite, ethyl methyl sulfite and diethyl sulfite.
  • ⁇ Cyclic sulfite ester 1,2-ethylene sulfite, 1,2-propylene sulfite, 1,3-propylene sulfite, 1,2-butylene sulfite, 1,3-butylene sulfite, 1,4-butylene sulfite, 1, Alkylene sulfite compounds such as 2-pentylenesulfite, 1,3-pentylenesulfite, 1,4-pentylenesulfite and 1,5-pentylenesulfite.
  • 1,3-propane sultone, 1-propene-1,3-sultone, 1,4-butane sultone, methylene methane disulfonate, ethylene methane disulfonate, 1,2-ethylene sulfate, 1,2-ethylene Sulphite, methyl methanesulfonate and ethyl methanesulfonate are preferred from the viewpoint of improving storage characteristics, and 1,3-propane sultone is more preferred.
  • cyclic sulfonic acid esters may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
  • the compound having a cyano group is not particularly limited as long as it has a cyano group in the molecule, but a compound having at least two cyano groups is preferred.
  • Specific examples of the compound having a cyano group include, for example, Acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, isobutyronitrile, valeronitrile, isovaleronitrile, lauronitrile, 2-methylbutyronitrile, trimethylacetonitrile, hexanenitrile, cyclopentanecarbonitrile, cyclohexanecarbonitrile, acrylonitrile, methacrylonitrile Crotononitrile, 3-methylcrotononitrile, 2-methyl-2-butenenitryl, 2-pentenenitrile, 2-methyl-2-pentenenitrile, 3-methyl-2-pentenenitrile, 2-hexenenitrile, Fluoroacetonitrile, difluoroacetonitrile,
  • lauronitrile, crotononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimeonitrile, suberonitrile, azeronitrile, sebacononitrile, undecandinitrile, dodecandinitrile, fumaronitrile, 2-methylglutaronitrile, 3,9- Bis (2-cyanoethyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane is preferred from the viewpoint of improving storage characteristics.
  • succinonitrile glutaronitrile, adiponitrile, pimonitrile, suberonitrile, azeronitrile, sebaconitrile, 2-methylglutaronitrile, 3,9-bis (2-cyanoethyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro [ 5,5] Dinitrile compounds such as undecane are more preferred.
  • the compound which has these cyano groups may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
  • the compound having an isocyanate group is not particularly limited as long as it is a compound having an isocyanate group in the molecule, but a compound having at least two isocyanate groups is preferred.
  • Specific examples of the compound having an isocyanate group include, for example, methyl isocyanate, ethyl isocyanate, propyl isocyanate, isopropyl isocyanate, butyl isocyanate, tertiary butyl isocyanate, pentyl isocyanate hexyl isocyanate, cyclohexyl isocyanate, vinyl isocyanate, allyl isocyanate, ethynyl isocyanate, Monoisocyanate compounds such as propynyl isocyanate, phenyl isocyanate, fluorophenyl isocyanate; Monomethylene diisocyanate, dimethylene diisocyanate, trimethylene diisocyanate,
  • the compound having an isocyanate group used in the present invention may be a trimer compound derived from a compound having at least two isocyanate groups in the molecule, or an aliphatic polyisocyanate to which a polyhydric alcohol is added.
  • trimer compound derived from a compound having at least two isocyanate groups in the molecule, or an aliphatic polyisocyanate to which a polyhydric alcohol is added.
  • examples include biurets, isocyanurates, adducts, and bifunctional modified polyisocyanates represented by the basic structures of the following formulas (4-1) to (4-4) (the following general formula (4-1) In (4-4), R and R ′ are each independently any hydrocarbon group).
  • the compounds having at least two isocyanate groups in the molecule used in the present invention include so-called blocked isocyanates that are blocked with a blocking agent to enhance storage stability.
  • the blocking agent include alcohols, phenols, organic amines, oximes, and lactams. Specific examples include n-butanol, phenol, tributylamine, diethylethanolamine, methyl ethyl ketoxime, and ⁇ -caprolactam. Etc.
  • a metal catalyst such as dibutyltin dilaurate or the like, or an amine system such as 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7 It is also preferable to use a catalyst or the like in combination.
  • the compound which has an isocyanate group may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
  • oxalate used in the present invention is not particularly limited as long as it is a compound having at least one oxalic acid structure in the molecule, but preferably the following general formula (2)
  • the metal salts represented are preferred.
  • M 1 is an element selected from Group 1, Group 2 and Aluminum (Al) in the periodic table
  • M 2 is a transition metal, Group 13, Group 14, and Group 15 in the periodic table.
  • R is a group selected from halogen, an alkyl group having 1 to 11 carbon atoms, and a halogen-substituted alkyl group having 1 to 11 carbon atoms, a and b are positive integers, c is 0 or a positive integer, and d is an integer of 1 to 3.
  • the metal salt represented by the general formula (2) is a salt having an oxalato complex as an anion.
  • M 1 is preferably lithium, sodium, potassium, magnesium, or calcium, particularly preferably lithium, from the viewpoint of battery characteristics when used in a lithium secondary battery.
  • M 2 is particularly preferably boron or phosphorus from the viewpoint of electrochemical stability when used in a lithium secondary battery.
  • R include fluorine, chlorine, methyl group, trifluoromethyl group, ethyl group, pentafluoroethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, sec-butyl group, and t-butyl group. . Of these, fluorine and trifluoromethyl groups are particularly preferred.
  • the metal salt represented by the general formula (2) include the following compounds. Lithium oxalatoborate salts such as lithium difluorooxalatoborate and lithium bis (oxalato) borate; Lithium oxalate phosphate salts such as lithium tetrafluorooxalatophosphate, lithium difluorobis (oxalato) phosphate, lithium tris (oxalato) phosphate; Of these, lithium bis (oxalato) borate and lithium difluorobis (oxalato) phosphate are preferred, and lithium bis (oxalato) borate is more preferred.
  • the metal salt represented by these general formulas (2) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
  • Si-containing compound used in the present invention is not particularly limited as long as it is a compound having at least one Si atom in the molecule, but the compound represented by the following general formula (3) Is preferred.
  • R 5 , R 6 and R 7 represent a hydrogen atom, a halogen atom or a hydrocarbon group having 10 or less carbon atoms, and X 3 is selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom and a silicon atom. Represents an organic group containing at least one selected atom.
  • R 5 , R 6 and R 7 are preferably hydrogen atom, fluorine atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, i-butyl group, tert -A butyl group and a phenyl group, more preferably a methyl group.
  • X 3 is an organic group containing at least one atom selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom and a silicon atom, and preferably an organic group containing at least an oxygen atom or a silicon atom.
  • the organic group represents a group composed of one or more atoms selected from the group consisting of carbon atom, hydrogen atom, nitrogen atom, oxygen atom, silicon atom, sulfur atom, phosphorus atom and halogen atom.
  • the monovalent organic group include a divalent alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an alkoxy group, a CN group, an isocyanato group, a fluoro group, an alkylsulfonic acid group, and a trialkylsilyl group.
  • an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group, an ether group, a carbonate group, a carbonyl group, a sulfonyl group, a sulfuric acid group, and the like are included as a trivalent organic group such as a hydrocarbon group, a boric acid group, a phosphoryl group, Examples of the fan triyl group, phosphoric acid group, phosphorous acid group, and tetravalent organic group include a hydrocarbon group (however, hydrogen may not be included).
  • a part of the monovalent organic group may be substituted with a halogen atom, and a part of the divalent, trivalent, and tetravalent organic group may be substituted or bonded to the halogen atom.
  • the carbon number of the organic group is usually 1 or more, preferably 3 or more, more preferably 5 or more, and usually 15 or less, preferably 12 or less, more preferably 8 or less.
  • alkylsulfonic acid groups, trialkylsilyl groups, boric acid groups, phosphoric acid groups and phosphorous acid groups are preferred.
  • Si-containing compound examples include the following compounds. Tris borate (trimethylsilyl), tris borate (trimethoxysilyl), tris borate (triethylsilyl), tris borate (triethoxysilyl), tris borate (dimethylvinylsilyl) and tris borate (diethylvinylsilyl) Boric acid compounds such as; Tris (trimethylsilyl) phosphate, Tris (triethylsilyl) phosphate, Tris (tripropylsilyl) phosphate, Tris (triphenylsilyl) phosphate, Tris (trimethoxysilyl) phosphate, Tris (triethoxysilyl) phosphate Phosphoric acid compounds such as Tris phosphate (triphenoxysilyl), Tris phosphate (dimethylvinylsilyl) and Tris phosphate (diethylvinylsilyl); Tris phosphite (
  • these Si containing compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
  • Aromatic compounds other than the general formula (1) are compounds other than the aromatic compounds represented by the general formula (1). Although not limited, Preferred are aromatic ether compounds, aromatic ester compounds, halogenated aromatic compounds or aromatic hydrocarbon compounds, and more preferred are halogenated aromatic compounds or aromatic hydrocarbon compounds.
  • aromatic compound other than the general formula (1) examples include the following specific examples. Benzene, biphenyl, 2-methylbiphenyl, 2-ethylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, cyclopentylbenzene, cyclohexylbenzene, cis-1-propyl-4-phenylcyclohexane, trans-1-propyl-4- Phenylcyclohexane, cis-1-butyl-4-phenylcyclohexane, trans-1-butyl-4-phenylcyclohexane, diphenylcyclohexane, toluene, xylene, ethylbenzene, propylbenzene, butylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, etc.
  • Aromatic hydrocarbon compounds such as diphenyl ether and dibenzofuran; phenyl acetate, benzyl acetate, diphenyl carbonate, methylphenyl carbonate 2-t-butylphenyl methyl carbonate, 4-t-butylphenyl methyl carbonate, methyl phenyl sulfonate, ethyl phenyl sulfonate, diphenyl sulfonate, 2-t-butylphenyl methyl sulfonate, 4-t-butylphenyl methyl sulfonate, cyclohexyl phenyl Methyl sulfonate, triphenyl phosphate, tris (2-tert-butylphenyl) phosphate, tris (3-tert-butylphenyl) phosphate, tris (4-tert-butylphenyl) phosphate, tris (2-tert-amylpheny
  • Aromatic hydrocarbon compounds such as cyclohexane, trans-1-butyl-4-phenylcyclohexane, toluene, ethylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene; aromatic ether compounds such as diphenyl ether and dibenzofuran; diphenyl carbonate, methyl Phenyl carbonate, methylphenyl sulfonate, diphenyl sulfonate, triphenyl phosphate, tris (4-tert-butylphenyl) phosphate, tris (4-cyclohexylphenyl) phosphate
  • aromatic compounds other than these general formula (1) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
  • Electrolyte There is no restriction
  • a lithium salt is usually used.
  • inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiClO 4 , LiAlF 4 , LiSbF 6 , LiTaF 6 , LiWF 7 ; lithium tungstates such as LiWOF 5 ; HCO 2 Li, CH 3 CO 2 Li, CH 2 FCO 2 Li, CHF 2 CO 2 Li, CF 3 CO 2 Li, CF 3 CH 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CF 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CF 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CF 2 CO 2 Lithium carboxylate such as Li; FSO 3 Li, CH 3 SO 3 Li, CH 2 FSO 3 Li, CHF 2 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, CF 3 CF 2
  • LiPF 6 , LiSbF 6 , LiTaF 6 , FSO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) (CF 3 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedisulfonylimide, lithium cyclic 1,3-perfluoropropanedisulfonylimide, LiC (FSO 2) 3, LiC (CF 3 SO 2) 3 , LiC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 , LiBF 3 CF 3 , LiBF 3 C 2 F 5 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 etc. are output characteristics and high rate charge / discharge It is particularly preferable because it has an effect of improving characteristics, high temperature storage characteristics, cycle characteristics and the like.
  • electrolytes may be used alone or in combination of two or more.
  • a preferable example in the case of using two or more types in combination is a combination of LiPF 6 and LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 6 and LiN (FSO 2 ) 2, etc., which has an effect of improving load characteristics and cycle characteristics. is there.
  • the concentration of LiN (CF 3 SO 2 ) 2 or LiN (FSO 2 ) 2 with respect to 100% by mass of the entire non-aqueous electrolyte solution is not limited in the blending amount, and is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired.
  • the non-aqueous electrolyte of the present invention is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, while the upper limit is usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less. .
  • the concentration of these electrolytes in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but the electric conductivity of the electrolyte solution is in a good range, and good battery performance is ensured.
  • the total molar concentration of lithium in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.3 mol / L or more, more preferably 0.4 mol / L or more, further preferably 0.5 mol / L or more, and preferably Is 3 mol / L or less, more preferably 2.5 mol / L or less, and still more preferably 2.0 mol / L or less. If it is this range, since there is not too little lithium which is a charged particle and a viscosity can be made into an appropriate range, it will become easy to ensure favorable electrical conductivity.
  • Nonaqueous solvent There is no restriction
  • Cyclic carbonate having no fluorine atom examples include cyclic carbonates having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. Specific examples of the cyclic carbonate having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms and having no fluorine atom include ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate. Among these, ethylene carbonate and propylene carbonate are particularly preferable from the viewpoint of improving battery characteristics resulting from an improvement in the degree of lithium ion dissociation.
  • cyclic carbonate having no fluorine atom one kind may be used alone, or two kinds or more may be used in arbitrary combination and ratio.
  • the blending amount of the cyclic carbonate not having a fluorine atom is not particularly limited, and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
  • the blending amount when one kind is used alone is 100 volumes of a non-aqueous solvent. %, 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more.
  • the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution is set to an appropriate range, the decrease in ionic conductivity is suppressed, and the load characteristics of the non-aqueous electrolyte battery are easily set in a favorable range.
  • Chain carbonate As the chain carbonate, a chain carbonate having 3 to 7 carbon atoms is preferable, and a dialkyl carbonate having 3 to 7 carbon atoms is more preferable. Specific examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, diisopropyl carbonate, n-propyl isopropyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, n-butyl methyl carbonate, isobutyl methyl.
  • Examples thereof include carbonate, t-butyl methyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, n-butyl ethyl carbonate, isobutyl ethyl carbonate, t-butyl ethyl carbonate and the like.
  • dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, diisopropyl carbonate, n-propyl isopropyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and methyl-n-propyl carbonate are preferable, and dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are particularly preferable. is there.
  • chain carbonates having a fluorine atom hereinafter sometimes referred to as “fluorinated chain carbonate” can also be suitably used.
  • the number of fluorine atoms contained in the fluorinated chain carbonate is not particularly limited as long as it is 1 or more, but is usually 6 or less, preferably 4 or less.
  • the fluorinated chain carbonate has a plurality of fluorine atoms, they may be bonded to the same carbon or may be bonded to different carbons.
  • the fluorinated chain carbonate include fluorinated dimethyl carbonate and derivatives thereof, fluorinated ethyl methyl carbonate and derivatives thereof, and fluorinated diethyl carbonate and derivatives thereof.
  • Fluorinated dimethyl carbonate and derivatives thereof include fluoromethyl methyl carbonate, difluoromethyl methyl carbonate, trifluoromethyl methyl carbonate, bis (fluoromethyl) carbonate, bis (difluoro) methyl carbonate, bis (trifluoromethyl) carbonate, and the like. It is done.
  • Fluorinated ethyl methyl carbonate and its derivatives include 2-fluoroethyl methyl carbonate, ethyl fluoromethyl carbonate, 2,2-difluoroethyl methyl carbonate, 2-fluoroethyl fluoromethyl carbonate, ethyl difluoromethyl carbonate, 2,2,2 -Trifluoroethyl methyl carbonate, 2,2-difluoroethyl fluoromethyl carbonate, 2-fluoroethyl difluoromethyl carbonate, ethyl trifluoromethyl carbonate and the like.
  • Fluorinated diethyl carbonate and its derivatives include ethyl- (2-fluoroethyl) carbonate, ethyl- (2,2-difluoroethyl) carbonate, bis (2-fluoroethyl) carbonate, ethyl- (2,2,2- Trifluoroethyl) carbonate, 2,2-difluoroethyl-2′-fluoroethyl carbonate, bis (2,2-difluoroethyl) carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl-2′-fluoroethyl carbonate, 2, Examples include 2,2-trifluoroethyl-2 ′, 2′-difluoroethyl carbonate, bis (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate, and the like.
  • chain carbonate one kind may be used alone, and two kinds or more may be used in optional combination and ratio.
  • the blending amount of the chain carbonate is preferably 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, and further preferably 15% by volume or more in 100% by volume of the non-aqueous solvent.
  • the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution is set in an appropriate range, the decrease in ionic conductivity is suppressed, and the large current discharge characteristics of the non-aqueous electrolyte battery are easily set in a favorable range.
  • the chain carbonate is preferably 90% by volume or less, more preferably 85% by volume or less, in 100% by volume of the nonaqueous solvent.
  • Cyclic carboxylic acid ester As the cyclic carboxylic acid ester, those having 3 to 12 carbon atoms are preferable. Specific examples include gamma butyrolactone, gamma valerolactone, gamma caprolactone, epsilon caprolactone, and the like. Among these, gamma butyrolactone is particularly preferable from the viewpoint of improving battery characteristics resulting from an improvement in the degree of lithium ion dissociation.
  • cyclic carboxylic acid ester one kind may be used alone, and two kinds or more may be used in optional combination and ratio.
  • the compounding amount of the cyclic carboxylic acid ester is usually 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, in 100% by volume of the non-aqueous solvent. If it is this range, it will become easy to improve the electrical conductivity of a non-aqueous electrolyte solution, and to improve the large current discharge characteristic of a non-aqueous electrolyte battery. Moreover, the compounding quantity of cyclic carboxylic acid ester becomes like this. Preferably it is 50 volume% or less, More preferably, it is 40 volume% or less.
  • the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution is set to an appropriate range, a decrease in electrical conductivity is avoided, an increase in negative electrode resistance is suppressed, and a large current discharge of the non-aqueous electrolyte secondary battery is performed. It becomes easy to make a characteristic into a favorable range.
  • the chain carboxylic acid ester preferably has 3 to 7 carbon atoms. Specifically, methyl acetate, ethyl acetate, acetate n-propyl, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, t-butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, n-propyl propionate, Isopropyl propionate, n-butyl propionate, isobutyl propionate, t-butyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, n-propyl butyrate, isopropyl butyrate, methyl isobutyrate, ethyl isobutyrate, isobutyric acid-n- Examples include propyl and isopropyl isobutyrate.
  • chain carboxylic acid ester one kind may be used alone, and two kinds or more may be used in optional combination and ratio.
  • the compounding amount of the chain carboxylic acid ester is usually 10% by volume or more, more preferably 15% by volume or more, in 100% by volume of the non-aqueous solvent.
  • strand-shaped carboxylic acid ester is 60 volume% or less preferably in 100 volume% of nonaqueous solvents, More preferably, it is 50 volume% or less.
  • Ether compound As the ether compound, a chain ether having 3 to 10 carbon atoms and a cyclic ether having 3 to 6 carbon atoms in which part of hydrogen may be substituted with fluorine is preferable.
  • the chain ether having 3 to 10 carbon atoms Diethyl ether, di (2-fluoroethyl) ether, di (2,2-difluoroethyl) ether, di (2,2,2-trifluoroethyl) ether, ethyl (2-fluoroethyl) ether, ethyl (2, 2,2-trifluoroethyl) ether, ethyl (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) ether, (2-fluoroethyl) (2,2,2-trifluoroethyl) ether, (2-fluoroethyl) ) (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) ether, (2,2,2-trifluoroeth
  • Examples of the cyclic ether having 3 to 6 carbon atoms include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 3-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxane, 2-methyl-1,3-dioxane, 4-methyl-1,3-dioxane, 1 , 4-dioxane and the like, and fluorinated compounds thereof.
  • dimethoxymethane, diethoxymethane, ethoxymethoxymethane, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether have high solvating ability to lithium ions and improve ion dissociation.
  • dimethoxymethane, diethoxymethane, and ethoxymethoxymethane are preferable because they have low viscosity and give high ionic conductivity.
  • the ether compounds may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
  • the compounding amount of the ether compound is usually in 100% by volume of the non-aqueous solvent, preferably 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, further preferably 15% by volume or more, and preferably 70% by volume or less. More preferably, it is 60 volume% or less, More preferably, it is 50 volume% or less. If it is this range, it is easy to ensure the improvement effect of the lithium ion dissociation degree of chain ether, and the improvement of the ionic conductivity derived from a viscosity fall, and when a negative electrode active material is a carbonaceous material, a chain ether with lithium ion It is easy to avoid a situation where the capacity is reduced due to co-insertion.
  • Sulfone compound As the sulfone compound, a cyclic sulfone having 3 to 6 carbon atoms and a chain sulfone having 2 to 6 carbon atoms are preferable. The number of sulfonyl groups in one molecule is preferably 1 or 2.
  • cyclic sulfone having 3 to 6 carbon atoms Monosulfone compounds trimethylene sulfones, tetramethylene sulfones, hexamethylene sulfones; Examples include disulfone compounds such as trimethylene disulfones, tetramethylene disulfones, and hexamethylene disulfones.
  • tetramethylene sulfones from the viewpoint of dielectric constant and viscosity, tetramethylene sulfones, tetramethylene disulfones, hexamethylene sulfones, and hexamethylene disulfones are more preferable, and tetramethylene sulfones (sulfolanes) are particularly preferable.
  • sulfolanes sulfolane and / or sulfolane derivatives (hereinafter sometimes referred to as “sulfolanes” including sulfolane) are preferable.
  • sulfolane derivative one in which one or more hydrogen atoms bonded to the carbon atom constituting the sulfolane ring are substituted with a fluorine atom or an alkyl group is preferable.
  • the sulfone compounds may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
  • the compounding amount of the sulfone compound is usually 0.3% by volume or more, more preferably 1% by volume or more, still more preferably 5% by volume or more in 100% by volume of the non-aqueous solvent, and preferably 40%. Volume% or less, More preferably, it is 35 volume% or less, More preferably, it is 30 volume% or less. Within this range, durability improvement effects such as cycle characteristics and storage characteristics can be easily obtained, and the viscosity of the non-aqueous electrolyte can be set to an appropriate range to avoid a decrease in electrical conductivity. When charging / discharging an aqueous electrolyte battery at a high current density, it is easy to avoid a situation in which the charge / discharge capacity retention rate decreases.
  • composition of non-aqueous solvent As the non-aqueous solvent of the present invention, one of the above-exemplified non-aqueous solvents may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.
  • one preferred combination of non-aqueous solvents is a combination mainly composed of a cyclic carbonate having no fluorine atom and a chain carbonate.
  • the total of cyclic carbonate and chain carbonate having no fluorine atom in the non-aqueous solvent is preferably 70% by volume or more, more preferably 80% by volume or more, and still more preferably 90% by volume or more
  • the ratio of the cyclic carbonate having no fluorine atom to the total of the cyclic carbonate and the chain carbonate is preferably 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, and further preferably 15% by volume or more.
  • the balance between the cycle characteristics and high-temperature storage characteristics (particularly, the remaining capacity and high-load discharge capacity after high-temperature storage) of a battery produced using the non-aqueous solvent may be improved.
  • a cyclic carbonate having no fluorine atom and a chain carbonate Ethylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate And dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate.
  • those containing asymmetric chain alkyl carbonates as chain carbonates are more preferable, in particular, ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, Those containing ethylene carbonate, symmetric chain carbonates and asymmetric chain carbonates such as ethylene carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate have cycle characteristics and large current discharge characteristics. This is preferable because of a good balance.
  • the asymmetric chain carbonate is preferably ethyl methyl carbonate, and the alkyl group of the chain carbonate preferably has 1 to 2 carbon atoms.
  • a combination in which propylene carbonate is further added to the combination of these ethylene carbonates and chain carbonates is also a preferable combination.
  • the volume ratio of ethylene carbonate to propylene carbonate is preferably 99: 1 to 40:60, particularly preferably 95: 5 to 50:50.
  • the proportion of propylene carbonate in the whole non-aqueous solvent is preferably 0.1% by volume or more, more preferably 1% by volume or more, further preferably 2% by volume or more, and preferably 20% by volume or less, more preferably Is 8% by volume or less, more preferably 5% by volume or less. It is preferable to contain propylene carbonate in this concentration range because the low temperature characteristics may be further improved while maintaining the combination characteristics of ethylene carbonate and chain carbonate.
  • the proportion of dimethyl carbonate in the total non-aqueous solvent is preferably 10% by volume or more, more preferably 20% by volume or more, and even more preferably 25% by volume or more. Preferably it is 30% by volume or more, preferably 90% by volume or less, more preferably 80% by volume or less, further preferably 75% by volume or less, and particularly preferably 70% by volume or less.
  • the load characteristics of the battery may be improved. Above all, it contains dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, and by increasing the content ratio of dimethyl carbonate over the content ratio of ethyl methyl carbonate, the electric conductivity of the electrolyte can be maintained, but the battery characteristics after high temperature storage are improved. This is preferable.
  • the volume ratio of dimethyl carbonate to ethyl methyl carbonate in all non-aqueous solvents is 1.1 or more in terms of improving the electric conductivity of the electrolyte and improving the battery characteristics after storage. Is preferable, 1.5 or more is more preferable, and 2.5 or more is more preferable.
  • the volume ratio (dimethyl carbonate / ethyl methyl carbonate) is preferably 40 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 10 or less, and particularly preferably 8 or less, from the viewpoint of improving battery characteristics at low temperatures.
  • an auxiliary agent may be appropriately used depending on the purpose, in addition to the compound of group (I) and the compound of group (II).
  • the auxiliary agent include cyclic carbonates having a carbon-carbon unsaturated bond shown below, and other auxiliary agents.
  • Cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond Cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond (hereinafter sometimes abbreviated as “unsaturated cyclic carbonate”) includes a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond. Any cyclic carbonate having a bond is not particularly limited, and any unsaturated cyclic carbonate can be used. The cyclic carbonate having an aromatic ring is also included in the unsaturated cyclic carbonate.
  • unsaturated cyclic carbonates examples include vinylene carbonates, aromatic carbonates, ethylene carbonates substituted with a substituent having a carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond, phenyl carbonates, vinyl carbonates, allyl carbonates, Catechol carbonates etc. are mentioned.
  • the vinylene carbonates include vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, phenyl vinylene carbonate, 4,5-diphenyl vinylene carbonate, vinyl vinylene carbonate, 4,5-vinyl vinylene carbonate, allyl vinylene carbonate, 4 , 5-diallyl vinylene carbonate.
  • ethylene carbonates substituted with an aromatic ring or a substituent having a carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond include vinyl ethylene carbonate, 4,5-divinylethylene carbonate, 4-methyl-5- Vinyl ethylene carbonate, 4-allyl-5-vinyl ethylene carbonate, ethynyl ethylene carbonate, 4,5-diethynyl ethylene carbonate, 4-methyl-5-ethynyl ethylene carbonate, 4-vinyl-5-ethynyl ethylene carbonate, 4-allyl -5-ethynylethylene carbonate, phenylethylene carbonate, 4,5-diphenylethylene carbonate, 4-phenyl-5-vinylethylene carbonate, 4-allyl-5-phenylethylene carbonate, allylethylene car Sulfonate, 4,5-diallyl carbonate, 4-methyl-5-allyl carbonate and the like.
  • unsaturated cyclic carbonates for use in combination with the compounds of group (I) are vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, vinyl vinylene carbonate, 4,5-vinyl vinylene carbonate, allyl.
  • the molecular weight of the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
  • the molecular weight is preferably 86 or more and 250 or less. If it is this range, it will be easy to ensure the solubility of the unsaturated cyclic carbonate with respect to a non-aqueous electrolyte solution, and the effect of this invention will fully be expressed easily.
  • the molecular weight of the unsaturated cyclic carbonate is more preferably 86 or more and 150 or less.
  • the production method of the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and can be produced by arbitrarily selecting a known method.
  • the unsaturated cyclic carbonate may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio. Moreover, the compounding quantity of unsaturated cyclic carbonate is not restrict
  • the blending amount of the unsaturated cyclic carbonate is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and further preferably 0.1% by mass or more, in 100% by mass of the non-aqueous electrolyte solution. Moreover, Preferably it is 5 mass% or less, More preferably, it is 4 mass% or less, More preferably, it is 3 mass% or less. Within this range, the non-aqueous electrolyte battery tends to exhibit a sufficient cycle characteristics improvement effect, and the high temperature storage characteristics deteriorate, the amount of gas generated increases, and the discharge capacity maintenance ratio decreases. Easy to avoid.
  • auxiliary agents can be used in the non-aqueous electrolyte solution of the present invention.
  • carbonate compounds such as erythritan carbonate, spiro-bis-dimethylene carbonate, methoxyethyl-methyl carbonate; succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride
  • Carboxylic anhydrides such as diglycolic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride and phenylsuccinic anhydride; 2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane
  • Spiro compounds such as 3,9-divinyl-2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane
  • sulfur-containing compounds such as N, N-dimethylmethanesulfonamide
  • auxiliary agents are not particularly limited and are arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
  • the other auxiliary agent is preferably 0.01% by mass or more and 5% by mass or less in 100% by mass of the non-aqueous electrolyte solution. Within this range, the effects of other auxiliaries can be sufficiently exhibited, and it is easy to avoid a situation in which battery characteristics such as high-load discharge characteristics deteriorate.
  • the blending amount of other auxiliaries is more preferably 0.1% by mass or more, further preferably 0.2% by mass or more, more preferably 3% by mass or less, and further preferably 1% by mass or less. .
  • the non-aqueous electrolyte battery of the present invention is suitable for use as an electrolyte for a secondary battery, for example, a lithium secondary battery, among non-aqueous electrolyte batteries.
  • a non-aqueous electrolyte battery using the non-aqueous electrolyte of the present invention will be described.
  • the non-aqueous electrolyte battery of the present invention can adopt a known structure.
  • Negative electrode The negative electrode active material used for the negative electrode is described below.
  • the negative electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions. Specific examples include carbonaceous materials, alloy materials, lithium-containing metal composite oxide materials, and the like. These may be used individually by 1 type, and may be used together combining 2 or more types arbitrarily.
  • the negative electrode active material examples include carbonaceous materials, alloy materials, lithium-containing metal composite oxide materials, and the like.
  • a carbonaceous material used as a negative electrode active material (1) natural graphite, (2) a carbonaceous material obtained by heat-treating an artificial carbonaceous material and an artificial graphite material at least once in the range of 400 to 3200 ° C; (3) a carbonaceous material in which the negative electrode active material layer is made of carbonaceous materials having at least two or more different crystallinities and / or has an interface in contact with the different crystalline carbonaceous materials, (4) A carbonaceous material in which the negative electrode active material layer is made of carbonaceous materials having at least two or more different orientations and / or has an interface in contact with the carbonaceous materials having different orientations, Is preferably a good balance between initial irreversible capacity and high current density charge / discharge characteristics.
  • the carbonaceous materials (1) to (4) may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio
  • Examples of the artificial carbonaceous material and artificial graphite material of (2) above include natural graphite, coal-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch, petroleum-based pitch, those obtained by oxidizing these pitches, needle coke, pitch coke and Carbon materials that are partially graphitized, furnace black, acetylene black, organic pyrolysis products such as pitch-based carbon fibers, carbonizable organic materials and their carbides, or carbonizable organic materials are benzene, toluene, xylene, quinoline And a solution dissolved in a low-molecular organic solvent such as n-hexane, and carbides thereof.
  • the single metal and alloy forming the lithium alloy are preferably materials containing group 13 and group 14 metal / metalloid elements (that is, excluding carbon), more preferably aluminum, silicon and tin (hereinafter referred to as “ Simple metals) and alloys or compounds containing these atoms (sometimes abbreviated as “specific metal elements”). These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
  • a negative electrode active material having at least one kind of atom selected from a specific metal element, a metal simple substance of any one specific metal element, an alloy composed of two or more specific metal elements, one type or two or more specific types Alloys comprising metal elements and one or more other metal elements, as well as compounds containing one or more specific metal elements, and oxides, carbides, nitrides and silicides of the compounds And composite compounds such as sulfides or phosphides.
  • these simple metals, alloys or metal compounds as the negative electrode active material, the capacity of the battery can be increased.
  • compounds in which these complex compounds are complexly bonded to several elements such as simple metals, alloys or non-metallic elements are also included.
  • silicon and tin an alloy of these elements and a metal that does not operate as a negative electrode can be used.
  • tin a complex compound containing 5 to 6 kinds of elements in combination with a metal that acts as a negative electrode other than tin and silicon, a metal that does not operate as a negative electrode, and a nonmetallic element may be used. it can.
  • any one simple metal of a specific metal element, an alloy of two or more specific metal elements, oxidation of a specific metal element In particular, silicon and / or tin metal simple substance, alloy, oxide, carbide, nitride and the like are preferable from the viewpoint of capacity per unit mass and environmental load.
  • the lithium-containing metal composite oxide material used as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium, but a material containing titanium and lithium is preferable from the viewpoint of high current density charge / discharge characteristics, A lithium-containing composite metal oxide material containing titanium is more preferable, and a composite oxide of lithium and titanium (hereinafter sometimes abbreviated as “lithium titanium composite oxide”). That is, it is particularly preferable to use a lithium titanium composite oxide having a spinel structure in a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte battery because the output resistance is greatly reduced.
  • lithium or titanium of the lithium titanium composite oxide is at least selected from the group consisting of other metal elements such as Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn, and Nb. Those substituted with one element are also preferred.
  • the metal oxide is a lithium titanium composite oxide represented by the general formula (A). In the general formula (A), 0.7 ⁇ x ⁇ 1.5, 1.5 ⁇ y ⁇ 2.3, It is preferable that 0 ⁇ z ⁇ 1.6 because the structure upon doping and dedoping of lithium ions is stable.
  • M represents at least one element selected from the group consisting of Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn, and Nb.
  • M represents at least one element selected from the group consisting of Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn, and Nb.
  • (A) 1.2 ⁇ x ⁇ 1.4, 1.5 ⁇ y ⁇ 1.7, z 0
  • This structure is particularly preferable because of a good balance of battery performance.
  • Particularly preferred representative compositions of the above compounds are Li 4/3 Ti 5/3 O 4 in (a), Li 1 Ti 2 O 4 in (b), and Li 4/5 Ti 11/5 O in (c). 4 .
  • the d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method of carbonaceous materials is preferably 0.335 nm or more, and is usually 0.360 nm or less. 350 nm or less is preferable, and 0.345 nm or less is more preferable. Further, the crystallite size (Lc) of the carbonaceous material obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 1.0 nm or more, and more preferably 1.5 nm or more.
  • the mass-based average particle diameter of the carbonaceous material is a volume-based average particle diameter (median diameter) obtained by a laser diffraction / scattering method, and is usually 1 ⁇ m or more, preferably 3 ⁇ m or more, more preferably 5 ⁇ m or more, and 7 ⁇ m.
  • the above is particularly preferable, and is usually 100 ⁇ m or less, preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 40 ⁇ m or less, further preferably 30 ⁇ m or less, and particularly preferably 25 ⁇ m or less.
  • volume-based average particle size is below the above range, the irreversible capacity may increase, leading to loss of initial battery capacity.
  • the above range is exceeded, when an electrode is produced by coating, an uneven coating surface tends to be formed, which may be undesirable in the battery production process.
  • the volume-based average particle size is measured by dispersing carbon powder in a 0.2% by weight aqueous solution (about 10 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and laser diffraction / scattering particle size distribution. This is carried out using a total (LA-700 manufactured by Horiba Ltd.).
  • the Raman R value of the carbonaceous material is a value measured using an argon ion laser Raman spectrum method, and is usually 0.01 or more, preferably 0.03 or more, more preferably 0.1 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1.2 or less, more preferably 1 or less, and particularly preferably 0.5 or less.
  • the Raman half-width in the vicinity of 1580 cm ⁇ 1 of the carbonaceous material is not particularly limited, but is usually 10 cm ⁇ 1 or more, preferably 15 cm ⁇ 1 or more, and usually 100 cm ⁇ 1 or less, and 80 cm ⁇ 1 or less. 60 cm ⁇ 1 or less is more preferable, and 40 cm ⁇ 1 or less is particularly preferable.
  • the Raman R value and the Raman half width are indices indicating the crystallinity of the surface of the carbonaceous material, but the carbonaceous material has appropriate crystallinity from the viewpoint of chemical stability, and Li enters through charge and discharge. It is preferable that the crystallinity is such that the sites between the layers are not lost, that is, the charge acceptability is not lowered. In the case where the density of the negative electrode is increased by press after applying to the current collector, it is preferable to take account of this because crystals tend to be oriented in a direction parallel to the electrode plate.
  • the Raman R value or the Raman half width is in the above range, a suitable film can be formed on the negative electrode surface to improve the storage characteristics, cycle characteristics, and load characteristics, and the efficiency associated with the reaction with the nonaqueous electrolyte solution Reduction and gas generation can be suppressed.
  • the measurement of the Raman spectrum using a Raman spectrometer (manufactured by JASCO Corporation Raman spectrometer), the sample is naturally dropped into the measurement cell and filled, and while irradiating the sample surface in the cell with argon ion laser light, This is done by rotating the cell in a plane perpendicular to the laser beam.
  • said Raman measurement conditions are as follows. Argon ion laser wavelength: 514.5nm ⁇ Laser power on the sample: 15-25mW ⁇ Resolution: 10-20cm -1 Measurement range: 1100 cm ⁇ 1 to 1730 cm ⁇ 1 ⁇ Raman R value, Raman half width analysis: Background processing ⁇ Smoothing processing: Simple average, 5 points of convolution
  • BET specific surface area of the carbonaceous material is a value of the measured specific surface area using the BET method is usually 0.1 m 2 ⁇ g -1 or more, 0.7 m 2 ⁇ g -1 or more, 1. 0 m 2 ⁇ g -1 or more, and particularly preferably 1.5 m 2 ⁇ g -1 or more, generally not more than 100 m 2 ⁇ g -1, preferably 25 m 2 ⁇ g -1 or less, 15 m 2 ⁇ g ⁇ 1 or less is more preferable, and 10 m 2 ⁇ g ⁇ 1 or less is particularly preferable.
  • the value of the BET specific surface area is in the above range, precipitation of lithium on the electrode surface can be suppressed, and gas generation due to reaction with the nonaqueous electrolytic solution can be suppressed.
  • the specific surface area was measured by the BET method using a surface area meter (a fully automated surface area measuring device manufactured by Okura Riken), preliminarily drying the sample at 350 ° C. for 15 minutes under nitrogen flow, Using a nitrogen helium mixed gas accurately prepared so that the value of the relative pressure is 0.3, the nitrogen adsorption BET one-point method by the gas flow method is used.
  • the circularity is measured as the degree of the sphere of the carbonaceous material, it is preferably within the following range.
  • the degree of circularity of the particles having a carbonaceous material particle size in the range of 3 to 40 ⁇ m is desirably close to 1, and is preferably 0.1 or more, more preferably 0.5 or more, and more preferably 0.8 or more, 0.85 or more is more preferable, and 0.9 or more is particularly preferable.
  • the filling property is improved and the resistance between the particles can be suppressed as the circularity is larger, so that the high current density charge / discharge characteristics are improved. Therefore, it is preferable that the circularity is as high as the above range.
  • the circularity is measured using a flow type particle image analyzer (FPIA manufactured by Sysmex Corporation). About 0.2 g of a sample was dispersed in a 0.2% by mass aqueous solution (about 50 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate as a surfactant, and irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute.
  • the detection range is specified as 0.6 to 400 ⁇ m, and the particle size is measured in the range of 3 to 40 ⁇ m.
  • the method for improving the degree of circularity is not particularly limited, but a spheroidized sphere is preferable because the shape of the interparticle void when the electrode body is formed is preferable.
  • spheroidizing treatment include a method of mechanically approaching a sphere by applying a shearing force and a compressive force, a mechanical / physical processing method of granulating a plurality of fine particles by the binder or the adhesive force of the particles themselves, etc. Is mentioned.
  • the tap density of the carbonaceous material is usually 0.1 g ⁇ cm ⁇ 3 or more, preferably 0.5 g ⁇ cm ⁇ 3 or more, more preferably 0.7 g ⁇ cm ⁇ 3 or more, and 1 g ⁇ cm ⁇ 3 or more. particularly preferred, and is preferably 2 g ⁇ cm -3 or less, more preferably 1.8 g ⁇ cm -3 or less, 1.6 g ⁇ cm -3 or less are particularly preferred.
  • the tap density is in the above range, battery capacity can be ensured and increase in resistance between particles can be suppressed.
  • the tap density is measured by passing through a sieve having an opening of 300 ⁇ m, dropping the sample onto a 20 cm 3 tapping cell and filling the sample to the upper end surface of the cell, and then measuring a powder density measuring device (for example, manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). Using a tap denser, tapping with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the tap density is calculated from the mass at that time and the mass of the sample.
  • a powder density measuring device for example, manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.
  • the orientation ratio of the carbonaceous material is usually 0.005 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.015 or more, and usually 0.67 or less. When the orientation ratio is in the above range, excellent high-density charge / discharge characteristics can be ensured.
  • the upper limit of the above range is the theoretical upper limit value of the orientation ratio of the carbonaceous material.
  • the orientation ratio is measured by X-ray diffraction after pressure-molding the sample.
  • Set the molded body obtained by filling 0.47 g of the sample into a molding machine with a diameter of 17 mm and compressing it with 58.8MN ⁇ m -2 so that it is flush with the surface of the sample holder for measurement.
  • X-ray diffraction is measured.
  • From the (110) diffraction and (004) diffraction peak intensities of the obtained carbon, a ratio represented by (110) diffraction peak intensity / (004) diffraction peak intensity is calculated.
  • the X-ray diffraction measurement conditions are as follows. “2 ⁇ ” indicates a diffraction angle.
  • ⁇ Target Cu (K ⁇ ray) graphite monochromator
  • Light receiving slit 0.15
  • Scattering slit 0.5 degree / measurement range and step angle / measurement time: (110) plane: 75 degrees ⁇ 2 ⁇ ⁇ 80 degrees 1 degree / 60 seconds (004) plane: 52 degrees ⁇ 2 ⁇ ⁇ 57 degrees 1 degree / 60 seconds
  • the aspect ratio of the carbonaceous material is usually 1 or more and usually 10 or less, preferably 8 or less, and more preferably 5 or less. Within the above range, streaking during electrode plate formation is suppressed and more uniform coating is possible, so that excellent high current density charge / discharge characteristics can be ensured.
  • the lower limit of the above range is the theoretical lower limit value of the aspect ratio of the carbonaceous material.
  • Carbonaceous material particles when three-dimensional observation is performed by selecting arbitrary 50 graphite particles fixed to the end face of a metal having a thickness of 50 ⁇ m or less and rotating and tilting the stage on which the sample is fixed. The longest diameter A and the shortest diameter B orthogonal thereto are measured, and the average value of A / B is obtained.
  • any known method can be used for producing the electrode as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. For example, it is formed by adding a binder, a solvent, and, if necessary, a thickener, a conductive material, a filler, etc. to a negative electrode active material to form a slurry, which is applied to a current collector, dried and then pressed. Can do.
  • a method of forming a thin film layer (negative electrode active material layer) containing the above-described negative electrode active material by a technique such as vapor deposition, sputtering, or plating is also used.
  • the current collector for holding the negative electrode active material As the current collector for holding the negative electrode active material, a known material can be arbitrarily used. Examples of the current collector for the negative electrode include metal materials such as aluminum, copper, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel. Copper is particularly preferable from the viewpoint of ease of processing and cost.
  • the shape of the current collector may be, for example, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foam metal, etc. when the current collector is a metal material.
  • a metal thin film is preferable, a copper foil is more preferable, and a rolled copper foil by a rolling method and an electrolytic copper foil by an electrolytic method are more preferable, and both can be used as a current collector.
  • the thickness of the current collector is usually 1 ⁇ m or more, preferably 5 ⁇ m or more, and usually 100 ⁇ m or less, preferably 50 ⁇ m or less, from the viewpoint of securing battery capacity and handling properties.
  • the ratio of the thickness of the current collector to the negative electrode active material layer is not particularly limited, but the value of “(the thickness of the negative electrode active material layer on one side immediately before the nonaqueous electrolyte injection) / (thickness of the current collector)”
  • 150 or less is preferable, 20 or less is more preferable, 10 or less is particularly preferable, 0.1 or more is preferable, 0.4 or more is more preferable, and 1 or more is particularly preferable.
  • the ratio of the thickness of the current collector to the negative electrode active material layer is in the above range, battery capacity can be secured and heat generation of the current collector during high current density charge / discharge can be suppressed.
  • the binder for binding the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution and the solvent used in manufacturing the electrode.
  • resin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, polyimide, cellulose, and nitrocellulose
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • isoprene rubber butadiene rubber, fluorine rubber
  • Rubber polymers such as NBR (acrylonitrile / butadiene rubber) and ethylene / propylene rubber
  • EPDM ethylene / propylene / diene terpolymer
  • styrene / Thermoplastic elastomeric polymers such as ethylene / butadiene / styrene cop
  • the ratio of the binder to the negative electrode active material is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, particularly preferably 0.6% by mass or more, and preferably 20% by mass or less, 15% by mass. The following is more preferable, 10% by mass or less is further preferable, and 8% by mass or less is particularly preferable. When the ratio of the binder to the negative electrode active material is within the above range, the battery capacity and the strength of the negative electrode can be sufficiently secured.
  • the ratio of the binder to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, and 0 .6% by mass or more is more preferable, usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less.
  • the main component contains a fluorine-based polymer typified by polyvinylidene fluoride
  • the ratio to the negative electrode active material is usually 1% by mass or more, preferably 2% by mass or more, and more preferably 3% by mass or more. It is preferably 15% by mass or less, preferably 10% by mass or less, and more preferably 8% by mass or less.
  • the solvent for forming the slurry is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing the negative electrode active material, the binder, and the thickener and conductive material used as necessary. Alternatively, either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.
  • Examples of the aqueous solvent include water and alcohol.
  • Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N- Examples include dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, diethyl ether, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane and the like.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • THF tetrahydrofuran
  • THF tetrahydrofuran
  • toluene acetone
  • diethyl ether hexamethylphosphalamide
  • dimethyl sulfoxide benz
  • aqueous solvent when used, it is preferable to add a dispersant or the like in addition to the thickener and slurry it using a latex such as SBR.
  • these solvents may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
  • a thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry.
  • the thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
  • the ratio of the thickener to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, Moreover, it is 5 mass% or less normally, 3 mass% or less is preferable, and 2 mass% or less is more preferable.
  • the ratio of the thickener to the negative electrode active material is in the above range, it is possible to suppress a decrease in battery capacity and an increase in resistance, and it is possible to ensure good coatability.
  • the electrode structure when the negative electrode active material is made into an electrode is not particularly limited, but the density of the negative electrode active material present on the current collector is preferably 1 g ⁇ cm ⁇ 3 or more, and 1.2 g ⁇ cm ⁇ 3 or more. but more preferably, particularly preferably 1.3 g ⁇ cm -3 or more, preferably 2.2 g ⁇ cm -3 or less, more preferably 2.1 g ⁇ cm -3 or less, 2.0 g ⁇ cm -3 or less More preferred is 1.9 g ⁇ cm ⁇ 3 or less.
  • the density of the negative electrode active material existing on the current collector is in the above range, the negative electrode active material particles are prevented from being destroyed, and an increase in initial irreversible capacity or to the vicinity of the current collector / negative electrode active material interface. While the deterioration of the high current density charge / discharge characteristics due to the reduced permeability of the non-aqueous electrolyte solution can be suppressed, the decrease in battery capacity and the increase in resistance can be suppressed.
  • the thickness of the negative electrode plate is designed according to the positive electrode plate to be used, and is not particularly limited. More preferably, it is 30 ⁇ m or more, and usually 300 ⁇ m or less, preferably 280 ⁇ m or less, more preferably 250 ⁇ m or less.
  • Surface adhering substances include aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, bismuth oxide, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate And sulfates such as aluminum sulfate and carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate and magnesium carbonate.
  • Positive electrode ⁇ Positive electrode active material>
  • the positive electrode active material used for the positive electrode is described below.
  • the positive electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions.
  • a material containing lithium and at least one transition metal is preferable. Specific examples include lithium transition metal composite oxides and lithium-containing transition metal phosphate compounds.
  • V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, etc. are preferable as the transition metal of the lithium transition metal composite oxide.
  • Specific examples include lithium-cobalt composite oxides such as LiCoO 2 and LiNiO 2 .
  • Lithium / nickel composite oxide, LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 MnO 4 and other lithium / manganese composite oxides, part of transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal composite oxides are Na , B, F, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si, Nb, Mo, Sn, W, etc. And the like.
  • substituted ones for example, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiNi 0.45 Co 0.10 Al 0.45 O 2 , LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 and the like.
  • transition metal of the lithium-containing transition metal phosphate compound V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and the like are preferable, and specific examples include, for example, LiFePO 4 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ). 3 , iron phosphates such as LiFeP 2 O 7 , cobalt phosphates such as LiCoPO 4 , and some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal phosphate compounds are Al, Ti, V, Cr, Mn , Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb, Si and the like substituted with other elements.
  • lithium phosphate in the positive electrode active material because continuous charging characteristics are improved.
  • the lower limit of the amount of lithium phosphate used is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and still more preferably 0.5% by mass with respect to the total of the positive electrode active material and lithium phosphate. %, And the upper limit is preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less.
  • Surface adhering substances include aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, bismuth oxide, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate And sulfates such as aluminum sulfate, carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate, and magnesium carbonate, and carbon.
  • these surface adhering substances are dissolved or suspended in a solvent, impregnated and added to the positive electrode active material, and dried.
  • the surface adhering substance precursor is dissolved or suspended in a solvent and impregnated and added to the positive electrode active material, It can be made to adhere to the surface of the positive electrode active material by a method of reacting by heating or the like, a method of adding to the positive electrode active material precursor and firing simultaneously.
  • the method of making carbonaceous adhere mechanically later in the form of activated carbon etc. can also be used, for example.
  • the amount of the surface adhering substance is by mass with respect to the positive electrode active material, preferably 0.1 ppm or more, more preferably 1 ppm or more, still more preferably 10 ppm or more, and the upper limit, preferably 20% or less, more preferably, as the lower limit. Is used at 10% or less, more preferably 5% or less.
  • the surface adhering substance can suppress the oxidation reaction of the electrolyte solution on the surface of the positive electrode active material and can improve the battery life. However, when the amount of the adhering quantity is too small, the effect is not sufficiently manifested. If it is too high, the resistance may increase in order to inhibit the entry and exit of lithium ions.
  • a material in which a material having a composition different from this is attached to the surface of the positive electrode active material is also referred to as a “positive electrode active material”.
  • shape Examples of the shape of the positive electrode active material particles include a lump shape, a polyhedron shape, a sphere shape, an oval sphere shape, a plate shape, a needle shape, and a column shape as conventionally used.
  • primary particles may aggregate to form secondary particles.
  • the tap density of the positive electrode active material is preferably 0.5 g / cm 3 or more, more preferably 0.8 g / cm 3 or more, and further preferably 1.0 g / cm 3 or more.
  • the tap density of the positive electrode active material is within the above range, the amount of the dispersion medium and the necessary amount of the conductive material and the binder necessary for forming the positive electrode active material layer can be suppressed. As a result, the filling rate of the positive electrode active material and the battery Capacity can be secured.
  • a complex oxide powder having a high tap density a high-density positive electrode active material layer can be formed.
  • Tap density preferably as generally greater, particularly upper limit is not, preferably 4.0 g / cm 3 or less, more preferably 3.7 g / cm 3 or less, more preferably 3.5 g / cm 3 or less. When it is within the above range, it is possible to suppress a decrease in load characteristics.
  • the tap density is defined as the powder packing density (tap density) g / cc when 5 to 10 g of the positive electrode active material powder is put in a 10 ml glass graduated cylinder and tapped 200 times with a stroke of about 20 mm. Ask.
  • the median diameter d50 of the positive electrode active material particles is preferably 0.3 ⁇ m or more, more preferably 0.5 ⁇ m or more, and even more preferably. Is 0.8 ⁇ m or more, most preferably 1.0 ⁇ m or more, and the upper limit is preferably 30 ⁇ m or less, more preferably 27 ⁇ m or less, still more preferably 25 ⁇ m or less, and most preferably 22 ⁇ m or less. Within the above range, a high tap density product can be obtained and battery performance degradation can be suppressed.
  • a positive electrode for a battery that is, when an active material, a conductive material, a binder, etc.
  • the filling property at the time of producing the positive electrode can be further improved.
  • the median diameter d50 is measured by a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus.
  • LA-920 manufactured by HORIBA is used as a particle size distribution meter
  • a 0.1% by mass sodium hexametaphosphate aqueous solution is used as a dispersion medium for measurement, and a measurement refractive index of 1.24 is set after ultrasonic dispersion for 5 minutes. Measured.
  • the average primary particle diameter of the positive electrode active material is preferably 0.05 ⁇ m or more, more preferably 0.1 ⁇ m or more, and still more preferably 0.8 ⁇ m.
  • the upper limit is preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 4 ⁇ m or less, still more preferably 3 ⁇ m or less, and most preferably 2 ⁇ m or less.
  • the primary particle diameter is measured by observation using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, in a photograph at a magnification of 10000 times, the longest value of the intercept by the left and right boundary lines of the primary particles with respect to the horizontal straight line is obtained for any 50 primary particles and obtained by taking the average value. It is done.
  • SEM scanning electron microscope
  • the BET specific surface area of the positive electrode active material is preferably 0.1 m 2 / g or more, more preferably 0.2 m 2 / g or more, still more preferably 0.3 m 2 / g or more, and the upper limit is 50 m 2 / g or less. , Preferably 40 m 2 / g or less, more preferably 30 m 2 / g or less.
  • the BET specific surface area is in the above range, the battery performance can be secured and the applicability of the positive electrode active material can be kept good.
  • the BET specific surface area is determined by using a surface area meter (for example, a fully automatic surface area measuring device manufactured by Okura Riken), preliminarily drying the sample at 150 ° C. for 30 minutes under nitrogen flow, and then atmospheric pressure. It is defined by a value measured by a nitrogen adsorption BET one-point method using a gas flow method using a nitrogen-helium mixed gas accurately prepared so that the value of the relative pressure of nitrogen to 0.3 is 0.3.
  • a surface area meter for example, a fully automatic surface area measuring device manufactured by Okura Riken
  • Method for producing positive electrode active material As a manufacturing method of the positive electrode active material, a general method is used as a manufacturing method of the inorganic compound. In particular, various methods are conceivable for producing a spherical or elliptical active material. For example, a transition metal raw material is dissolved or ground and dispersed in a solvent such as water, and the pH is adjusted while stirring. And a spherical precursor is prepared and recovered, dried as necessary, and then added with a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO 3 and the like, and then fired at a high temperature to obtain an active material. .
  • a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO 3 and the like
  • the positive electrode active material may be used alone, or one or more of the different compositions may be used in any combination or ratio.
  • a preferable combination in this case is a combination of LiCoO 2 and LiMn 2 O 4 such as LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 or a part of this Mn substituted with another transition metal or the like. Or a combination with LiCoO 2 or a part of this Co substituted with another transition metal or the like.
  • the positive electrode can be produced by forming a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a binder on a current collector. Manufacture of the positive electrode using a positive electrode active material can be performed by a conventional method.
  • a positive electrode can be obtained by forming a positive electrode active material layer on the current collector by applying it to a positive electrode current collector and drying it as a slurry by dissolving or dispersing in a slurry.
  • the content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably 80% by mass or more, more preferably 82% by mass or more, and particularly preferably 84% by mass or more. Moreover, an upper limit becomes like this. Preferably it is 99 mass% or less, More preferably, it is 98 mass% or less. Within the above range, the electric capacity of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer can be secured, and the strength of the positive electrode can be maintained.
  • the positive electrode active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a hand press, a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material.
  • the density of the positive electrode active material layer is preferably 1.5 g / cm 3 or more as a lower limit, more preferably 2 g / cm 3 , still more preferably 2.2 g / cm 3 or more, and the upper limit is preferably 5 g / cm 3. It is 3 or less, more preferably 4.5 g / cm 3 or less, and further preferably 4 g / cm 3 or less. Within the above range, good charge / discharge characteristics can be obtained, and an increase in electrical resistance can be suppressed.
  • a known conductive material can be arbitrarily used as the conductive material. Specific examples include metal materials such as copper and nickel; graphite such as natural graphite and artificial graphite (graphite); carbon black such as acetylene black; and carbon materials such as amorphous carbon such as needle coke. In addition, these may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
  • the conductive material is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more in the positive electrode active material layer, and the upper limit is usually 50% by mass or less, preferably It is used so as to contain 30% by mass or less, more preferably 15% by mass or less. Sufficient electrical conductivity and battery capacity can be ensured within the above range.
  • the binder used in the production of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and in the case of the coating method, any material that can be dissolved or dispersed in the liquid medium used during electrode production may be used.
  • Resin polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyimide, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), fluorine rubber, isoprene rubber , Rubber polymers such as butadiene rubber and ethylene-propylene rubber; styrene / butadiene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / ethylene / butadiene / Ethylene copolymer, styrene Thermoplastic elastomeric
  • the ratio of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more, more preferably 1.5% by mass or more, and the upper limit is usually 80% by mass or less, preferably Is 60% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and most preferably 10% by mass or less.
  • the ratio of the binder is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained and the positive electrode has insufficient mechanical strength, which may deteriorate battery performance such as cycle characteristics. On the other hand, if it is too high, battery capacity and conductivity may be reduced.
  • the solvent for forming the slurry As the solvent for forming the slurry, the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and a solvent capable of dissolving or dispersing the thickener used as necessary may be used. There is no restriction, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. Examples of the aqueous medium include water, a mixed medium of alcohol and water, and the like.
  • organic medium examples include aliphatic hydrocarbons such as hexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and methylnaphthalene; heterocyclic compounds such as quinoline and pyridine; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone.
  • Esters such as methyl acetate and methyl acrylate; amines such as diethylenetriamine and N, N-dimethylaminopropylamine; ethers such as diethyl ether, propylene oxide and tetrahydrofuran (THF); N-methylpyrrolidone (NMP) Amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; and aprotic polar solvents such as hexamethylphosphalamide and dimethylsulfoxide.
  • amines such as diethylenetriamine and N, N-dimethylaminopropylamine
  • ethers such as diethyl ether, propylene oxide and tetrahydrofuran (THF)
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • Amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide
  • aprotic polar solvents such as hexamethylphosphalamide and dimethylsulfoxide.
  • a thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry.
  • the thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
  • the ratio of the thickener to the active material is 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more.
  • the upper limit is 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less.
  • the material of the positive electrode current collector is not particularly limited, and a known material can be arbitrarily used. Specific examples include metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum; and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper. Of these, metal materials, particularly aluminum, are preferred.
  • the shape of the current collector examples include metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punch metal, and foam metal in the case of a metal material.
  • a thin film, a carbon cylinder, etc. are mentioned. Of these, metal thin films are preferred.
  • the thickness of the thin film is arbitrary, from the viewpoint of strength and handleability as a current collector, it is usually 1 ⁇ m or more, preferably 3 ⁇ m or more, more preferably 5 ⁇ m or more, and the upper limit is usually 1 mm or less, preferably 100 ⁇ m or less. More preferably, it is 50 ⁇ m or less.
  • a conductive additive is applied to the surface of the current collector.
  • the conductive assistant include noble metals such as carbon, gold, platinum, and silver.
  • the ratio of the thickness of the current collector to the positive electrode active material layer is not particularly limited, but the value of (thickness of the positive electrode active material layer on one side immediately before electrolyte injection) / (thickness of the current collector) is 20
  • the lower limit is preferably 15 or less, most preferably 10 or less, and the lower limit is preferably 0.5 or more, more preferably 0.8 or more, and most preferably 1 or more.
  • the current collector may generate heat due to Joule heat during high current density charge / discharge. Within the above range, heat generation of the current collector during high current density charge / discharge can be suppressed, and battery capacity can be secured.
  • the area of the positive electrode active material layer is larger than the outer surface area of the battery outer case from the viewpoint of increasing the stability at high output and high temperature.
  • the sum of the electrode areas of the positive electrode with respect to the surface area of the exterior of the secondary battery is preferably 15 times or more, and more preferably 40 times or more.
  • the outer surface area of the outer case is the total area obtained by calculation from the vertical, horizontal, and thickness dimensions of the case part filled with the power generation element excluding the protruding part of the terminal in the case of a bottomed square shape. .
  • the geometric surface area approximates the case portion filled with the power generation element excluding the protruding portion of the terminal as a cylinder.
  • the total electrode area of the positive electrode is the geometric surface area of the positive electrode mixture layer facing the mixture layer containing the negative electrode active material, and in the structure in which the positive electrode mixture layer is formed on both sides via the current collector foil. , The sum of the areas where each surface is calculated separately.
  • the thickness of the positive electrode plate is not particularly limited, but from the viewpoint of high capacity and high output, the thickness of the composite layer obtained by subtracting the metal foil thickness of the core material is preferably as a lower limit with respect to one side of the current collector. Is 10 ⁇ m or more, more preferably 20 ⁇ m or more, and the upper limit is preferably 500 ⁇ m or less, more preferably 450 ⁇ m or less.
  • Electrode surface coating (Positive electrode surface coating) Moreover, you may use what adhered the substance of the composition different from this to the surface of the said positive electrode plate.
  • Surface adhering substances include aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, bismuth oxide, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate And sulfates such as aluminum sulfate, carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate, and magnesium carbonate, and carbon.
  • a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit.
  • the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is usually used by impregnating the separator.
  • the material and shape of the separator are not particularly limited, and known ones can be arbitrarily adopted as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
  • a resin, glass fiber, inorganic material, etc. formed of a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is used, and a porous sheet or a nonwoven fabric-like material having excellent liquid retention properties is used. Is preferred.
  • polyolefins such as polyethylene and polypropylene, aromatic polyamides, polytetrafluoroethylene, polyethersulfone, glass filters and the like can be used. Of these, glass filters and polyolefins are preferred, and polyolefins are more preferred. These materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
  • the thickness of the separator is arbitrary, but is usually 1 ⁇ m or more, preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 8 ⁇ m or more, and usually 50 ⁇ m or less, preferably 40 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or less. Within the above range, insulation and mechanical strength can be secured, while battery performance such as rate characteristics and energy density can be secured.
  • the porosity of the separator is arbitrary, but is usually 20% or more, preferably 35% or more, more preferably 45% or more, Further, it is usually 90% or less, preferably 85% or less, and more preferably 75% or less.
  • the porosity is in the above range, insulation and mechanical strength can be secured, while film resistance can be suppressed and good rate characteristics can be obtained.
  • the average pore diameter of the separator is also arbitrary, but is usually 0.5 ⁇ m or less, preferably 0.2 ⁇ m or less, and usually 0.05 ⁇ m or more. If the average pore diameter exceeds the above range, a short circuit tends to occur. When the average pore diameter is in the above range, the film resistance can be suppressed and good rate characteristics can be obtained while preventing a short circuit.
  • inorganic materials for example, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used. Used.
  • a thin film shape such as a nonwoven fabric, a woven fabric, or a microporous film is used.
  • the thin film shape those having a pore diameter of 0.01 to 1 ⁇ m and a thickness of 5 to 50 ⁇ m are preferably used.
  • a separator formed by forming a composite porous layer containing the inorganic particles on the surface layer of the positive electrode and / or the negative electrode using a resin binder can be used.
  • a porous layer may be formed by using alumina particles having a 90% particle size of less than 1 ⁇ m on both surfaces of the positive electrode and using a fluororesin as a binder.
  • the electrode group has a laminated structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are interposed through the separator, and a structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound in a spiral shape through the separator. Either is acceptable.
  • the ratio of the mass of the electrode group to the internal volume of the battery (hereinafter referred to as the electrode group occupation ratio) is usually 40% or more, preferably 50% or more, and usually 90% or less, preferably 80% or less. .
  • the electrode group occupancy is in the above range, the battery capacity can be secured and the deterioration of characteristics such as charge / discharge repetition performance and high temperature storage accompanying the increase in internal pressure can be suppressed, and further the operation of the gas release valve can be prevented. Can do.
  • the current collecting structure is not particularly limited, but is preferably a structure that reduces the resistance of the wiring portion and the joint portion.
  • the electrode group has the laminated structure described above, a structure formed by bundling the metal core portions of the electrode layers and welding them to the terminals is preferably used.
  • the area of one electrode increases, the internal resistance increases. Therefore, it is also preferable to provide a plurality of terminals in the electrode to reduce the resistance.
  • the electrode group has the winding structure described above, the internal resistance can be lowered by providing a plurality of lead structures for the positive electrode and the negative electrode, respectively, and bundling the terminals.
  • the material of the outer case is not particularly limited as long as it is a substance that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte used. Specifically, a nickel-plated steel plate, stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, a metal such as a magnesium alloy, or a laminated film (laminate film) of a resin and an aluminum foil is used. From the viewpoint of weight reduction, an aluminum or aluminum alloy metal or a laminate film is preferably used.
  • the metal is welded together by laser welding, resistance welding, or ultrasonic welding to form a sealed sealed structure, or a caulking structure using the above metals via a resin gasket. Things.
  • the outer case using the laminate film include a case where a resin-sealed structure is formed by heat-sealing resin layers.
  • a resin different from the resin used for the laminate film may be interposed between the resin layers.
  • a metal and a resin are joined, so that a resin having a polar group or a modified group having a polar group introduced as an intervening resin is used.
  • Resins are preferably used.
  • the shape of the exterior body is also arbitrary, and may be any of a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a coin shape, a large size, and the like.
  • a protective element PTC (Positive Temperature Coefficient) whose resistance increases when abnormal heat generation or excessive current flows, temperature fuse, thermistor, shuts off the current flowing through the circuit due to sudden increase in battery internal pressure or internal temperature at abnormal heat generation A valve (current cutoff valve) or the like can be used. It is preferable to select a protective element that does not operate under normal use at a high current, and it is more preferable that the protective element is designed so as not to cause abnormal heat generation or thermal runaway even without the protective element.
  • a negative electrode was obtained by mixing 94% by mass of graphite powder as a negative electrode active material and 6% by mass of PVdF, adding N-methylpyrrolidone into a slurry, and applying and drying on one side of a current collector made of copper. .
  • Example 1 A non-aqueous electrolyte solution of -1 was prepared.
  • the positive electrode, the negative electrode, and the polyethylene separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, the positive electrode, the separator, and the negative electrode.
  • the battery element thus obtained was wrapped in a cylindrical aluminum laminate film, injected with the non-aqueous electrolyte solution described above, and then vacuum-sealed to produce a sheet-like non-aqueous electrolyte secondary battery. Furthermore, in order to improve the adhesion between the electrodes, the sheet-like battery was sandwiched between glass plates and pressurized.
  • 1C represents a current value for discharging the reference capacity of the battery in one hour, and for example, 0.2C represents a current value of 1/5 thereof.
  • Example 1-1 except that 1.0% by mass of 3-phenyl-n-propyl acetate and 1.0% by mass of lithium bis (oxalato) borate (hereinafter referred to as “LiBOB”) were added as additives. And evaluated. The results are shown in Table 1.
  • LiBOB lithium bis (oxalato) borate
  • Example 1-3 Evaluation was conducted in the same manner as in Example 1-1 except that 1.0% by mass of 3-phenyl-n-propyl acetate and 0.5% by mass of LiPO 2 F 2 were added as additives. The results are shown in Table 1.
  • Example 1-4 Evaluation was conducted in the same manner as in Example 1-1 except that 1.0% by mass of 3-phenyl-n-propyl acetate and 0.5% by mass of hexamethylene diisocyanate (hereinafter referred to as “HMDI” as appropriate) were added as additives. did. The results are shown in Table 1.
  • HMDI hexamethylene diisocyanate
  • Example 1-1 was added except that 1.0% by mass of 3-phenyl-n-propyl acetate, 1.0% by mass of MFEC, 1.0% by mass of LiBOB and 1.0% by mass of HMDI were added as additives. And evaluated. The results are shown in Table 1.
  • Example 1-6 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1-1 except that 1.0% by mass of ethylphenoxypropionate, 1.0% by mass of MFEC, 1.0% by mass of LiBOB, and 1.0% by mass of HMDI were added as additives. . The results are shown in Table 1.
  • Example 1-2 Evaluation was conducted in the same manner as in Example 1-1 except that 1.0% by mass of 3-phenyl-n-propyl acetate was added as an additive. The results are shown in Table 1.
  • Example 1-1 ⁇ Comparative Example 1-3> Evaluation was performed in the same manner as in Example 1-1 except that 1.0% by mass of MFEC was added as an additive. The results are shown in Table 1.
  • Example 1-6 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1-1 except that 0.5% by mass of HMDI was added as an additive. The results are shown in Table 1.
  • Example 1-7 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1-1 except that MFEC 1.0 mass%, LiBOB 1.0 mass%, and HMDI 1.0 mass% were added as additives. The results are shown in Table 1.
  • Example 1-8 Evaluation was conducted in the same manner as in Example 1-1 except that 1.0% by mass of 3-phenyl-n-propyl acetate and 1.0% by mass of vinylene carbonate (hereinafter referred to as “VC”) were added as additives. . The results are shown in Table 1.
  • Example 1-9 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1-1 except that 1.0% by mass of cyclohexylbenzene, 1.0% by mass of MFEC, 1.0% by mass of LiBOB, and 1.0% by mass of HMDI were added as additives. The results are shown in Table 1.
  • Amorphous coated graphite powder as negative electrode active material aqueous dispersion of sodium carboxymethyl cellulose as thickener (concentration of 1% by weight of sodium carboxymethyl cellulose), aqueous dispersion of styrene butadiene rubber as binder (concentration of styrene butadiene rubber) 50% by mass) and mixed with a disperser to form a slurry.
  • the slurry was uniformly applied to one side of the copper foil, dried, and then pressed to obtain a negative electrode.
  • the positive electrode, the negative electrode, and the polypropylene separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, and the positive electrode.
  • the battery element thus obtained was wrapped in a bag-like aluminum laminate film, and the above-mentioned non-aqueous electrolyte solution was injected, followed by vacuum sealing to produce a sheet-like non-aqueous electrolyte secondary battery. Furthermore, in order to improve the adhesion between the electrodes, the sheet-like battery was sandwiched between glass plates and pressurized.
  • Example 2-2 Evaluations were made in the same manner as in Example 2-1, except that 4.0% by mass of 3-phenyl-n-propyl acetate and 0.5% by mass of LiBF 4 were added as additives. The results are shown in Table 2.
  • Example 2-3 Evaluations were made in the same manner as in Example 2-1, except that 4.0% by mass of 3-phenyl-n-propyl acetate and 0.25% by mass of lithium fluorosulfonate (FSO 3 Li) were added as additives. The results are shown in Table 2.
  • Example 2-4 As in Example 2-1, except that 4.0% by mass of 3-phenyl-n-propyl acetate and 0.5% by mass of hexamethyldisilane (hereinafter referred to as “HMDS” as appropriate) were added as additives. evaluated. The results are shown in Table 2.
  • HMDS hexamethyldisilane
  • Example 2-2 Evaluation was conducted in the same manner as in Example 2-1, except that 4.0% by mass of 3-phenyl-n-propyl acetate was added as an additive. The results are shown in Table 2.
  • LiPF 6 as an electrolyte was dissolved in a mixed solvent composed of MFEC and DMC (mixing volume ratio 3: 7) at a rate of 1.0 mol / L to obtain a basic electrolytic solution. Furthermore, 2.0% by mass of 3-phenyl-n-propyl acetate and 1.0% by mass of adiponitrile (hereinafter referred to as “AdpCN” where appropriate) were added as additives to the basic electrolytic solution, and A non-aqueous electrolyte solution was prepared.
  • AdpCN 3-phenyl-n-propyl acetate and 1.0% by mass of adiponitrile
  • the positive electrode, the negative electrode, and the polyethylene separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, the positive electrode, the separator, and the negative electrode.
  • the battery element thus obtained was wrapped in a bag-like aluminum laminate film, and the above-mentioned non-aqueous electrolyte solution was injected, followed by vacuum sealing to produce a sheet-like non-aqueous electrolyte secondary battery. Furthermore, in order to improve the adhesion between the electrodes, the sheet-like battery was sandwiched between glass plates and pressurized.
  • Example 3-2 Evaluation was conducted in the same manner as in Example 3-1, except that 2.0% by mass of 3-phenyl-n-propyl acetate was added as an additive. The results are shown in Table 3.
  • Example 3 As a compound of the group (II), a compound having a cyano group typified by AdpCN is used in combination with the compound of the group (I) (Example 3-1), and the compound of the group (II) It can be seen that the amount of overcharged gas is superior to that when added alone (Comparative Example 3-1).
  • MFEC is used as a non-aqueous solvent. Therefore, it can be seen that Example 3-2 is superior in the amount of overcharge gas as compared with Comparative Example 3-2.
  • Example 3-1 comparing the amount of overcharge gas between Example 3-1 and Example 3-2, Example 3-1 has a larger increase amount and has an excellent effect as an overcharge characteristic. Therefore, by using a compound having a cyano group as a compound of group (II) in combination with a compound of group (I), a specific overcharge characteristic improvement effect can be confirmed, and battery safety is remarkably improved. It turns out that it is excellent.
  • the positive electrode, the negative electrode, and the polyethylene separator are laminated in the order of the positive electrode, the separator, and the negative electrode in a dry argon atmosphere, and the obtained battery element is placed in a coin-shaped SUS container, and the nonaqueous electrolyte solution is injected. After that, it was caulked and sealed to produce a coin-shaped non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • Example 4-2 Evaluations were made in the same manner as in Example 4-1, except that 0.5% by mass of 2-phenylethyl acetate and 2.0% by mass of MFEC were added as additives. The results are shown in Table 4.
  • Example 4-2 Evaluations were made in the same manner as in Example 4-1, except that 0.5% by mass of benzyl acetate and 2.0% by mass of MFEC were added as additives. The results are shown in Table 4.
  • Example 4-3 Evaluation was performed in the same manner as in Example 4-1, except that 0.5% by mass of 1,3-diacetoxybenzene and 2.0% by mass of MFEC were added as additives. The results are shown in Table 4.
  • Example 4-4 Evaluation was conducted in the same manner as in Example 4-1, except that 0.5% by mass of p-cresyl acetate and 2.0% by mass of MFEC were added as additives. The results are shown in Table 4.
  • the —O—CO—R 1 group in the compound and the vacant orbit of the benzene ring overlap each other, causing a reduction side reaction at the negative electrode, resulting in a loss of battery capacity and a high resistance film. This is thought to be due to the accident. From this, the specific initial capacity improvement effect can be confirmed by simultaneously using the compound of the group (I) and the compound of the group (II).
  • the initial high rate characteristic is high, and capacity deterioration and cell swelling during high-temperature storage of the non-aqueous electrolyte battery can be improved. Therefore, the non-aqueous electrolyte solution of the present invention and the non-aqueous electrolyte battery using the same can be used for various known applications. Specific examples include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, minidiscs, etc.
  • Walkie Talkie Electronic Notebook, Calculator, Memory Card, Portable Tape Recorder, Radio, Backup Power Supply, Motor, Automobile, Motorcycle, Motorbike, Bicycle, Lighting Equipment, Toy, Game Equipment, Clock, Electric Tool, Strobe, Camera, Load Examples include leveling power sources and natural energy storage power sources.

Abstract

電池の諸特性が著しく改善された非水系電解液電池を提供する。電解質および非水溶媒を含む非水系電解液において、(I)下記一般式(1)で表される芳香族カルボン酸エステル化合物と、(II)フッ素原子を有する環状カーボネート化合物等とを含有することを特徴とする非水系電解液を用いて作製された非水系電解液電池が、高電流密度下の充放電特性、高温保存時の耐久性能ならびに過充電特性が共に著しく改善された非水系電解液電池となり得る。(一般式(1)中、Aは-Rまたは-ORであり、Rは置換基を有していてもよい炭素数10以下の炭化水素基である。Aは置換基を有していてもよいアリール基である。jおよびkはそれぞれ独立した0以上の整数であり、jまたはkのいずれかが1以上の整数である。k≧1の場合Aは-ORであり、k=0の場合Aは-Rである。ただし、j=1かつk=0の場合は除く。)

Description

非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液電池
 本発明は、非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液電池に関するものである。
 携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯用電子機器の急速な進歩に伴い、その主電源やバックアップ電源に用いられる電池に対する高容量化への要求が高くなっており、ニッケル・カドミウム電池やニッケル・水素電池に比べてエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池等の非水系電解液電池が注目されている。
 リチウムイオン二次電池の電解液としては、LiPF、LiBF、LiN(CFSO、LiCF(CFSO等の電解質を、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の高誘電率溶媒と、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の低粘度溶媒との混合溶媒に溶解させた非水系電解液が代表例として挙げられる。また、リチウムイオン二次電池の負極活物質としては主にリチウムイオンを吸蔵・放出することができる炭素質材料が用いられており、天然黒鉛、人造黒鉛、非晶質炭素等が代表例として挙げられる。更に高容量化を目指してシリコンやスズ等を用いた金属又は合金系の負極も知られている。正極活物質としては主にリチウムイオンを吸蔵・放出することができる遷移金属複合酸化物が用いられており、遷移金属の代表例としてはコバルト、ニッケル、マンガン、鉄等が挙げられる。
 このようなリチウムイオン二次電池は、活性の高い正極と負極を使用しているため、電極と電解液との副反応により、充放電容量が低下することが知られている。また、電池が過充電された時の安全性が懸念として挙げられている。それら問題を改良するために、非水溶媒や電解質について種々の検討がなされている。
 特許文献1では、芳香族エステル化合物を非水電解液に含有させることで、電池の容量を低下させることなく高温保存時の電池膨れを抑制する技術が開示されている。
 特許文献2には、リチウムイオン二次電池において芳香族化合物とイソシアナート化合物を共に含有する非水電解液ならびに所定量の水分を含む正極を用いることで、高温保存時の電池劣化を抑える技術が開示されている。
 特許文献3には、LiBFに代表される各種ホウ酸Li塩と芳香族化合物を共に非水電解液に含有させることで、ホウ酸Li塩による正極上の高抵抗膜形成が抑制され、高温保存時の電池膨れならびにサイクル特性が向上する技術が開示されている。
特開2003-243026号公報 特開2011-28860号公報 特開2006-216378号公報
 しかしながら、近年の電池に対する高性能化への要求は、ますます高くなっており、高容量、高温保存特性、サイクル特性、過充電時の安全性を高い次元で達成することが求められている。
 電池を高容量化する方法として、限られた電池体積の中にできるだけ多くの活物質を詰めることが検討されており、例えば、電極の活物質層を加圧して高密度化する方法や、電池内部の活物質以外の占める体積(例えば電解液量)を極力少なくする設計が一般的となっている。しかし、電極の活物質層を加圧して高密度化したり、電解液量を少なくしたりすると、活物質を均一に使用することができなくなる。これにより、不均一な反応により一部リチウムが析出したり、活物質の劣化が促進されたりして、十分な特性が得られないという問題が発生しやすくなる。
 さらに、高容量化によって電池内部の空隙が減少することにより、電解液の分解で少量のガスが発生した場合には電池内圧が顕著に上昇してしまうという問題も発生してくる。特に、非水系電解液二次電池において、停電時のバックアップ電源や、ポータブル機器の電源として用いるほとんどの場合、電池の自己放電を補うために常に微弱電流を供給して、絶えず充電状態にしている。こうした連続充電状態では、電極活物質の活性が常に高い状態であるのと同時に、機器の発熱により、電池の容量低下が促進されたり、電解液が分解してガスが発生しやすくなる。多量のガスが発生すると、過充電等の異常により内圧が異常に上昇したときにこれを感知して安全弁を作動させる電池では、安全弁が作動してしまうことがある。また、安全弁のない電池では、発生したガスの圧力により電池が膨張して、電池自体が使用不能になる場合がある。
 特許文献1に記載されている電解液を用いた非水系電解液電池では、上記のような場合において、高温保存特性は向上するものの、電極との副反応により電池の内部抵抗が増加するためレート特性が低下し、総合的な電池特性として未だ満足しうるものではなかった。
 特許文献2に記載されている電解液を用いた非水系電解液電池では、上記のような場合において、芳香族化合物の低い酸化電位に起因して高温保存特性が著しく低下し、総合的な電池特性として未だ満足しうるものではなかった。
 特許文献3に記載されている電解液を用いた非水系電解液電池では、上記のような場合において、高温保存膨れを抑制するものの、電極との副反応により電池の内部抵抗が増加するため、レート特性が低下し、総合的な電池特性として未だ満足しうるものではなかった。
 本発明は上記の課題に鑑みて為されたものであり、電池の諸特性、中でも高電流密度下の充放電特性、高温保存時の耐久性能ならびに過充電特性が共に著しく改善された非水系電解液電池を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記目的を達成するために種々の検討を重ねた結果、特定の化合物を電解液中に含有させることによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
 すなわち、本発明の要旨は、下記に示すとおりである。
<1> 電解質および非水溶媒を含む非水系電解液において、
(I)下記一般式(1)で表される芳香族カルボン酸エステル化合物と、
(II)フッ素原子を有する環状カーボネート化合物、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、ホウ酸塩、フルオロスルホン酸塩、SO基を有する化合物、シアノ基を有する化合物、イソシアネート基を有する化合物、シュウ酸塩、Si含有化合物、並びに一般式(1)以外の芳香族化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物
とを含有することを特徴とする非水系電解液。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(一般式(1)中、Aは-Rまたは-ORであり、Rは置換基を有していてもよい炭素数10以下の炭化水素基である。Aは置換基を有していてもよいアリール基である。jおよびkはそれぞれ独立した0以上の整数であり、jまたはkのいずれかが1以上の整数である。k≧1の場合Aは-ORであり、k=0の場合Aは-Rである。ただし、j=1かつk=0の場合は除く。)
<2> 前記(II)の化合物が、下記(i)~(vii)の少なくとも1つを満たす、<1>に記載の非水系電解液。
(i)前記フッ素原子を有する環状カーボネートが、フッ素化エチレンカーボネートである。
(ii)SO基を有する化合物が、鎖状スルホン酸エステル、環状スルホン酸エステル、鎖状硫酸エステル、環状硫酸エステル、鎖状亜硫酸エステル並びに環状亜硫酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である。
(iii)前記シアノ基を有する化合物が、少なくとも2つのシアノ基を有する化合物である。
(iv)前記イソシアネート基を有する化合物が、少なくとも2つのイソシアネート基を有する化合物である。
(v)前記シュウ酸塩が、一般式(2)で表される金属塩である。
(vi)前記Si含有化合物が、一般式(3)で表される化合物である。
(vii)前記一般式(1)以外の芳香族化合物が、ハロゲン化芳香族化合物または芳香族炭化水素化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(一般式(2)中、Mは周期表における1族、2族及びアルミニウム(Al)から選択される元素であり、Mは遷移金属、周期表の13族、14族、及び15族から選択される元素であり、Rはハロゲン、炭素数1~11のアルキル基、及び炭素数1~11のハロゲン置換アルキル基から選択される基であり、a及びbは正の整数であり、cは0または正の整数であり、dは1~3の整数である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(一般式(5)中、R、RおよびRは水素原子、ハロゲン原子または炭素数10以下の炭化水素基を表し、Xは、酸素原子、窒素原子並びにケイ素原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの原子を含む有機基を表す。)
<3> 前記非水系電解液において、非水溶媒がフッ素原子を有する環状カーボネート以外の環状カーボネートおよび鎖状カーボネートを含み、
 さらに非水系電解液中の、前記(I)群の化合物の合計含有量が0.001質量%以上10質量%以下および/または前記(II)群の化合物の合計含有量が0.001質量%以上20質量%以下である、<1>または<2>に記載の非水系電解液。
<4> 前記一般式(1)中、jまたはkのいずれかが2以上の整数である、<1>乃至<3>いずれかに記載の非水系電解液。
<5> さらに炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネートを含有する、<1>乃至<4>のいずれかに記載の非水系電解液。
<6> リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極及び正極、並びに非水系電解液を含む非水系電解液電池であって、該非水系電解液が<1>乃至<5>のいずれかに記載の非水系電解液であることを特徴とする非水系電解液電池。
 本発明によれば、高電流密度下の充放電特性、高温保存時の耐久性能ならびに過充電特性が共に著しく改善された非水系電解液電池を提供することができ、非水系電解液電池の小型化、高性能化を達成することができる。
 本発明の非水系電解液を用いて作製された非水系電解液二次電池、及び本発明の非水系電解液二次電池が、高電流密度下の充放電特性、高温保存時の耐久性能ならびに過充電特性が共に著しく改善できる作用・原理は明確ではないが、以下のように考えられる。ただし、本発明は、以下に記述する作用・原理に限定されるものではない。
 通常、特許文献1などに記載されている一般式(1)で表される芳香族カルボン酸エステル(以下、これらを総じて(I)群の化合物と称する場合がある。)は、負極上において皮膜状の構造物を形成し、高温保存特性に代表される耐久性能低下を抑制する。しかし、その反面、負極上に形成される皮膜のLi伝導性は低く、高電流密度下の充放電特性が低下する。さらに、芳香族カルボン酸エステルは耐酸化性が低く、正極上での電気化学的副反応によって電池劣化が進行する。
 一方、フッ素原子を有する環状カーボネート化合物、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、ホウ酸塩、フルオロスルホン酸塩、SO基を有する化合物、シアノ基を有する化合物、イソシアネート基を有する化合物、シュウ酸塩、Si含有化合物、並びに一般式(1)以外の芳香族化合物(以下、これらを総じて(II)群の化合物と称する場合がある。)は、いずれも正極上において皮膜状の構造物を形成し、耐久性能を向上させる。しかし、(II)群の化合物を用い場合、正負極上での電気化学的副反応による劣化も同時に進行する。そのため、それら添加剤単独での使用では耐久性能と高電流密度下の充放電特性の向上を両立させることは困難であり、未だ電池特性として満足しうるものではなかった。
 そのような課題に対し、本発明では、(I)群の化合物と(II)群の化合物を同時に非水系電解液中に含有させることによって、上記課題を解決できる。すなわち(I)群の化合物が負極上に皮膜を形成するときに、(II)群の化合物を取り込むことで高電流密度下の充放電特性ならびに耐久性能の優れた複合皮膜を形成し、特性の相乗効果をもたらす。さらに、(II)群の化合物が正極上に皮膜を形成することで、(I)群の化合物が引き起こす正極上での電気化学的副反応が抑制され、電池の耐久性能が向上する。さらに、負極で形成される複合皮膜により、電解液中の(I)群の化合物の消費量が極限的に減少し、過充電時の(I)群の化合物の反応がより顕著になると考えられる。
 その結果、電池内部における(I)群の化合物と(II)群の化合物の効果を最大限発揮できるものと考えられる。
 以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。
 また、本明細書において“重量%”、“重量ppm”および“重量部”と“質量%”、“質量ppm”および“質量部”とは、それぞれ同義である。また、単にppmと記載した場合は、“重量ppm”のことを示す。
1.非水系電解液
 本発明の非水系電解液は、前記一般式(1)で表される芳香族カルボン酸エステル化合物(以下、これらを総じて(I)群の化合物と称する場合がある。)と、フッ素原子を有する環状カーボネート化合物、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、ホウ酸塩、フルオロスルホン酸塩、SO基を有する化合物、シアノ基を有する化合物、イソシアネート基を有する化合物、シュウ酸塩、Si含有化合物、並びに一般式(1)以外の芳香族化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物(以下、これらを総じて(II)群の化合物と称する場合がある。)を必須成分として含有する。
1-1.(I)群の化合物
 本発明の非水系電解液は、一般的な非水系電解液と同様に、通常はその主成分として、電解質及びこれを溶解する非水溶媒を含有し、更に下記一般式(1)で表される芳香族カルボン酸エステル化合物を含有することを特徴とする。
 (I)群の化合物は、本発明の非水電解液中に、1種単独で含まれていても、2種以上が含まれていてもよい。(I)群の化合物の非水系電解液中における含有量(2種以上の場合には合計含有量)は、0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.3質量%以上、特に好ましくは0.5質量%以上、また、通常10質量%以下、好ましくは8質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下、さら特に好ましくは2質量%以下の範囲である。上記範囲内であると、イオン伝導度、レート特性等の電池特性について、良好な性能を確保し易くなる。
1-1-1.一般式(1)で表される芳香族カルボン酸エステル化合物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 一般式(1)中、Aは-Rまたは-ORであり、Rは置換基を有していてもよい炭素数10以下の炭化水素基である。Aは置換基を有していてもよいアリール基である。jおよびkはそれぞれ独立した0以上の整数であり、jまたはkのいずれかが1以上の整数である。k≧1の場合Aは-ORであり、k=0の場合Aは-Rである。ただし、j=1かつk=0の場合は除く。
 なお、「j=1かつk=0の場合は除く」とは、「j=1かつk=0」となる芳香族カルボン酸エステル化合物は、本発明における「一般式(1)で表される芳香族カルボン酸エステル化合物」には含まれないことを意味する。
 上記jは0以上、好ましくは1以上、より好ましくは2以上、さらに好ましくは3以上の整数であり、10以下、好ましくは8以下、より好ましくは5以下の整数である。一方、kは0以上、好ましくは0であり、5以下、好ましくは3以下、より好ましくは2以下の整数である。
 また、jまたはkのいずれかが0であることが好ましい。
 なお、kが0の場合、jは1以上の整数であり、かつAは-Rである。この場合、jの値が小さいと-O-CO-R基とAのベンゼン環の空軌道が重なり合ってしまう。その結果、化合物としてより還元されやすくなり、負極で還元副反応を起こすことで電池容量のロスを生じ、高抵抗な被膜を生じてしまう。よって、k=0の場合、jは2以上、好ましくは3以上の整数である。そうすることで、-O-CO-R基とAのベンゼン環の空軌道の重なりが小さくなり、還元副反応の電池容量ロスが抑制される。
 上記Rにおける炭化水素基の種類は特に限定されないが、炭素数は、通常1以上、好ましくは2以上、より好ましくは3以上であり、通常10以下、好ましくは8以下、より好ましくは5以下である。具体的な炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、i-ブチル基、tert-ブチル基等の炭素数1~4のアルキル基、ビニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、イソプロペニル基等の炭素数2~4のアルケニル基、エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、ブチニル基などの炭素数2~4のアルキニル基、フェニル基、トリル基、エチルフェニル基、n-プロピルフェニル基、i-プロピルフェニル基、n-ブチルフェニル基、sec-ブチルフェニル基、i-ブチルフェニル基、tert-ブチルフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基、キシリル基、ベンジル基、フェネチル基、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基等のアリール基等が挙げられる。これらのうち、好ましくはメチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、i-ブチル基、tert-ブチル基等の炭素数1~4のアルキル基であり、より好ましくはメチル基またはエチル基である。
 また、上記Aにおけるアリール基の種類は特に限定されないが、炭素数は、通常6以上、好ましくは7以上、より好ましくは8以上であり、通常12以下、好ましくは10以下、より好ましくは9以下である。具体的なアリール基としては、フェニル基、トリル基、エチルフェニル基、n-プロピルフェニル基、i-プロピルフェニル基、n-ブチルフェニル基、sec-ブチルフェニル基、i-ブチルフェニル基、tert-ブチルフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基、キシリル基、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基等が挙げられる。これらのうち、好ましくはフェニル基、トリル基、tert-ブチルフェニル基であり、より好ましくはフェニル基である。
 また、上記「置換基を有していてもよい炭素数10以下の炭化水素基」及び「置換基を有していてもよいアリール基」における置換基の具体例としては、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、そして、ニトリル基、イソシアナト基、エーテル基、カーボネート基、カルボニル基、カルボキシル基、スルホニル基、ホスファントリイル基およびホスホリル基などが挙げられる。好ましくは、ハロゲン原子またはハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基である。
 なお、Aが置換基を有するフェニル基である場合、オルト体、メタ体およびパラ体すべてが本発明に含まれ、好ましくは、メタ体およびパラ体である。
 上記一般式(1)で表される芳香族エステル化合物としては、以下のものが挙げられる。
≪j=2かつk=0≫
2-フェニルエチルアセテート、2-フェニルエチルプロピオネート、2-フェニルエチルブチレート、2-フェニルエチルイソブチレート、2-フェニルエチルバレレート、2-フェニルエチルイソバレレート、2-フェニルエチルメチルブチレート、2-フェニルエチルピバレート、2-フェニルエチルアクリレート、2-フェニルエチル-3-ブテノエート、2-フェニルエチルクロトネート、2-フェニルエチルメタクリレート、2-フェニルエチルプロピオレート、2-フェニルエチル-3-ブチノエート、2-フェニルエチル-2-ブチノエート、2-フェニルエチルベンゾエート、2-フェニルエチルメチルベンゾエート、2-フェニルエチルエチルベンゾエート、2-フェニルエチル-n-プロピルベンゾエート、2-フェニルエチル-i-プロピルベンゾエート、2-フェニルエチル-n-ブチルベンゾエート、2-フェニルエチル-sec-ブチルベンゾエート、2-フェニルエチル-i-ブチルベンゾエート、2-フェニルエチル-tert-ブチルベンゾエート、2-フェニルエチルトリフルオロメチルベンゾエート、2-フェニルエチルメトキシベンゾエート、2-フェニルエチルエトキシベンゾエート、2-フェニルエチルトリフルオロメトキシベンゾエート、
2-トリルエチルアセテート、2-トリルエチルプロピオネート、2-トリルエチルブチレート、2-トリルエチルイソブチレート、2-トリルエチルバレレート、2-トリルエチルイソバレレート、2-トリルエチルメチルブチレート、2-トリルエチルピバレート、2-トリルエチルアクリレート、2-トリルエチル-3-ブテノエート、2-トリルエチルクロトネート、2-トリルエチルメタクリレート、2-トリルエチルプロピオレート、2-トリルエチル-3-ブチノエート、2-トリルエチル-2-ブチノエート、2-トリルエチルベンゾエート、2-トリルエチルメチルベンゾエート、2-トリルエチルエチルベンゾエート、2-トリルエチル-n-プロピルベンゾエート、2-トリルエチル-i-プロピルベンゾエート、2-トリルエチル-n-ブチルベンゾエート、2-トリルエチル-sec-ブチルベンゾエート、2-トリルエチル-i-ブチルベンゾエート、2-トリルエチル-tert-ブチルベンゾエート、2-トリルエチルトリフルオロメチルベンゾエート、2-トリルエチルメトキシベンゾエート、2-トリルエチルエトキシベンゾエート、2-トリルエチルトリフルオロメトキシベンゾエート、
2-エチルフェニルエチルアセテート、2-エチルフェニルエチルプロピオネート、2-エチルフェニルエチルブチレート、2-エチルフェニルエチルイソブチレート、2-エチルフェニルエチルバレレート、2-エチルフェニルエチルイソバレレート、2-エチルフェニルエチルメチルブチレート、2-エチルフェニルエチルピバレート、2-エチルフェニルエチルアクリレート、2-エチルフェニルエチル-3-ブテノエート、2-エチルフェニルエチルクロトネート、2-エチルフェニルエチルメタクリレート、2-エチルフェニルエチルプロピオレート、2-エチルフェニルエチル-3-ブチノエート、2-エチルフェニルエチル-2-ブチノエート、2-エチルフェニルエチルベンゾエート、2-エチルフェニルエチルメチルベンゾエート、2-エチルフェニルエチルエチルベンゾエート、2-エチルフェニルエチル-n-プロピルベンゾエート、2-エチルフェニルエチル-i-プロピルベンゾエート、2-エチルフェニルエチル-n-ブチルベンゾエート、2-エチルフェニルエチル-sec-ブチルベンゾエート、2-エチルフェニルエチル-i-ブチルベンゾエート、2-エチルフェニルエチル-tert-ブチルベンゾエート、2-エチルフェニルエチルトリフルオロメチルベンゾエート、2-エチルフェニルエチルメトキシベンゾエート、2-エチルフェニルエチルエトキシベンゾエート、2-エチルフェニルエチルトリフルオロメトキシベンゾエート、
2-n-プロピルフェニルエチルアセテート、2-n-プロピルフェニルエチルプロピオネート、2-n-プロピルフェニルエチルブチレート、2-n-プロピルフェニルエチルイソブチレート、2-n-プロピルフェニルエチルバレレート、2-n-プロピルフェニルエチルイソバレレート、2-n-プロピルフェニルエチルメチルブチレート、2-n-プロピルフェニルエチルピバレート、2-n-プロピルフェニルエチルアクリレート、2-n-プロピルフェニルエチル-3-ブテノエート、2-n-プロピルフェニルエチルクロトネート、2-n-プロピルフェニルエチルメタクリレート、2-n-プロピルフェニルエチルプロピオレート、2-n-プロピルフェニルエチル-3-ブチノエート、2-n-プロピルフェニルエチル-2-ブチノエート、2-n-プロピルフェニルエチルベンゾエート、2-n-プロピルフェニルエチルメチルベンゾエート、2-n-プロピルフェニルエチルエチルベンゾエート、2-n-プロピルフェニルエチル-n-プロピルベンゾエート、2-n-プロピルフェニルエチル-i-プロピルベンゾエート、2-n-プロピルフェニルエチル-n-ブチルベンゾエート、2-n-プロピルフェニルエチル-sec-ブチルベンゾエート、2-n-プロピルフェニルエチル-i-ブチルベンゾエート、2-n-プロピルフェニルエチル-tert-ブチルベンゾエート、2-n-プロピルフェニルエチルトリフルオロメチルベンゾエート、2-n-プロピルフェニルエチルメトキシベンゾエート、2-n-プロピルフェニルエチルエトキシベンゾエート、2-n-プロピルフェニルエチルトリフルオロメトキシベンゾエート、
2-i-プロピルフェニルエチルアセテート、2-i-プロピルフェニルエチルプロピオネート、2-i-プロピルフェニルエチルブチレート、2-i-プロピルフェニルエチルイソブチレート、2-i-プロピルフェニルエチルバレレート、2-i-プロピルフェニルエチルイソバレレート、2-i-プロピルフェニルエチルメチルブチレート、2-i-プロピルフェニルエチルピバレート、2-i-プロピルフェニルエチルアクリレート、2-i-プロピルフェニルエチル-3-ブテノエート、2-i-プロピルフェニルエチルクロトネート、2-i-プロピルフェニルエチルメタクリレート、2-i-プロピルフェニルエチルプロピオレート、2-i-プロピルフェニルエチル-3-ブチノエート、2-i-プロピルフェニルエチル-2-ブチノエート、2-i-プロピルフェニルエチルベンゾエート、2-i-プロピルフェニルエチルメチルベンゾエート、2-i-プロピルフェニルエチルエチルベンゾエート、2-i-プロピルフェニルエチル-n-プロピルベンゾエート、2-i-プロピルフェニルエチル-i-プロピルベンゾエート、2-i-プロピルフェニルエチル-n-ブチルベンゾエート、2-i-プロピルフェニルエチル-sec-ブチルベンゾエート、2-i-プロピルフェニルエチル-i-ブチルベンゾエート、2-i-プロピルフェニルエチル-tert-ブチルベンゾエート、2-i-プロピルフェニルエチルトリフルオロメチルベンゾエート、2-i-プロピルフェニルエチルメトキシベンゾエート、2-i-プロピルフェニルエチルエトキシベンゾエート、2-i-プロピルフェニルエチルトリフルオロメトキシベンゾエート、
2-n-ブチルフェニルエチルアセテート、2-n-ブチルフェニルエチルプロピオネート、2-n-ブチルフェニルエチルブチレート、2-n-ブチルフェニルエチルイソブチレート、2-n-ブチルフェニルエチルバレレート、2-n-ブチルフェニルエチルイソバレレート、2-n-ブチルフェニルエチルメチルブチレート、2-n-ブチルフェニルエチルピバレート、2-n-ブチルフェニルエチルアクリレート、2-n-ブチルフェニルエチル-3-ブテノエート、2-n-ブチルフェニルエチルクロトネート、2-n-ブチルフェニルエチルメタクリレート、2-n-ブチルフェニルエチルプロピオレート、2-n-ブチルフェニルエチル-3-ブチノエート、2-n-ブチルフェニルエチル-2-ブチノエート、2-n-ブチルフェニルエチルベンゾエート、2-n-ブチルフェニルエチルメチルベンゾエート、2-n-ブチルフェニルエチルエチルベンゾエート、2-n-ブチルフェニルエチル-n-プロピルベンゾエート、2-n-ブチルフェニルエチル-i-プロピルベンゾエート、2-n-ブチルフェニルエチル-n-ブチルベンゾエート、2-n-ブチルフェニルエチル-sec-ブチルベンゾエート、2-n-ブチルフェニルエチル-i-ブチルベンゾエート、2-n-ブチルフェニルエチル-tert-ブチルベンゾエート、2-n-ブチルフェニルエチルトリフルオロメチルベンゾエート、2-n-ブチルフェニルエチルメトキシベンゾエート、2-n-ブチルフェニルエチルエトキシベンゾエート、2-n-ブチルフェニルエチルトリフルオロメトキシベンゾエート、
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2-トリフルオロメチルフェニルエチルアセテート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルプロピオネート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルブチレート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルイソブチレート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルバレレート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルイソバレレート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルメチルブチレート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルピバレート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルアクリレート、2-トリフルオロメチルフェニルエチル-3-ブテノエート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルクロトネート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルメタクリレート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルプロピオレート、2-トリフルオロメチルフェニルエチル-3-ブチノエート、2-トリフルオロメチルフェニルエチル-2-ブチノエート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルベンゾエート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルメチルベンゾエート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルエチルベンゾエート、2-トリフルオロメチルフェニルエチル-n-プロピルベンゾエート、2-トリフルオロメチルフェニルエチル-i-プロピルベンゾエート、2-トリフルオロメチルフェニルエチル-n-ブチルベンゾエート、2-トリフルオロメチルフェニルエチル-sec-ブチルベンゾエート、2-トリフルオロメチルフェニルエチル-i-ブチルベンゾエート、2-トリフルオロメチルフェニルエチル-tert-ブチルベンゾエート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルトリフルオロメチルベンゾエート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルメトキシベンゾエート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルエトキシベンゾエート、2-トリフルオロメチルフェニルエチルトリフルオロメトキシベンゾエート、
2-キシリルエチルアセテート、2-キシリルエチルプロピオネート、2-キシリルエチルブチレート、2-キシリルエチルイソブチレート、2-キシリルエチルバレレート、2-キシリルエチルイソバレレート、2-キシリルエチルメチルブチレート、2-キシリルエチルピバレート、2-キシリルエチルアクリレート、2-キシリルエチル-3-ブテノエート、2-キシリルエチルクロトネート、2-キシリルエチルメタクリレート、2-キシリルエチルプロピオレート、2-キシリルエチル-3-ブチノエート、2-キシリルエチル-2-ブチノエート、2-キシリルエチルベンゾエート、2-キシリルエチルメチルベンゾエート、2-キシリルエチルエチルベンゾエート、2-キシリルエチル-n-プロピルベンゾエート、2-キシリルエチル-i-プロピルベンゾエート、2-キシリルエチル-n-ブチルベンゾエート、2-キシリルエチル-sec-ブチルベンゾエート、2-キシリルエチル-i-ブチルベンゾエート、2-キシリルエチル-tert-ブチルベンゾエート、2-キシリルエチルトリフルオロメチルベンゾエート、2-キシリルエチルメトキシベンゾエート、2-キシリルエチルエトキシベンゾエート、2-キシリルエチルトリフルオロメトキシベンゾエート、
2-メトキシフェニルエチルアセテート、2-メトキシフェニルエチルプロピオネート、2-メトキシフェニルエチルブチレート、2-メトキシフェニルエチルイソブチレート、2-メトキシフェニルエチルバレレート、2-メトキシフェニルエチルイソバレレート、2-メトキシフェニルエチルメチルブチレート、2-メトキシフェニルエチルピバレート、2-メトキシフェニルエチルアクリレート、2-メトキシフェニルエチル-3-ブテノエート、2-メトキシフェニルエチルクロトネート、2-メトキシフェニルエチルメタクリレート、2-メトキシフェニルエチルプロピオレート、2-メトキシフェニルエチル-3-ブチノエート、2-メトキシフェニルエチル-2-ブチノエート、2-メトキシフェニルエチルベンゾエート、2-メトキシフェニルエチルメチルベンゾエート、2-メトキシフェニルエチルエチルベンゾエート、2-メトキシフェニルエチル-n-プロピルベンゾエート、2-メトキシフェニルエチル-i-プロピルベンゾエート、2-メトキシフェニルエチル-n-ブチルベンゾエート、2-メトキシフェニルエチル-sec-ブチルベンゾエート、2-メトキシフェニルエチル-i-ブチルベンゾエート、2-メトキシフェニルエチル-tert-ブチルベンゾエート、2-メトキシフェニルエチルトリフルオロメチルベンゾエート、2-メトキシフェニルエチルメトキシベンゾエート、2-メトキシフェニルエチルエトキシベンゾエート、2-メトキシフェニルエチルトリフルオロメトキシベンゾエート、
2-エトキシフェニルエチルアセテート、2-エトキシフェニルエチルプロピオネート、2-エトキシフェニルエチルブチレート、2-エトキシフェニルエチルイソブチレート、2-エトキシフェニルエチルバレレート、2-エトキシフェニルエチルイソバレレート、2-エトキシフェニルエチルメチルブチレート、2-エトキシフェニルエチルピバレート、2-エトキシフェニルエチルアクリレート、2-エトキシフェニルエチル-3-ブテノエート、2-エトキシフェニルエチルクロトネート、2-エトキシフェニルエチルメタクリレート、2-エトキシフェニルエチルプロピオレート、2-エトキシフェニルエチル-3-ブチノエート、2-エトキシフェニルエチル-2-ブチノエート、2-エトキシフェニルエチルベンゾエート、2-エトキシフェニルエチルメチルベンゾエート、2-エトキシフェニルエチルエチルベンゾエート、2-エトキシフェニルエチル-n-プロピルベンゾエート、2-エトキシフェニルエチル-i-プロピルベンゾエート、2-エトキシフェニルエチル-n-ブチルベンゾエート、2-エトキシフェニルエチル-sec-ブチルベンゾエート、2-エトキシフェニルエチル-i-ブチルベンゾエート、2-エトキシフェニルエチル-tert-ブチルベンゾエート、2-エトキシフェニルエチルトリフルオロメチルベンゾエート、2-エトキシフェニルエチルメトキシベンゾエート、2-エトキシフェニルエチルエトキシベンゾエート、2-エトキシフェニルエチルトリフルオロメトキシベンゾエート、
2-トリフルオロメトキシフェニルエチルアセテート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルプロピオネート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルブチレート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルイソブチレート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルバレレート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルイソバレレート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルメチルブチレート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルピバレート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルアクリレート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチル-3-ブテノエート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルクロトネート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルメタクリレート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルプロピオレート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチル-3-ブチノエート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチル-2-ブチノエート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルベンゾエート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルメチルベンゾエート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルエチルベンゾエート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチル-n-プロピルベンゾエート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチル-i-プロピルベンゾエート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチル-n-ブチルベンゾエート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチル-sec-ブチルベンゾエート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチル-i-ブチルベンゾエート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチル-tert-ブチルベンゾエート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルトリフルオロメチルベンゾエート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルメトキシベンゾエート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルエトキシベンゾエート、2-トリフルオロメトキシフェニルエチルトリフルオロメトキシベンゾエート。
≪j=3かつk=0≫
 3-フェニル-n-プロピルアセテート、3-フェニル-n-プロピルプロピオネート、3-フェニル-n-プロピルブチレート、3-フェニル-n-プロピルバレレート、3-トリル-n-プロピルアセテート、3-トリル-n-プロピルプロピオネート、3-トリル-n-プロピルブチレート、3-トリル-n-プロピルバレレート、3-tert-ブチルフェニル-n-プロピルアセテート、3-tert-ブチルフェニル-n-プロピルプロピオネート、3-tert-ブチルフェニル-n-プロピルブチレート、3-tert-ブチルフェニル-n-プロピルバレレート。
≪j=4かつk=0≫
 4-フェニル-n-ブチルアセテート、4-フェニル-n-ブチルプロピオネート、4-フェニル-n-ブチルブチレート、4-フェニル-n-ブチルバレレート、4-トリル-n-ブチルアセテート、4-トリル-n-ブチルプロピオネート、4-トリル-n-ブチルブチレート、4-トリル-n-ブチルバレレート、4-tert-ブチルフェニル-n-ブチルアセテート、4-tert-ブチルフェニル-n-ブチルプロピオネート、4-tert-ブチルフェニル-n-ブチルブチレート、4-tert-ブチルフェニル-n-ブチルバレレート。
≪j=5かつk=0≫
 5-フェニル-n-ペンチルアセテート、5-フェニル-n-ペンチルプロピオネート、5-フェニル-n-ペンチルブチレート、5-フェニル-n-ペンチルバレレート、5-トリル-n-ペンチルアセテート、5-トリル-n-ペンチルプロピオネート、5-トリル-n-ペンチルブチレート、5-トリル-n-ペンチルバレレート、5-tert-ブチルフェニル-n-ペンチルアセテート、5-tert-ブチルフェニル-n-ペンチルプロピオネート、5-tert-ブチルフェニル-n-ペンチルブチレート、5-tert-ブチルフェニル-n-ペンチルバレレート。
≪j=6~10かつk=0≫
 6-フェニル-n-ヘキシルアセテート、7-フェニル-n-ヘプチルアセテート、8-フェニル-n-オクチルアセテート、9-フェニル-n-ノニルアセテート、10-フェニル-n-デシルアセテート。
≪j=0かつk=1≫
 メチルフェノキシアセテート、エチルフェノキシアセテート、n-プロピルフェノキシアセテート、i-プロピルフェノキシアセテート、n-ブチルフェノキシアセテート、sec-ブチルフェノキシアセテート、tert-ブチルフェノキシアセテート、フェニルフェノキシアセテート、ベンジルフェノキシアセテート。
≪j=0かつk=2≫
 メチルフェノキシプロピオネート、エチルフェノキシプロピオネート、n-プロピルフェノキシプロピオネート、i-プロピルフェノキシプロピオネート、n-ブチルフェノキシプロピオネート、sec-ブチルフェノキシプロピオネート、tert-ブチルフェノキシプロピオネート、フェニルフェノキシプロピオネート、ベンジルフェノキシプロピオネート。
≪j=0かつk=3≫
 メチルフェノキシブチレート、エチルフェノキシブチレート、n-プロピルフェノキシブチレート、i-プロピルフェノキシブチレート、n-ブチルフェノキシブチレート、s-ブチルフェノキシブチレート、t-ブチルフェノキシブチレート、フェニルフェノキシブチレート、ベンジルフェノキシブチレート。
≪j=1かつk=1≫
 メチル ベンジロキシアセテート、エチル ベンジロキシアセテート、n-プロピル ベンジロキシアセテート、i-プロピル ベンジロキシアセテート、n-ブチル ベンジロキシアセテート、s-ブチル ベンジロキシアセテート、t-ブチル ベンジロキシアセテート、フェニル ベンジロキシアセテート、ベンジル ベンジロキシアセテート。
≪j=2かつk=1≫
 メチル フェニルエトキシアセテート、エチル フェニルエトキシアセテート、n-プロピル フェニルエトキシアセテート、i-プロピル フェニルエトキシアセテート、n-ブチル フェニルエトキシアセテート、s-ブチル フェニルエトキシアセテート、t-ブチル フェニルエトキシアセテート、フェニル フェニルエトキシアセテート、ベンジル フェニルエトキシアセテート。
≪j=3かつk=1≫
 メチル フェニルプロポキシアセテート、エチル フェニルプロポキシアセテート、n-プロピル フェニルプロポキシアセテート、i-プロピル フェニルプロポキシアセテート、n-ブチル フェニルプロポキシアセテート、s-ブチル フェニルプロポキシアセテート、t-ブチル フェニルプロポキシアセテート、フェニル フェニルプロポキシアセテート、ベンジル フェニルプロポキシアセテート。
≪j=1かつk=2≫
 メチル ベンジロキシプロピオネート、エチル ベンジロキシプロピオネート、n-プロピル ベンジロキシプロピオネート、i-プロピル ベンジロキシプロピオネート、n-ブチル ベンジロキシプロピオネート、s-ブチル ベンジロキシプロピオネート、t-ブチル ベンジロキシプロピオネート、フェニル ベンジロキシプロピオネート、ベンジル ベンジロキシプロピオネート。
≪j=1かつk=3≫
 メチル ベンジロキシブチレート、エチル ベンジロキシブチレート、n-プロピル ベンジロキシブチレート、i-プロピル ベンジロキシブチレート、n-ブチル ベンジロキシブチレート、s-ブチル ベンジロキシブチレート、t-ブチル ベンジロキシブチレート、フェニル ベンジロキシブチレート、ベンジル ベンジロキシブチレート。
≪j=2かつk=2≫
 メチル フェニルエトキシプロピオネート、エチル フェニルエトキシプロピオネート、n-プロピル フェニルエトキシプロピオネート、i-プロピル フェニルエトキシプロピオネート、n-ブチル フェニルエトキシプロピオネート、s-ブチル フェニルエトキシプロピオネート、t-ブチル フェニルエトキシプロピオネート、フェニル フェニルエトキシプロピオネート、ベンジル フェニルエトキシプロピオネート。
 これらのうち、2-フェニルエチルアセテート、3-フェニル-n-プロピルアセテート、メチルフェノキシアセテート、エチルフェノキシアセテート、n-プロピルフェノキシアセテート、n-ブチルフェノキシアセテート、メチルフェノキシプロピオネート、エチルフェノキシプロピオネート、n-プロピルフェノキシプロピオネート、n-ブチルフェノキシプロピオネートが保存特性向上の点から好ましい。
 なお、これら一般式(1)で表される芳香族カルボン酸エステル化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
1-2.(II)群の化合物
 本発明の非水系電解液は、上記(I)群の化合物で表される芳香族エステル化合物に加えて、フッ素原子を有する環状カーボネート化合物、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、ホウ酸塩、フルオロスルホン酸塩、SO基を有する化合物、シアノ基を有する化合物、イソシアネート基を有する化合物、シュウ酸塩、Si含有化合物、並びに一般式(1)以外の芳香族化合物からなる(II)群より選ばれる少なくとも一種の化合物を含有することを特徴とする。
 (II)群の化合物は、本発明の非水電解液中に、1種単独で含まれていても、2種以上が含まれていてもよい。(II)群の化合物の非水系電解液中における含有量(2種以上の場合には合計含有量量)は、0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.3質量%以上、特に好ましくは0.5質量%以上、また、通常20質量%以下、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下、さら特に好ましくは1質量%以下の範囲である。この濃度が低過ぎると、皮膜の化学的及び物理的安定性が不十分となる場合があり、濃度が高過ぎると、皮膜の絶縁性が高まり、抵抗増加により放電容量が低下する場合がある。(II)群の化合物の含有量が前記範囲であると、(I)群の化合物との相乗効果が得られ易く、充電時に起こる非水溶媒の還元分解反応をより低く抑えることができ、高温保存時の耐久性能や過充電特性などの電池特性の向上、電池の充放電効率の向上、および高電流密度下の充放電特性の改善を図ることができる。
 電解液中に(II)群の化合物を配合させる方法は、特に限定されないが、公知の手法で合成した(II)群の化合物を直接電解液に添加する方法の他に、電池内若しくは電解液中において(II)群の化合物を発生させる方法が挙げられる。(II)群の化合物を発生させる方法としては、(II)群の化合物以外の化合物を添加し、電解液等の電池構成要素を酸化又は加水分解等して発生させる方法が挙げられる。さらには、電池を作製して、充放電等の電気的な負荷をかけることによって、発生させる方法も挙げられる。
1-2-1.フッ素原子を有する環状カーボネート化合物
 フッ素原子を有する環状カーボネート(以下、「フッ素化環状カーボネート」と記載する場合がある)としては、フッ素原子を有する環状カーボネートであれば、特に制限はされない。
 フッ素化環状カーボネートとしては、炭素原子数2~6のアルキレン基を有する環状カーボネートのフッ素化物、及びその誘導体が挙げられ、例えばエチレンカーボネートのフッ素化物(以下、「フッ素化エチレンカーボネート」と記載する場合がある)、及びその誘導体が挙げられる。エチレンカーボネートのフッ素化物の誘導体としては、例えば、アルキル基(例えば、炭素原子数1~4個のアルキル基)で置換されたエチレンカーボネートのフッ素化物が挙げられる。中でもフッ素原子を1~8個有するエチレンカーボネート、及びその誘導体が好ましい。
 具体的には、
 モノフルオロエチレンカーボネート、4,4-ジフルオロエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロエチレンカーボネート、4-フルオロ-4-メチルエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロ-4-メチルエチレンカーボネート、4-フルオロ-5-メチルエチレンカーボネート、4,4-ジフルオロ-5-メチルエチレンカーボネート、4-(フルオロメチル)-エチレンカーボネート、4-(ジフルオロメチル)-エチレンカーボネート、4-(トリフルオロメチル)-エチレンカーボネート、4-(フルオロメチル)-4-フルオロエチレンカーボネート、4-(フルオロメチル)-5-フルオロエチレンカーボネート、4-フルオロ-4,5-ジメチルエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロ-4,5-ジメチルエチレンカーボネート、4,4-ジフルオロ-5,5-ジメチルエチレンカーボネート等が挙げられる。
 中でも、モノフルオロエチレンカーボネート、4,4-ジフルオロエチレンカーボネート及び4,5-ジフルオロエチレンカーボネートよりなる群から選ばれる少なくとも1種が、高イオン伝導性を与え、かつ好適に界面保護被膜を形成する点でより好ましい。
 なお、これらフッ素化環状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
 本発明の非水系電解液において、上記(I)群の化合物とフッ素原子を有する環状カーボネートは、負極上に複合的な被膜を形成する。このような被膜を良好に形成する観点から、上記(I)群の化合物とフッ素化環状カーボネートの配合質量比は、0.4:100~100:100であることが好ましく、1:100~50:100であることがより好ましく、1.4:100~35:100であることがさらに好ましい。この範囲で配合した場合、各添加剤の正負極での副反応を効率よく抑制でき、電池特性が向上する。
 また、フッ素化環状カーボネートとして、不飽和結合とフッ素原子とを有する環状カーボネート(以下、「フッ素化不飽和環状カーボネート」と記載する場合がある)を用いることも好ましい。フッ素化不飽和環状カーボネートが有するフッ素原子の数は1以上であれば、特に制限されない。中でもフッ素原子が通常6以下、好ましくは4以下であり、1又は2のものが最も好ましい。
 フッ素化不飽和環状カーボネートとしては、フッ素化ビニレンカーボネート誘導体、芳香環又は炭素-炭素二重結合を有する置換基で置換されたフッ素化エチレンカーボネート誘導体等が挙げられる。
 フッ素化ビニレンカーボネート誘導体としては、4-フルオロビニレンカーボネート、4-フルオロ-5-メチルビニレンカーボネート、4-フルオロ-5-フェニルビニレンカーボネート、4-アリル-5-フルオロビニレンカーボネート、4-フルオロ-5-ビニルビニレンカーボネート等が挙げられる。
 芳香環又は炭素-炭素二重結合を有する置換基で置換されたフッ素化エチレンカーボネート誘導体としては、4-フルオロ-4-ビニルエチレンカーボネート、4-フルオロ-4-アリルエチレンカーボネート、4-フルオロ-5-ビニルエチレンカーボネート、4-フルオロ-5-アリルエチレンカーボネート、4,4-ジフルオロ-4-ビニルエチレンカーボネート、4,4-ジフルオロ-4-アリルエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロ-4-ビニルエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロ-4-アリルエチレンカーボネート、4-フルオロ-4,5-ジビニルエチレンカーボネート、4-フルオロ-4,5-ジアリルエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロ-4,5-ジビニルエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロ-4,5-ジアリルエチレンカーボネート、4-フルオロ-4-フェニルエチレンカーボネート、4-フルオロ-5-フェニルエチレンカーボネート、4,4-ジフルオロ-5-フェニルエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロ-4-フェニルエチレンカーボネート等が挙げられる。
 中でも、特に(I)群の化合物と併用するのに好ましいフッ素化不飽和環状カーボネートとしては、4-フルオロビニレンカーボネート、4-フルオロ-5-メチルビニレンカーボネート、4-フルオロ-5-ビニルビニレンカーボネート、4-アリル-5-フルオロビニレンカーボネート、4-フルオロ-4-ビニルエチレンカーボネート、4-フルオロ-4-アリルエチレンカーボネート、4-フルオロ-5-ビニルエチレンカーボネート、4-フルオロ-5-アリルエチレンカーボネート、4,4-ジフルオロ-4-ビニルエチレンカーボネート、4,4-ジフルオロ-4-アリルエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロ-4-ビニルエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロ-4-アリルエチレンカーボネート、4-フルオロ-4,5-ジビニルエチレンカーボネート、4-フルオロ-4,5-ジアリルエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロ-4,5-ジビニルエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロ-4,5-ジアリルエチレンカーボネートが、安定な界面保護被膜を形成するので、より好適に用いられる。
 フッ素化不飽和環状カーボネートの分子量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。分子量は、好ましくは、50以上であり、また、250以下である。この範囲であれば、非水系電解液に対するフッ素化環状カーボネートの溶解性を確保しやすく、本発明の効果が発現されやすい。
 フッ素化不飽和環状カーボネートの製造方法は、特に制限されず、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。分子量は、より好ましくは100以上であり、また、より好ましくは200以下である。
 なお、これらフッ素化不飽和環状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
1-2-2.モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩
 本発明に用いられるモノフルオロリン酸塩およびジフルオロリン酸塩としては、分子内に少なくとも1つのモノフルオロリン酸およびジフルオロリン酸構造を有している塩であれば特にその種類は限定されない。
 モノフルオロリン酸塩およびジフルオロリン酸塩のカウンターカチオンとしては特に限定はないが、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、及び、NR11121314(式中、R11~R14は、各々独立に、水素原子又は炭素数1~12の有機基を表わす。)で表されるアンモニウム等が例示として挙げられる。
 上記アンモニウムのR11~R14で表わされる炭素数1~12の有機基としては特に限定はないが、例えば、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ハロゲン原子又はアルキル基で置換されていてもよいシクロアルキル基、ハロゲン原子又はアルキル基で置換されていてもよいアリール基、置換基を有していてもよい窒素原子含有複素環基等が挙げられる。中でもR11~R14として、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又は窒素原子含有複素環基等が好ましい。
 モノフルオロリン酸塩およびジフルオロリン酸塩の具体例としては、モノフルオロリン酸リチウム、モノフルオロリン酸ナトリウム、モノフルオロリン酸カリウム、ジフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸ナトリウム、ジフルオロリン酸カリウム等が挙げられ、モノフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウムが好ましく、ジフルオロリン酸リチウムがより好ましい。
 なお、これらモノフルオロリン酸塩およびジフルオロリン酸塩は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
1-2-3.ホウ酸塩
 本発明に用いられるホウ酸塩としては、分子内に少なくとも1つのホウ素原子を有している塩であれば特にその種類は限定されない。
 ホウ酸塩としては、ホウ酸Li塩が好ましく、例えばLiBF、LiBFCF、LiBF、LiBF、LiBF(CF、LiBF(C、LiBF(CFSO、LiBF(CSO等の含ホウ酸Li塩等が挙げられる。
 中でも、LiBFが出力特性やハイレート充放電特性、高温保存特性、サイクル特性等を向上させる効果がある点から特に好ましい。
 なお、これらホウ酸塩は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
1-2-4.フルオロスルホン酸塩
 本発明に用いられるフルオロスルホン酸塩としては、分子内に少なくとも1つのフルオロスルホン酸構造を有している塩であれば特にその種類は限定されない。
 フルオロスルホン酸塩のカウンターカチオンとしては特に限定はないが、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、及び、NR11121314(式中、R11~R14は、各々独立に、水素原子又は炭素数1~12の有機基を表わす。)で表されるアンモニウム等が例示として挙げられる。
 上記アンモニウムのR11~R14で表わされる炭素数1~12の有機基としては特に限定はないが、例えば、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ハロゲン原子又はアルキル基で置換されていてもよいシクロアルキル基、ハロゲン原子又はアルキル基で置換されていてもよいアリール基、置換基を有していてもよい窒素原子含有複素環基等が挙げられる。中でもR11~R14として、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又は窒素原子含有複素環基等が好ましい。
 フルオロスルホン酸塩の具体例としては、フルオロスルホン酸リチウム、フルオロスルホン酸ナトリウム、フルオロスルホン酸カリウム、フルオロスルホン酸ルビジウム、フルオロスルホン酸セシウム等が挙げられ、フルオロスルホン酸リチウムが好ましい。
 なお、これらフルオロスルホン酸塩は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
1-2-5.SO基を有する化合物
 SO基を有する化合物としては、分子内にSO基を有している化合物であれば特にその種類は限定されないが、好ましくは、鎖状スルホン酸エステル、環状スルホン酸エステル、鎖状硫酸エステル、環状硫酸エステル、鎖状亜硫酸エステル並びに環状亜硫酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である。
 これらのうち、環状スルホン酸エステル、環状硫酸エステルおよび環状亜硫酸エステル等の環状化合物がより好ましく、環状スルホン酸エステルおよび環状硫酸エステルがさらに好ましく、環状スルホン酸エステルが特に好ましい。
 SO基を有する化合物としては、例えば以下の具体例が挙げられる。
≪鎖状スルホン酸エステル≫
 フルオロスルホン酸メチルおよびフルオロスルホン酸エチルなどのフルオロスルホン酸エステル;
 メタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル、メタンスルホン酸2-プロピニル、メタンスルホン酸3-ブチニル、ブスルファン、2-(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸メチル、2-(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸エチル、2-(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸2-プロピニル、2-(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸3-ブチニル、メタンスルホニルオキシ酢酸メチル、メタンスルホニルオキシ酢酸エチル、メタンスルホニルオキシ酢酸2-プロピニルおよびメタンスルホニルオキシ酢酸3-ブチニルなどのメタンスルホン酸エステル;
ビニルスルホン酸メチル、ビニルスルホン酸エチル、ビニルスルホン酸アリル、ビニルスルホン酸プロパルギル、アリルスルホン酸メチル、アリルスルホン酸エチル、アリルスルホン酸アリル、アリルスルホン酸プロパルギルおよび1,2-ビス(ビニルスルホニロキシ)エタンどのアルケニルスルホン酸エステル。
≪環状スルホン酸エステル≫
 1,3-プロパンスルトン、1-フルオロ-1,3-プロパンスルトン、2-フルオロ-1,3-プロパンスルトン、3-フルオロ-1,3-プロパンスルトン、1-メチル-1,3-プロパンスルトン、2-メチル-1,3-プロパンスルトン、3-メチル-1,3-プロパンスルトン、1-プロペン-1,3-スルトン、2-プロペン-1,3-スルトン、1-フルオロ-1-プロペン-1,3-スルトン、2-フルオロ-1-プロペン-1,3-スルトン、3-フルオロ-1-プロペン-1,3-スルトン、1-フルオロ-2-プロペン-1,3-スルトン、2-フルオロ-2-プロペン-1,3-スルトン、3-フルオロ-2-プロペン-1,3-スルトン、1-メチル-1-プロペン-1,3-スルトン、2-メチル-1-プロペン-1,3-スルトン、3-メチル-1-プロペン-1,3-スルトン、1-メチル-2-プロペン-1,3-スルトン、2-メチル-2-プロペン-1,3-スルトン、3-メチル-2-プロペン-1,3-スルトン、1,4-ブタンスルトンおよび1,5-ペンタンスルトンなどのスルトン化合物;
 メチレンメタンジスルホネート、エチレンメタンジスルホネートなどのジスルホネート化合物;
 1,2,3-オキサチアゾリジン-2,2-ジオキシド、3-メチル-1,2,3-オキサチアゾリジン-2,2-ジオキシド、3H-1,2,3-オキサチアゾール-2,2-ジオキシド、5H-1,2,3-オキサチアゾール-2,2-ジオキシド、1,2,4-オキサチアゾリジン-2,2-ジオキシド、1,2,5-オキサチアゾリジン-2,2-ジオキシド、1,2,3-オキサチアジナン-2,2-ジオキシド、3-メチル-1,2,3-オキサチアジナン-2,2-ジオキシド、5,6-ジヒドロ-1,2,3-オキサチアジン-2,2-ジオキシドおよび1,2,4-オキサチアジナン-2,2-ジオキシドなどの含窒素化合物。
 1,2,3-オキサチアホスラン-2,2-ジオキシド、3-メチル-1,2,3-オキサチアホスラン-2,2-ジオキシド、3-メチル-1,2,3-オキサチアホスラン-2,2,3-トリオキシド、3-メトキシ-1,2,3-オキサチアホスラン-2,2,3-トリオキシド、1,2,4-オキサチアホスラン-2,2-ジオキシド、1,2,5-オキサチアホスラン-2,2-ジオキシド、1,2,3-オキサチアホスフィナン-2,2-ジオキシド、3-メチル-1,2,3-オキサチアホスフィナン-2,2-ジオキシド、3-メチル-1,2,3-オキサチアホスフィナン-2,2,3-トリオキシド、3-メトキシ-1,2,3-オキサチアホスフィナン-2,2,3-トリオキシド、1,2,4-オキサチアホスフィナン-2,2-ジオキシド、1,2,5-オキサチアホスフィナン-2,2-ジオキシドおよび1,2,6-オキサチアホスフィナン-2,2-ジオキシドなどの含リン化合物。
≪鎖状硫酸エステル≫
 ジメチルスルフェート、エチルメチルスルフェートおよびジエチルスルフェートなどのジアルキルスルフェート化合物。
≪環状硫酸エステル≫
 1,2-エチレンスルフェート、1,2-プロピレンスルフェート、1,3-プロピレンスルフェート、1,2-ブチレンスルフェート、1,3-ブチレンスルフェート、1,4-ブチレンスルフェート、1,2-ペンチレンスルフェート、1,3-ペンチレンスルフェート、1,4-ペンチレンスルフェートおよび1,5-ペンチレンスルフェートなどのアルキレンスルフェート化合物。
≪鎖状亜硫酸エステル≫
 ジメチルスルファイト、エチルメチルスルファイトおよびジエチルスルファイトなどのジアルキルスルファイト化合物。
≪環状亜硫酸エステル≫
 1,2-エチレンスルファイト、1,2-プロピレンスルファイト、1,3-プロピレンスルファイト、1,2-ブチレンスルファイト、1,3-ブチレンスルファイト、1,4-ブチレンスルファイト、1,2-ペンチレンスルファイト、1,3-ペンチレンスルファイト、1,4-ペンチレンスルファイトおよび1,5-ペンチレンスルファイトなどのアルキレンスルファイト化合物。
 これらのうち、1,3-プロパンスルトン、1-プロペン-1,3-スルトン、1,4-ブタンスルトン、メチレンメタンジスルホネート、エチレンメタンジスルホネート、1,2-エチレンスルフェート、1,2-エチレンスルファイト、メタンスルホン酸メチルおよびメタンスルホン酸エチルが保存特性向上の点から好ましく、1,3-プロパンスルトンがより好ましい。
 なお、これら環状スルホン酸エステルは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
1-2-6.シアノ基を有する化合物
 シアノ基を有する化合物としては、分子内にシアノ基を有している化合物であれば特にその種類は限定されないが、少なくとも2つのシアノ基を有する化合物が好ましい。
 シアノ基を有する化合物の具体例としては、例えば、
 アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、バレロニトリル、イソバレロニトリル、ラウロニトリル、2-メチルブチロニトリル、トリメチルアセトニトリル、ヘキサンニトリル、シクロペンタンカルボニトリル、シクロヘキサンカルボニトリル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、クロトノニトリル、3-メチルクロトノニトリル、2-メチル-2-ブテン二トリル、2-ペンテンニトリル、2-メチル-2-ペンテンニトリル、3-メチル-2-ペンテンニトリル、2-ヘキセンニトリル、フルオロアセトニトリル、ジフルオロアセトニトリル、トリフルオロアセトニトリル、2-フルオロプロピオニトリル、3-フルオロプロピオニトリル、2,2-ジフルオロプロピオニトリル、2,3-ジフルオロプロピオニトリル、3,3-ジフルオロプロピオニトリル、2,2,3-トリフルオロプロピオニトリル、3,3,3-トリフルオロプロピオニトリル、3,3’-オキシジプロピオニトリル、3,3’-チオジプロピオニトリル、1,2,3-プロパントリカルボニトリル、1,3,5-ペンタントリカルボニトリル、ペンタフルオロプロピオニトリル
等のシアノ基を1つ有する化合物;
 マロノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、アゼラニトリル、セバコニトリル、ウンデカンジニトリル、ドデカンジニトリル、メチルマロノニトリル、エチルマロノニトリル、イソプロピルマロノニトリル、tert-ブチルマロノニトリル、メチルスクシノニトリル、2,2-ジメチルスクシノニトリル、2,3-ジメチルスクシノニトリル、2,3,3-トリメチルスクシノニトリル、2,2,3,3-テトラメチルスクシノニトリル、2,3-ジエチル-2,3-ジメチルスクシノニトリル、2,2-ジエチル-3,3-ジメチルスクシノニトリル、ビシクロヘキシル-1,1-ジカルボニトリル、ビシクロヘキシル-2,2-ジカルボニトリル、ビシクロヘキシル-3,3-ジカルボニトリル、2,5-ジメチル-2,5-ヘキサンジカルボニトリル、2,3-ジイソブチル-2,3-ジメチルスクシノニトリル、2,2-ジイソブチル-3,3-ジメチルスクシノニトリル、2-メチルグルタロニトリル、2,3-ジメチルグルタロニトリル、2,4-ジメチルグルタロニトリル、2,2,3,3-テトラメチルグルタロニトリル、2,2,4,4-テトラメチルグルタロニトリル、2,2,3,4-テトラメチルグルタロニトリル、2,3,3,4-テトラメチルグルタロニトリル、マレオニトリル、フマロニトリル、1,4-ジシアノペンタン、2,6-ジシアノヘプタン、2,7-ジシアノオクタン、2,8-ジシアノノナン、1,6-ジシアノデカン、1,2-ジジアノベンゼン、1,3-ジシアノベンゼン、1,4-ジシアノベンゼン、3,3’-(エチレンジオキシ)ジプロピオニトリル、3,3’-(エチレンジチオ)ジプロピオニトリル、3,9-ビス(2-シアノエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン等のシアノ基を2つ有する化合物;
シクロヘキサントリカルボニトリル、トリスシアノエチルアミン、トリスシアノエトキシプロパン、トリシアノエチレン、ペンタントリカルボニトリル、プロパントリカルボニトリル、ヘプタントリカルボニトリル等のシアノ基を3つ有する化合物;
等が挙げられる。
 これらのうち、ラウロニトリル、クロトノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、アゼラニトリル、セバコニトリル、ウンデカンジニトリル、ドデカンジニトリル、フマロニトリル、2-メチルグルタロニトリル、3,9-ビス(2-シアノエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンが保存特性向上の点から好ましい。また、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、アゼラニトリル、セバコニトリル、2-メチルグルタロニトリル、3,9-ビス(2-シアノエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン等のジニトリル化合物がより好ましい。
 なお、これらシアノ基を有する化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
1-2-7.イソシアネート基を有する化合物
 イソシアネート基を有する化合物としては、分子内にイソシアネート基を有している化合物であれば特にその種類は限定されないが、少なくとも2つのイソシアネート基を有する化合物が好ましい。
 イソシアネート基を有する化合物の具体例としては、例えば、メチルイソシアネート、エチルイソシアネート、プロピルイソシアネート、イソプロピルイソシアネート、ブチルイソシアネート、ターシャルブチルイソシアネート、ペンチルイソシアネートヘキシルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート、ビニルイソシアネート、アリルイソシアネート、エチニルイソシアネート、プロピニルイソシアネート、フェニルイソシアネート、フルオロフェニルイソシアネートなどのモノイソシアネート化合物;
 モノメチレンジイソシアネート、ジメチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、1,2-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,2-ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3-ジイソシアナトシクロヘキサン、1,4-ジイソシアナトシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン-1,1’-ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン-2,2’-ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン-3,3’-ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,5-ジイルビス(メチルイソシアネート)、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,6-ジイルビス(メチルイソシアネート)、ジイソシアン酸イソホロン、ジイソシアナトブテン、ジイソシアナトペンテン、ジイソシアナトヘキセン、フェニルジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、カルボニルジイソシアネート、1,4-ジイソシアナトブタン-1,4-ジオンおよび1,5-ジイソシアナトペンタン-1,5-ジオンなどのジイソシアネート化合物;
等が挙げられる。
 これらのうち、モノメチレンジイソシアネート、ジメチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,5-ジイルビス(メチルイソシアネート)、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,6-ジイルビス(メチルイソシアネート)、ジイソシアン酸イソホロン、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート等のジイソシアネート化合物が保存特性向上の点から好ましく、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,5-ジイルビス(メチルイソシアネート)、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,6-ジイルビス(メチルイソシアネート)がより好ましい。
 また、本発明に用いるイソシアネート基を有する化合物は、分子内に少なくとも2つのイソシアネート基を有する化合物から誘導される三量体化合物、もしくはそれに多価アルコールを付加した脂肪族ポリイソシアネートであってもよい。例えば、下記式(4-1)~(4-4)の基本構造で示されるビウレット、イソシアヌレート、アダクト、及び二官能のタイプの変性ポリイソシアネート等が例示できる(下記一般式(4-1)~(4-4)中、R及びR’はそれぞれ独立して任意の炭化水素基である)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 本発明で用いる分子内に少なくとも2つのイソシアネート基を有する化合物は、ブロック剤でブロックして保存安定性を高めた、所謂ブロックイソシアネートも含まれる。ブロック剤には、アルコール類、フェノール類、有機アミン類、オキシム類、ラクタム類を挙げることができ、具体的には、n-ブタノール、フェノール、トリブチルアミン、ジエチルエタノールアミン、メチルエチルケトキシム、ε-カプロラクタム等を挙げることができる。
 イソシアネート基を有する化合物に基づく反応を促進し、より高い効果を得る目的で、ジブチルスズジラウレート等のような金属触媒や、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7のようなアミン系触媒等を併用することも好ましい。
 なお、イソシアネート基を有する化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
1-2-8.シュウ酸塩
 本発明に用いられるシュウ酸塩としては、分子内に少なくとも1つのシュウ酸構造を有している化合物であれば特にその種類は限定されないが、好ましくは、下記一般式(2)で表される金属塩が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(一般式(2)中、Mは周期表における1族、2族及びアルミニウム(Al)から選択される元素であり、Mは遷移金属、周期表の13族、14族、及び15族から選択される元素であり、Rはハロゲン、炭素数1~11のアルキル基、及び炭素数1~11のハロゲン置換アルキル基から選択される基であり、a及びbは正の整数であり、cは0または正の整数であり、dは1~3の整数である。)
 一般式(2)で表される金属塩は、オキサラト錯体をアニオンとする塩である。式中、Mはリチウム二次電池に用いたときの電池特性の点から、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウムが好ましく、リチウムが特に好ましい。また、Mはリチウム二次電池に用いる場合の電気化学的安定性の点で、ホウ素及びリンが特に好ましい。Rとして具体的には、フッ素、塩素、メチル基、トリフルオロメチル基、エチル基、ペンタフルオロエチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、等が例示できる。この中では特にフッ素、トリフルオロメチル基が好ましい。
 一般式(2)で表される金属塩の具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
リチウムジフルオロオキサラトボレートおよびリチウムビス(オキサラト)ボレート等のリチウムオキサラトボレート塩類;
 リチウムテトラフルオロオキサラトホスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)ホスフェート、リチウムトリス(オキサラト)ホスフェート等のリチウムオキサラトホスフェート塩類;
 これらのうち、リチウムビス(オキサラト)ボレートおよびリチウムジフルオロビス(オキサラト)ホスフェートが好ましく、リチウムビス(オキサラト)ボレートがより好ましい。
 なお、これら一般式(2)で表される金属塩は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
1-2-9.Si含有化合物
 本発明に用いられるSi含有化合物としては、分子内に少なくとも1つのSi原子を有している化合物であれば特にその種類は限定されないが、下記一般式(3)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
(一般式(5)中、R、RおよびRは水素原子、ハロゲン原子または炭素数10以下の炭化水素基を表し、Xは、酸素原子、窒素原子並びにケイ素原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの原子を含む有機基を表す。)
 なお、炭化水素基の具体例は、一般式(1)におけるRと同様である。R、RおよびRは、好ましくは水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、i-ブチル基、tert-ブチル基、フェニル基であり、より好ましくはメチル基である。
 また、Xは、酸素原子、窒素原子並びにケイ素原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの原子を含む有機基であり、好ましくは、酸素原子またはケイ素原子を少なくとも含む有機基である。
 ここで、有機基とは、炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子、リン原子およびハロゲン原子からなる群から選ばれる1以上の原子で構成された基のことを表す。具体例としては、1価の有機基としてアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、CN基、イソシアナト基、フルオロ基、アルキルスルホン酸基およびトリアルキルシリル基などが、2価の有機基としてアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、エーテル基、カーボネート基、カルボニル基、スルホニル基および硫酸基などが、3価の有機基として炭化水素基、ホウ酸基、ホスホリル基、ホスファントリイル基、リン酸基および亜リン酸基、4価の有機基として炭化水素基(ただし、水素を含まなくてもよい)などが挙げられる。なお、1価の有機基の一部はハロゲン原子で置換されていてもよく、2価、3価および4価の有機基の一部がハロゲン原子に置換または結合していてもよい。また、有機基の炭素数は、通常1以上、好ましくは3以上、より好ましくは5以上であり、通常15以下、好ましくは12以下、より好ましくは8以下である。
 これらのうち、アルキルスルホン酸基、トリアルキルシリル基、ホウ酸基、リン酸基および亜リン酸基が好ましい。
 Si含有化合物の具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
 ホウ酸トリス(トリメチルシリル)、ホウ酸トリス(トリメトキシシリル)、ホウ酸トリス(トリエチルシリル)、ホウ酸トリス(トリエトキシシリル)、ホウ酸トリス(ジメチルビニルシリル)およびホウ酸トリス(ジエチルビニルシリル)等のホウ酸化合物;
 リン酸トリス(トリメチルシリル)、リン酸トリス(トリエチルシリル)、リン酸トリス(トリプロピルシリル)、リン酸トリス(トリフェニルシリル)、リン酸トリス(トリメトキシシリル)、リン酸トリス(トリエトキシシリル)、リン酸トリス(トリフエノキシシリル)、リン酸トリス(ジメチルビニルシリル)およびリン酸トリス(ジエチルビニルシリル)等のリン酸化合物;
 亜リン酸トリス(トリメチルシリル)、亜リン酸トリス(トリエチルシリル)、亜リン酸トリス(トリプロピルシリル)、亜リン酸トリス(トリフェニルシリル)、亜リン酸トリス(トリメトキシシリル)、亜リン酸トリス(トリエトキシシリル)、亜リン酸トリス(トリフエノキシシリル)、亜リン酸トリス(ジメチルビニルシリル)および亜リン酸トリス(ジエチルビニルシリル)等の亜リン酸化合物;
 メタンスルホン酸トリメチルシリル、テトラフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル等のスルホン酸化合物;
 ヘキサメチルジシラン、ヘキサエチルジシラン、1,1,2,2-テトラメチルジシラン、1,1,2,2-テトラエチルジシラン、1,2-ジフェニルテトラメチルジシランおよび1,1,2,2-テトラフェニルジシラン等のジシラン化合物;
等が挙げられる。
 これらのうち、ホウ酸トリス(トリメチルシリル)、リン酸トリス(トリメチルシリル)、亜リン酸トリス(トリメチルシリル)、メタンスルホン酸トリメチルシリル、テトラフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル、ヘキサメチルジシラン、ヘキサエチルジシラン、1,2-ジフェニルテトラメチルジシランおよび1,1,2,2-テトラフェニルジシランが好ましく、ホウ酸トリス(トリメチルシリル)、リン酸トリス(トリメチルシリル)、亜リン酸トリス(トリメチルシリル)およびヘキサメチルジシランがより好ましい。
 なお、これらSi含有化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
1-2-10.一般式(1)以外の芳香族化合物
 本発明に用いられる一般式(1)以外の芳香族化合物としては、一般式(1)で表される芳香族化合物以外の化合物であれば特にその種類は限定されないが、好ましくは芳香族エーテル化合物、芳香族エステル化合物、ハロゲン化芳香族化合物または芳香族炭化水素化合物あり、より好ましくはハロゲン化芳香族化合物または芳香族炭化水素化合物である。
 一般式(1)以外の芳香族化合物としては、例えば以下の具体例が挙げられる。
 ベンゼン、ビフェニル、2-メチルビフェニル、2-エチルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロペンチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、シス-1-プロピル-4-フェニルシクロヘキサン、トランス-1-プロピル-4-フェニルシクロヘキサン、シス-1-ブチル-4-フェニルシクロヘキサン、トランス-1-ブチル-4-フェニルシクロヘキサン、ジフェニルシクロヘキサン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、t-ブチルベンゼン、t-アミルベンゼンなどの芳香族炭化水素化合物;ジフェニルエーテル、ジベンゾフランなどの芳香族エーテル化合物;フェニルアセテート、ベンジルアセテート、ジフェニルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、2-t-ブチルフェニルメチルカーボネート、4-t-ブチルフェニルメチルカーボネート、メチルフェニルスルホネート、エチルフェニルスルホネート、ジフェニルスルホネート、2-t-ブチルフェニルメチルスルボネート、4-t-ブチルフェニルメチルスルホネート、シクロヘキシルフェニルメチルスルホネート、トリフェニルホスフェート、トリス(2-t-ブチルフェニル)ホスフェート、トリス(3-t-ブチルフェニル)ホスフェート、トリス(4-t-ブチルフェニル)ホスフェート、トリス(2-t-アミルフェニル)ホスフェート、トリス(3-t-アミルフェニル)ホスフェート、トリス(4-t-アミルフェニル)ホスフェート、トリス(2-シクロヘキシルフェニル)ホスフェート、トリス(3-シクロヘキシルフェニル)ホスフェート、トリス(4-シクロヘキシルフェニル)ホスフェート、等の芳香族エステル化合物;フルオロベンゼン、2-フルオロトルエン、3-フルオロトルエン、4-フルオロトルエン、トリフルオロメチルベンゼン、2-フルオロフェニルアセテート、4-フルオロフェニルアセテート、2-フルオロビフェニル、3-フルオロビフェニル、4-フルオロビフェニル、4,4’-ジフルオロビフェニル、2,4-ジフルオロビフェニル、o-シクロヘキシルフルオロベンゼン、p-シクロヘキシルフルオロベンゼン等の上記芳香族化合物の部分フッ素化物;2,4-ジフルオロアニソール、2,5-ジフルオロアニソール、2,6-ジフルオロアニソール、3,5-ジフルオロアニソール等の含フッ素アニソール化合物等が挙げられる。
 これらの中でもビフェニル、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、シス-1-プロピル-4-フェニルシクロヘキサン、トランス-1-プロピル-4-フェニルシクロヘキサン、シス-1-ブチル-4-フェニルシクロヘキサン、トランス-1-ブチル-4-フェニルシクロヘキサン、トルエン、エチルベンゼン、t-ブチルベンゼン、t-アミルベンゼン、等の芳香族炭化水素化合物;ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン、等の芳香族エーテル化合物;ジフェニルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、メチルフェニルスルホネート、ジフェニルスルホネート、トリフェニルホスフェート、トリス(4-t-ブチルフェニル)ホスフェート、トリス(4-シクロヘキシルフェニル)ホスフェート、等の芳香族エステル化合物;フルオロベンゼン、2-フルオロトルエン、3-フルオロトルエン、4-フルオロトルエン、2-フルオロビフェニル、3-フルオロビフェニル、4-フルオロビフェニル、4,4’-ジフルオロビフェニル、o-シクロヘキシルフルオロベンゼン、p-シクロヘキシルフルオロベンゼン等の上記芳香族化合物の部分フッ素化物;が好ましく、ビフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、シス-1-プロピル-4-フェニルシクロヘキサン、トランス-1-プロピル-4-フェニルシクロヘキサン、シス-1-ブチル-4-フェニルシクロヘキサン、トランス-1-ブチル-4-フェニルシクロヘキサン、t-ブチルベンゼン、t-アミルベンゼン、トルエン、ジフェニルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、メチルフェニルスルホネート、ジフェニルスルホネート、トリフェニルホスフェート、トリス(4-t-ブチルフェニル)ホスフェート、トリス(4-シクロヘキシルフェニル)ホスフェート、o-シクロヘキシルフルオロベンゼン、p-シクロヘキシルフルオロベンゼン、フルオロベンゼン、2-フルオロトルエン、3-フルオロトルエン、4-フルオロトルエン、2,4-ジフルオロアニソールがより好ましく、ビフェニル及びシクロヘキシルベンゼン、フルオロベンゼン、t-ブチルベンゼン、t-アミルベンゼンがさらに好ましい。
 なお、これら一般式(1)以外の芳香族化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
1-3.電解質
 電解質は特に制限なく、電解質として公知のものを任意に用いることができる。リチウム二次電池の場合は、通常リチウム塩が用いられる。
 具体的には、LiPF、LiClO、LiAlF、LiSbF、LiTaF、LiWF等の無機リチウム塩;LiWOF等のタングステン酸リチウム類;HCOLi、CHCOLi、CHFCOLi、CHFCOLi、CFCOLi、CFCHCOLi、CFCFCOLi、CFCFCFCOLi、CFCFCFCFCOLi等のカルボン酸リチウム塩類;FSOLi、CHSOLi、CHFSOLi、CHFSOLi、CFSOLi、CFCFSOLi、CFCFCFSOLi、CFCFCFCFSOLi等のスルホン酸リチウム塩類;LiN(FCO)、LiN(FCO)(FSO)、LiN(FSO、LiN(FSO)(CFSO)、LiN(CFSO、LiN(CSO、リチウム環状1,2-パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3-パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiN(CFSO)(CSO)等のリチウムイミド塩類;LiC(FSO、LiC(CFSO、LiC(CSO等のリチウムメチド塩類;リチウムビス(マロナト)ボレート、リチウムジフルオロ(マロナト)ボレート等のリチウム(マロナト)ボレート塩類;リチウムトリス(マロナト)ホスフェート、リチウムジフルオロビス(マロナト)ホスフェート、リチウムテトラフルオロ(マロナト)ホスフェート等のリチウム(マロナト)ホスフェート塩類;その他、LiPF(CF、LiPF(C、LiPF(CFSO、LiPF(CSO、LiBFCF、LiBF、LiBF、LiBF(CF、LiBF(C、LiBF(CFSO、LiBF(CSO等の含フッ素有機リチウム塩類;等が挙げられる。
 中でも、LiPF、LiSbF、LiTaF、FSOLi、CFSOLi、LiN(FSO、LiN(FSO)(CFSO)、LiN(CFSO、LiN(CSO、リチウム環状1,2-パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3-パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiC(FSO、LiC(CFSO、LiC(CSO、LiBFCF、LiBF、LiPF(CF、LiPF(C等が出力特性やハイレート充放電特性、高温保存特性、サイクル特性等を向上させる効果がある点から特に好ましい。
 これらの電解質は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合の好ましい一例は、LiPFとLiN(CFSOや、LiPFとLiN(FSO等の併用であり、負荷特性やサイクル特性を向上させる効果がある。この場合、非水系電解液全体100質量%に対するLiN(CFSO或いはLiN(FSOの濃度は配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液に対して、通常、0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上であり、一方その上限は通常30質量%以下、好ましくは20質量%以下である。
 非水系電解液中のこれらの電解質の濃度は、本発明の効果を損なわない限り、その含有量は特に制限されないが、電解液の電気伝導率を良好な範囲とし、良好な電池性能を確保する点から、非水系電解液中のリチウムの総モル濃度は、好ましくは0.3mol/L以上、より好ましくは0.4mol/L以上、さらに好ましくは0.5mol/L以上であり、また、好ましくは3mol/L以下、より好ましくは2.5mol/L以下、さらに好ましくは2.0mol/L以下である。この範囲であれば、荷電粒子であるリチウムが少なすぎず、また粘度を適切な範囲とすることができるため、良好な電気伝導度を確保しやすくなる。
1-4.非水溶媒
 本発明における非水溶媒について特に制限はなく、公知の有機溶媒を用いることが可能である。具体的には、フッ素原子を有していない環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状及び鎖状カルボン酸エステル、エーテル系化合物、スルホン系化合物等が挙げられる。
 なお、これら非水溶媒としては、前述の(I)群および(II)群の化合物は含まれないものとする。
 また、本明細書において、非水溶媒の体積は25℃での測定値であるが、エチレンカーボネートのように25℃で固体のものは融点での測定値を用いる。
1-4-1.フッ素原子を有していない環状カーボネート
 フッ素原子を有していない環状カーボネートとしては、炭素数2~4のアルキレン基を有する環状カーボネートが挙げられる。
 炭素数2~4のアルキレン基を有する、フッ素原子を有していない環状カーボネートの具体的な例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートが挙げられる。中でも、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートがリチウムイオン解離度の向上に由来する電池特性向上の点から特に好ましい。
 フッ素原子を有していない環状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
 フッ素原子を有していない環状カーボネートの配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、1種を単独で用いる場合の配合量は、非水溶媒100体積%中、5体積%以上、より好ましくは10体積%以上である。この範囲とすることで、非水系電解液の誘電率の低下に由来する電気伝導率の低下を回避し、非水系電解液電池の大電流放電特性、負極に対する安定性、サイクル特性を良好な範囲としやすくなる。また、95体積%以下、より好ましくは90体積%以下、さらに好ましくは85体積%以下である。この範囲とすることで、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、イオン伝導度の低下を抑制し、ひいては非水系電解液電池の負荷特性を良好な範囲としやすくなる。
1-4-2.鎖状カーボネート
 鎖状カーボネートとしては、炭素数3~7の鎖状カーボネートが好ましく、炭素数3~7のジアルキルカーボネートがより好ましい。
 鎖状カーボネートの具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ-n-プロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、n-プロピルイソプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチル-n-プロピルカーボネート、n-ブチルメチルカーボネート、イソブチルメチルカーボネート、t-ブチルメチルカーボネート、エチル-n-プロピルカーボネート、n-ブチルエチルカーボネート、イソブチルエチルカーボネート、t-ブチルエチルカーボネート等が挙げられる。
 中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ-n-プロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、n-プロピルイソプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチル-n-プロピルカーボネートが好ましく、特に好ましくはジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートである。
 また、フッ素原子を有する鎖状カーボネート類(以下、「フッ素化鎖状カーボネート」と記載する場合がある)も好適に用いることができる。
 フッ素化鎖状カーボネートが有するフッ素原子の数は、1以上であれば特に制限されないが、通常6以下であり、好ましくは4以下である。フッ素化鎖状カーボネートが複数のフッ素原子を有する場合、それらは互いに同一の炭素に結合していてもよく、異なる炭素に結合していてもよい。
 フッ素化鎖状カーボネートとしては、フッ素化ジメチルカーボネート及びその誘導体、フッ素化エチルメチルカーボネート及びその誘導体、フッ素化ジエチルカーボネート及びその誘導体等が挙げられる。
 フッ素化ジメチルカーボネート及びその誘導体としては、フルオロメチルメチルカーボネート、ジフルオロメチルメチルカーボネート、トリフルオロメチルメチルカーボネート、ビス(フルオロメチル)カーボネート、ビス(ジフルオロ)メチルカーボネート、ビス(トリフルオロメチル)カーボネート等が挙げられる。
 フッ素化エチルメチルカーボネート及びその誘導体としては、2-フルオロエチルメチルカーボネート、エチルフルオロメチルカーボネート、2,2-ジフルオロエチルメチルカーボネート、2-フルオロエチルフルオロメチルカーボネート、エチルジフルオロメチルカーボネート、2,2,2-トリフルオロエチルメチルカーボネート、2,2-ジフルオロエチルフルオロメチルカーボネート、2-フルオロエチルジフルオロメチルカーボネート、エチルトリフルオロメチルカーボネート等が挙げられる。
 フッ素化ジエチルカーボネート及びその誘導体としては、エチル-(2-フルオロエチル)カーボネート、エチル-(2,2-ジフルオロエチル)カーボネート、ビス(2-フルオロエチル)カーボネート、エチル-(2,2,2-トリフルオロエチル)カーボネート、2,2-ジフルオロエチル-2’-フルオロエチルカーボネート、ビス(2,2-ジフルオロエチル)カーボネート、2,2,2-トリフルオロエチル-2’-フルオロエチルカーボネート、2,2,2-トリフルオロエチル-2’,2’-ジフルオロエチルカーボネート、ビス(2,2,2-トリフルオロエチル)カーボネート等が挙げられる。
 鎖状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
 鎖状カーボネートの配合量は、非水溶媒100体積%中、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上、さらに好ましくは15体積%以上である。このように下限を設定することにより、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、イオン伝導度の低下を抑制し、ひいては非水系電解液電池の大電流放電特性を良好な範囲としやすくなる。また、鎖状カーボネートは、非水溶媒100体積%中、90体積%以下、より好ましくは85体積%以下であることが好ましい。このように上限を設定することにより、非水系電解液の誘電率の低下に由来する電気伝導率の低下を回避し、非水系電解液電池の大電流放電特性を良好な範囲としやすくなる。
1-4-3.環状カルボン酸エステル
 環状カルボン酸エステルとしては、炭素原子数が3~12のものが好ましい。
 具体的には、ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトン、ガンマカプロラクトン、イプシロンカプロラクトン等が挙げられる。中でも、ガンマブチロラクトンがリチウムイオン解離度の向上に由来する電池特性向上の点から特に好ましい。
 環状カルボン酸エステルは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
 環状カルボン酸エステルの配合量は、通常、非水溶媒100体積%中、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上である。この範囲であれば、非水系電解液の電気伝導率を改善し、非水系電解液電池の大電流放電特性を向上させやすくなる。また、環状カルボン酸エステルの配合量は、好ましくは50体積%以下、より好ましくは40体積%以下である。このように上限を設定することにより、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、電気伝導率の低下を回避し、負極抵抗の増大を抑制し、非水系電解液二次電池の大電流放電特性を良好な範囲としやすくなる。
1-4-4.鎖状カルボン酸エステル
 鎖状カルボン酸エステルとしては、炭素数が3~7のものが好ましい。具体的には、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸-n-プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸-n-ブチル、酢酸イソブチル、酢酸-t-ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸-n-プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸-n-ブチル、プロピオン酸イソブチル、プロピオン酸-t-ブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸-n-プロピル、酪酸イソプロピル、イソ酪酸メチル、イソ酪酸エチル、イソ酪酸-n-プロピル、イソ酪酸イソプロピル等が挙げられる。
 中でも、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸-n-プロピル、酢酸-n-ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸-n-プロピル、プロピオン酸イソプロピル、酪酸メチル、酪酸エチル等が、粘度低下によるイオン伝導度の向上の点から好ましい。
 鎖状カルボン酸エステルは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
 鎖状カルボン酸エステルの配合量は、通常、非水溶媒100体積%中、好ましくは10体積%以上、より好ましくは15体積%以上である。このように下限を設定することで、非水系電解液の電気伝導率を改善し、非水系電解液電池の大電流放電特性を向上させやすくなる。また、鎖状カルボン酸エステルの配合量は、非水溶媒100体積%中、好ましくは60体積%以下、より好ましくは50体積%以下である。このように上限を設定することで、負極抵抗の増大を抑制し、非水系電解液電池の大電流放電特性、サイクル特性を良好な範囲としやすくなる。
1-4-5.エーテル系化合物
 エーテル系化合物としては、一部の水素がフッ素にて置換されていてもよい炭素数3~10の鎖状エーテル、及び炭素数3~6の環状エーテルが好ましい。
 炭素数3~10の鎖状エーテルとしては、
ジエチルエーテル、ジ(2-フルオロエチル)エーテル、ジ(2,2-ジフルオロエチル)エーテル、ジ(2,2,2-トリフルオロエチル)エーテル、エチル(2-フルオロエチル)エーテル、エチル(2,2,2-トリフルオロエチル)エーテル、エチル(1,1,2,2-テトラフルオロエチル)エーテル、(2-フルオロエチル)(2,2,2-トリフルオロエチル)エーテル、(2-フルオロエチル)(1,1,2,2-テトラフルオロエチル)エーテル、(2,2,2-トリフルオロエチル)(1,1,2,2-テトラフルオロエチル)エーテル、エチル-n-プロピルエーテル、エチル(3-フルオロ-n-プロピル)エーテル、エチル(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)エーテル、エチル(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、エチル(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、2-フルオロエチル-n-プロピルエーテル、(2-フルオロエチル)(3-フルオロ-n-プロピル)エーテル、(2-フルオロエチル)(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)エーテル、(2-フルオロエチル)(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、(2-フルオロエチル)(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、2,2,2-トリフルオロエチル-n-プロピルエーテル、(2,2,2-トリフルオロエチル)(3-フルオロ-n-プロピル)エーテル、(2,2,2-トリフルオロエチル)(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)エーテル、(2,2,2-トリフルオロエチル)(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、(2,2,2-トリフルオロエチル)(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、1,1,2,2-テトラフルオロエチル-n-プロピルエーテル、(1,1,2,2-テトラフルオロエチル)(3-フルオロ-n-プロピル)エーテル、(1,1,2,2-テトラフルオロエチル)(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)エーテル、(1,1,2,2-テトラフルオロエチル)(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、(1,1,2,2-テトラフルオロエチル)(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、ジ-n-プロピルエーテル、(n-プロピル)(3-フルオロ-n-プロピル)エーテル、(n-プロピル)(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)エーテル、(n-プロピル)(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、(n-プロピル)(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、ジ(3-フルオロ-n-プロピル)エーテル、(3-フルオロ-n-プロピル)(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)エーテル、(3-フルオロ-n-プロピル)(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、(3-フルオロ-n-プロピル)(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、ジ(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)エーテル、(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、ジ(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、ジ(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、ジ-n-ブチルエーテル、
ジメトキシメタン、メトキシエトキシメタン、メトキシ(2-フルオロエトキシ)メタン、メトキシ(2,2,2-トリフルオロエトキシ)メタンメトキシ(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)メタン、ジエトキシメタン、エトキシ(2-フルオロエトキシ)メタン、エトキシ(2,2,2-トリフルオロエトキシ)メタン、エトキシ(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)メタン、ジ(2-フルオロエトキシ)メタン、(2-フルオロエトキシ)(2,2,2-トリフルオロエトキシ)メタン、(2-フルオロエトキシ)(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)メタンジ(2,2,2-トリフルオロエトキシ)メタン、(2,2,2-トリフルオロエトキシ)(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)メタン、ジ(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)メタン、ジメトキシエタン、メトキシエトキシエタン、メトキシ(2-フルオロエトキシ)エタン、メトキシ(2,2,2-トリフルオロエトキシ)エタン、メトキシ(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)エタン、ジエトキシエタン、エトキシ(2-フルオロエトキシ)エタン、エトキシ(2,2,2-トリフルオロエトキシ)エタン、エトキシ(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)エタン、ジ(2-フルオロエトキシ)エタン、(2-フルオロエトキシ)(2,2,2-トリフルオロエトキシ)エタン、(2-フルオロエトキシ)(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)エタン、ジ(2,2,2-トリフルオロエトキシ)エタン、(2,2,2-トリフルオロエトキシ)(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)エタン、ジ(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)エタン、エチレングリコールジ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。
 炭素数3~6の環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、3-メチルテトラヒドロフラン、1,3-ジオキサン、2-メチル-1,3-ジオキサン、4-メチル-1,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン等、及びこれらのフッ素化化合物が挙げられる。
 中でも、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、エトキシメトキシメタン、エチレングリコールジ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルが、リチウムイオンへの溶媒和能力が高く、イオン解離性を向上させる点で好ましく、特に好ましくは、粘性が低く、高いイオン伝導度を与えることから、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、エトキシメトキシメタンである。
 エーテル系化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
 エーテル系化合物の配合量は、通常、非水溶媒100体積%中、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上、さらに好ましくは15体積%以上、また、好ましくは70体積%以下、より好ましくは60体積%以下、さらに好ましくは50体積%以下である。この範囲であれば、鎖状エーテルのリチウムイオン解離度の向上と粘度低下に由来するイオン伝導度の向上効果を確保しやすく、負極活物質が炭素質材料の場合、鎖状エーテルがリチウムイオンと共に共挿入されて容量が低下するといった事態を回避しやすい。
1-4-6.スルホン系化合物
 スルホン系化合物としては、炭素数3~6の環状スルホン、及び炭素数2~6の鎖状スルホンが好ましい。1分子中のスルホニル基の数は、1又は2であることが好ましい。
 炭素数3~6の環状スルホンとしては、
モノスルホン化合物であるトリメチレンスルホン類、テトラメチレンスルホン類、ヘキサメチレンスルホン類;
 ジスルホン化合物であるトリメチレンジスルホン類、テトラメチレンジスルホン類、ヘキサメチレンジスルホン類等が挙げられる。
 中でも誘電率と粘性の観点から、テトラメチレンスルホン類、テトラメチレンジスルホン類、ヘキサメチレンスルホン類、ヘキサメチレンジスルホン類がより好ましく、テトラメチレンスルホン類(スルホラン類)が特に好ましい。
 スルホラン類としては、スルホラン及び/又はスルホラン誘導体(以下、スルホランも含めて「スルホラン類」と記載する場合がある)が好ましい。スルホラン誘導体としては、スルホラン環を構成する炭素原子上に結合した水素原子の1以上がフッ素原子やアルキル基で置換されたものが好ましい。
 中でも、2-メチルスルホラン、3-メチルスルホラン、2-フルオロスルホラン、3-フルオロスルホラン、2,2-ジフルオロスルホラン、2,3-ジフルオロスルホラン、2,4-ジフルオロスルホラン、2,5-ジフルオロスルホラン、3,4-ジフルオロスルホラン、2-フルオロ-3-メチルスルホラン、2-フルオロ-2-メチルスルホラン、3-フルオロ-3-メチルスルホラン、3-フルオロ-2-メチルスルホラン、4-フルオロ-3-メチルスルホラン、4-フルオロ-2-メチルスルホラン、5-フルオロ-3-メチルスルホラン、5-フルオロ-2-メチルスルホラン、2-フルオロメチルスルホラン、3-フルオロメチルスルホラン、2-ジフルオロメチルスルホラン、3-ジフルオロメチルスルホラン、2-トリフルオロメチルスルホラン、3-トリフルオロメチルスルホラン、2-フルオロ-3-(トリフルオロメチル)スルホラン、3-フルオロ-3-(トリフルオロメチル)スルホラン、4-フルオロ-3-(トリフルオロメチル)スルホラン、5-フルオロ-3-(トリフルオロメチル)スルホラン等が、イオン伝導度が高く、入出力特性が高い点で好ましい。
 また、炭素数2~6の鎖状スルホンとしては、
 ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、n-プロピルメチルスルホン、n-プロピルエチルスルホン、ジ-n-プロピルスルホン、イソプロピルメチルスルホン、イソプロピルエチルスルホン、ジイソプロピルスルホン、n-ブチルメチルスルホン、n-ブチルエチルスルホン、t-ブチルメチルスルホン、t-ブチルエチルスルホン、モノフルオロメチルメチルスルホン、ジフルオロメチルメチルスルホン、トリフルオロメチルメチルスルホン、モノフルオロエチルメチルスルホン、ジフルオロエチルメチルスルホン、トリフルオロエチルメチルスルホン、ペンタフルオロエチルメチルスルホン、エチルモノフルオロメチルスルホン、エチルジフルオロメチルスルホン、エチルトリフルオロメチルスルホン、パーフルオロエチルメチルスルホン、エチルトリフルオロエチルスルホン、エチルペンタフルオロエチルスルホン、ジ(トリフルオロエチル)スルホン、パーフルオロジエチルスルホン、フルオロメチル-n-プロピルスルホン、ジフルオロメチル-n-プロピルスルホン、トリフルオロメチル-n-プロピルスルホン、フルオロメチルイソプロピルスルホン、ジフルオロメチルイソプロピルスルホン、トリフルオロメチルイソプロピルスルホン、トリフルオロエチル-n-プロピルスルホン、トリフルオロエチルイソプロピルスルホン、ペンタフルオロエチル-n-プロピルスルホン、ペンタフルオロエチルイソプロピルスルホン、トリフルオロエチル-n-ブチルスルホン、トリフルオロエチル-t-ブチルスルホン、ペンタフルオロエチル-n-ブチルスルホン、ペンタフルオロエチル-t-ブチルスルホン等が挙げられる。
 中でも、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、n-プロピルメチルスルホン、イソプロピルメチルスルホン、n-ブチルメチルスルホン、t-ブチルメチルスルホン、モノフルオロメチルメチルスルホン、ジフルオロメチルメチルスルホン、トリフルオロメチルメチルスルホン、モノフルオロエチルメチルスルホン、ジフルオロエチルメチルスルホン、トリフルオロエチルメチルスルホン、ペンタフルオロエチルメチルスルホン、エチルモノフルオロメチルスルホン、エチルジフルオロメチルスルホン、エチルトリフルオロメチルスルホン、エチルトリフルオロエチルスルホン、エチルペンタフルオロエチルスルホン、トリフルオロメチル-n-プロピルスルホン、トリフルオロメチルイソプロピルスルホン、トリフルオロエチル-n-ブチルスルホン、トリフルオロエチル-t-ブチルスルホン、トリフルオロメチル-n-ブチルスルホン、トリフルオロメチル-t-ブチルスルホン等がイオン伝導度が高く、入出力特性が高い点で好ましい。
 スルホン系化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
 スルホン系化合物の配合量は、通常、非水溶媒100体積%中、好ましくは0.3体積%以上、より好ましくは1体積%以上、さらに好ましくは5体積%以上であり、また、好ましくは40体積%以下、より好ましくは35体積%以下、さらに好ましくは30体積%以下である。この範囲であれば、サイクル特性や保存特性等の耐久性の向上効果が得られやすく、また、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、電気伝導率の低下を回避することができ、非水系電解液電池の充放電を高電流密度で行う場合に、充放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。
1-4-7.非水溶媒の組成
 本発明の非水溶媒として、上記例示した非水溶媒1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
 例えば、非水溶媒の好ましい組合せの一つとして、フッ素原子を有していない環状カーボネートと鎖状カーボネートを主体とする組合せが挙げられる。
 中でも、非水溶媒に占めるフッ素原子を有していない環状カーボネートと鎖状カーボネートとの合計が、好ましくは70体積%以上、より好ましくは80体積%以上、さらに好ましくは90体積%以上であり、かつ環状カーボネートと鎖状カーボネートとの合計に対するフッ素原子を有していない環状カーボネートの割合が好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上、さらに好ましくは15体積%以上であり、また、好ましくは50体積%以下、より好ましくは35体積%以下、さらに好ましくは30体積%以下、特に好ましくは25体積%以下である。
 これらの非水溶媒の組み合わせを用いると、これを用いて作製された電池のサイクル特性と高温保存特性(特に、高温保存後の残存容量及び高負荷放電容量)のバランスが良くなることがある。
 例えば、フッ素原子を有していない環状カーボネートと鎖状カーボネートの好ましい組み合わせの具体例としては、
 エチレンカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート等が挙げられる。
 フッ素原子を有していない環状カーボネートと鎖状カーボネートとの組み合わせの中で、鎖状カーボネートとして非対称鎖状アルキルカーボネート類を含有するものがさらに好ましく、特に、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネートといったエチレンカーボネートと対称鎖状カーボネート類と非対称鎖状カーボネート類を含有するものが、サイクル特性と大電流放電特性のバランスが良いので好ましい。
 中でも、非対称鎖状カーボネート類がエチルメチルカーボネートであるのが好ましく、又、鎖状カーボネートのアルキル基は炭素数1~2が好ましい。
 これらのエチレンカーボネートと鎖状カーボネート類との組み合わせに、更にプロピレンカーボネートを加えた組み合わせも、好ましい組み合わせとして挙げられる。
 プロピレンカーボネートを含有する場合には、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの体積比は、99:1~40:60が好ましく、特に好ましくは95:5~50:50である。更に、非水溶媒全体に占めるプロピレンカーボネートの割合は、好ましくは0.1体積%以上、より好ましくは1体積%以上、さらに好ましくは2体積%以上、また、好ましくは20体積%以下、より好ましくは8体積%以下、さらに好ましくは5体積%以下である。
 この濃度範囲でプロピレンカーボネートを含有すると、エチレンカーボネートと鎖状カーボネートとの組み合わせの特性を維持したまま、更に低温特性が優れることがあるので好ましい。
 非水溶媒中にジメチルカーボネートを含有する場合は、全非水溶媒中に占めるジメチルカーボネートの割合が、好ましくは10体積%以上、より好ましくは20体積%以上、さらに好ましくは25体積%以上、特に好ましくは30体積%以上であり、また、好ましくは90体積%以下、より好ましくは80体積%以下、さらに好ましくは75体積%以下、特に好ましくは、70体積%以下となる範囲で含有させると、電池の負荷特性が向上することがある。
 中でも、ジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネートを含有し、ジメチルカーボネートの含有割合をエチルメチルカーボネートの含有割合よりも多くすることにより、電解液の電気伝導度を維持できながら、高温保存後の電池特性が向上することがあり好ましい。
 全非水溶媒中に占めるジメチルカーボネートのエチルメチルカーボネートに対する体積比(ジメチルカーボネート/エチルメチルカーボネート)は、電解液の電気伝導度の向上と保存後の電池特性を向上させる点で、1.1以上が好ましく、1.5以上がより好ましく、2.5以上がさらに好ましい。上記体積比(ジメチルカーボネート/エチルメチルカーボネート)は、低温での電池特性を向上の点で、40以下が好ましく、20以下がより好ましく、10以下がさらに好ましく、8以下が特に好ましい。
 上記フッ素原子を有していない環状カーボネートと鎖状カーボネートを主体とする組合せにおいては、環状カルボン酸エステル類、鎖状カルボン酸エステル類、環状エーテル類、鎖状エーテル類、含硫黄有機溶媒、含燐有機溶媒、芳香族含フッ素溶媒等、他の溶媒を混合してもよい。
1-5.助剤
 本発明の非水系電解液電池において、(I)群の化合物および(II)群の化合物以外に、目的に応じて適宜助剤を用いてもよい。助剤としては、以下に示される炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネート、およびその他助剤等が挙げられる。
1-5-1.炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネート
 炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネート(以下、「不飽和環状カーボネート」と略記する場合がある)としては、炭素-炭素二重結合または炭素-炭素三重結合を有する環状カーボネートであれば、特に制限はなく、任意の不飽和環状カーボネートを用いることができる。なお、芳香環を有する環状カーボネートも、不飽和環状カーボネートに包含されることとする。不飽和環状カーボネートとしては、ビニレンカーボネート類、芳香環もしくは炭素-炭素二重結合または炭素-炭素三重結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート類、フェニルカーボネート類、ビニルカーボネート類、アリルカーボネート類、カテコールカーボネート類等が挙げられる。
 ビニレンカーボネート類としては、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、4,5-ジメチルビニレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネート、4,5-ジフェニルビニレンカーボネート、ビニルビニレンカーボネート、4,5-ビニルビニレンカーボネート、アリルビニレンカーボネート、4,5-ジアリルビニレンカーボネート等が挙げられる。
 芳香環もしくは炭素-炭素二重結合または炭素-炭素三重結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート類の具体例としては、ビニルエチレンカーボネート、4,5-ジビニルエチレンカーボネート、4-メチル-5-ビニルエチレンカーボネート、4-アリル-5-ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、4,5-ジエチニルエチレンカーボネート、4-メチル-5-エチニルエチレンカーボネート、4-ビニル-5-エチニルエチレンカーボネート、4-アリル-5-エチニルエチレンカーボネート、フェニルエチレンカーボネート、4,5-ジフェニルエチレンカーボネート、4-フェニル-5-ビニルエチレンカーボネート、4-アリル-5-フェニルエチレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、4,5-ジアリルエチレンカーボネート、4-メチル-5-アリルエチレンカーボネート等が挙げられる。
 中でも、特に(I)群の化合物と併用するのに好ましい不飽和環状カーボネートとしては、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、4,5-ジメチルビニレンカーボネート、ビニルビニレンカーボネート、4,5-ビニルビニレンカーボネート、アリルビニレンカーボネート、4,5-ジアリルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、4,5-ジビニルエチレンカーボネート、4-メチル-5-ビニルエチレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、4,5-ジアリルエチレンカーボネート、4-メチル-5-アリルエチレンカーボネート、4-アリル-5-ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、4,5-ジエチニルエチレンカーボネート、4-メチル-5-エチニルエチレンカーボネート、4-ビニル-5-エチニルエチレンカーボネートが挙げられる。また、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネートはさらに安定な界面保護被膜を形成するので、特に好ましい。
 不飽和環状カーボネートの分子量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。分子量は、好ましくは、86以上250以下である。この範囲であれば、非水系電解液に対する不飽和環状カーボネートの溶解性を確保しやすく、本発明の効果が十分に発現されやすい。不飽和環状カーボネートの分子量は、より好ましくは86以上150以下である。不飽和環状カーボネートの製造方法は、特に制限されず、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。
 不飽和環状カーボネートは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併有してもよい。また、不飽和環状カーボネートの配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。不飽和環状カーボネートの配合量は、非水系電解液100質量%中、好ましくは、0.001質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上、さらに好ましくは0.1質量%以上であり、また、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下である。この範囲内であれば、非水系電解液電池が十分なサイクル特性向上効果を発現しやすく、また、高温保存特性が低下し、ガス発生量が多くなり、放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。
1-5-2.その他助剤
 本発明の非水系電解液には、公知の助剤を用いることができる。助剤としては、エリスリタンカーボネート、スピロ-ビス-ジメチレンカーボネート、メトキシエチル-メチルカーボネート等のカーボネート化合物;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物及びフェニルコハク酸無水物等のカルボン酸無水物;2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、3,9-ジビニル-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン等のスピロ化合物;N,N-ジメチルメタンスルホンアミド、N,N-ジエチルメタンスルホンアミド等の含硫黄化合物;亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリフェニル、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリフェニル、メチルホスホン酸ジメチル、エチルホスホン酸ジエチル、ビニルホスホン酸ジメチル、ビニルホスホン酸ジエチル、ジエチルホスホノ酢酸エチル、ジメチルホスフィン酸メチル、ジエチルホスフィン酸エチル、トリメチルホスフィンオキシド、トリエチルホスフィンオキシド等の含燐化合物;1-メチル-2-ピロリジノン、1-メチル-2-ピペリドン、3-メチル-2-オキサゾリジノン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン及びN-メチルスクシンイミド等の含窒素化合物;ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘプタン等の炭化水素化合物等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの助剤を添加することにより、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させることができる。
 その他助剤の配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。その他の助剤は、非水系電解液100質量%中、好ましくは、0.01質量%以上であり、また、5質量%以下である。この範囲であれば、その他助剤の効果が十分に発現させやすく、高負荷放電特性等の電池の特性が低下するといった事態も回避しやすい。その他の助剤の配合量は、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.2質量%以上であり、また、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下である。
2.電池構成
 本発明の非水系電解液電池は、非水系電解液電池の中でも二次電池用、例えばリチウム二次電池用の電解液として用いるのに好適である。以下、本発明の非水系電解液を用いた非水系電解液電池について説明する。
 本発明の非水系電解液電池は、公知の構造を採ることができ、典型的には、イオン(例えば、リチウムイオン)を吸蔵・放出可能な負極及び正極と、上記の本発明の非水系電解液とを備える。
2-1.負極
 以下に負極に使用される負極活物質について述べる。負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、特に制限はない。具体例としては、炭素質材料、合金系材料、リチウム含有金属複合酸化物材料等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、また2種以上を任意に組み合わせて併用してもよい。
<負極活物質>
 負極活物質としては、炭素質材料、合金系材料、リチウム含有金属複合酸化物材料等が挙げられる。
 負極活物質として用いられる炭素質材料としては、
(1)天然黒鉛、
(2)人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質を400~3200℃の範囲で1回以上熱処理した炭素質材料、
(3)負極活物質層が少なくとも2種以上の異なる結晶性を有する炭素質からなり、かつ/又はその異なる結晶性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料、
(4)負極活物質層が少なくとも2種以上の異なる配向性を有する炭素質からなり、かつ/又はその異なる配向性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料、
から選ばれるものが、初期不可逆容量、高電流密度充放電特性のバランスがよく好ましい。また、(1)~(4)の炭素質材料は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
 上記(2)の人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質としては、天然黒鉛、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチ、石油系ピッチ及びこれらピッチを酸化処理したもの、ニードルコークス、ピッチコークス及びこれらを一部黒鉛化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等の有機物の熱分解物、炭化可能な有機物及びこれらの炭化物、又は炭化可能な有機物をベンゼン、トルエン、キシレン、キノリン、n-へキサン等の低分子有機溶媒に溶解させた溶液及びこれらの炭化物等が挙げられる。
 負極活物質として用いられる合金系材料としては、リチウムを吸蔵・放出可能であれば、リチウム単体、リチウム合金を形成する単体金属及び合金、又はそれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硫化物若しくはリン化物等の化合物のいずれであってもよく、特に制限されない。リチウム合金を形成する単体金属及び合金としては、13族及び14族の金属・半金属元素(即ち炭素を除く)を含む材料であることが好ましく、より好ましくはアルミニウム、ケイ素及びスズ(以下、「特定金属元素」と略記する場合がある)の単体金属及びこれら原子を含む合金又は化合物である。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
 特定金属元素から選ばれる少なくとも1種の原子を有する負極活物質としては、いずれか1種の特定金属元素の金属単体、2種以上の特定金属元素からなる合金、1種又は2種以上の特定金属元素とその他の1種又は2種以上の金属元素とからなる合金、並びに、1種又は2種以上の特定金属元素を含有する化合物、及びその化合物の酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硫化物若しくはリン化物等の複合化合物が挙げられる。負極活物質としてこれらの金属単体、合金又は金属化合物を用いることで、電池の高容量化が可能である。
 また、これらの複合化合物が、金属単体、合金又は非金属元素等の数種の元素と複雑に結合した化合物も挙げられる。具体的には、例えばケイ素やスズでは、これらの元素と負極として動作しない金属との合金を用いることができる。例えば、スズの場合、スズとケイ素以外で負極として作用する金属と、さらに負極として動作しない金属と、非金属元素との組み合わせで5~6種の元素を含むような複雑な化合物も用いることができる。
 これらの負極活物質の中でも、電池にしたときに単位質量当りの容量が大きいことから、いずれか1種の特定金属元素の金属単体、2種以上の特定金属元素の合金、特定金属元素の酸化物、炭化物、窒化物等が好ましく、特に、ケイ素及び/又はスズの金属単体、合金、酸化物や炭化物、窒化物等が、単位質量当りの容量及び環境負荷の観点から好ましい。
 負極活物質として用いられるリチウム含有金属複合酸化物材料としては、リチウムを吸蔵・放出可能であれば、特に制限されないが、高電流密度充放電特性の点からチタン及びリチウムを含有する材料が好ましく、より好ましくはチタンを含むリチウム含有複合金属酸化物材料が好ましく、さらにリチウムとチタンの複合酸化物(以下、「リチウムチタン複合酸化物」と略記する場合がある)である。即ちスピネル構造を有するリチウムチタン複合酸化物を、非水系電解液電池用負極活物質に含有させて用いると、出力抵抗が大きく低減するので特に好ましい。
 また、リチウムチタン複合酸化物のリチウムやチタンが、他の金属元素、例えば、Na、K、Co、Al、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、Cu、Zn及びNbからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素で置換されているものも好ましい。
 上記金属酸化物が、一般式(A)で表されるリチウムチタン複合酸化物であり、一般式(A)中、0.7≦x≦1.5、1.5≦y≦2.3、0≦z≦1.6であることが、リチウムイオンのドープ・脱ドープの際の構造が安定であることから好ましい。
  LiTi    (A)
[一般式(A)中、Mは、Na、K、Co、Al、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、Cu、Zn及びNbからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を表わす。]
 上記の一般式(A)で表される組成の中でも、
(a)1.2≦x≦1.4、1.5≦y≦1.7、z=0
(b)0.9≦x≦1.1、1.9≦y≦2.1、z=0
(c)0.7≦x≦0.9、2.1≦y≦2.3、z=0
の構造が、電池性能のバランスが良好なため特に好ましい。
 上記化合物の特に好ましい代表的な組成は、(a)ではLi4/3Ti5/3、(b)ではLiTi、(c)ではLi4/5Ti11/5である。また、Z≠0の構造については、例えば、Li4/3Ti4/3Al1/3が好ましいものとして挙げられる。
<炭素質材料の物性>
 負極活物質として炭素質材料を用いる場合、以下の物性を有するものであることが望ましい。
(X線パラメータ)
 炭素質材料の学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)が、0.335nm以上であることが好ましく、また、通常0.360nm以下であり、0.350nm以下が好ましく、0.345nm以下がさらに好ましい。また、学振法によるX線回折で求めた炭素質材料の結晶子サイズ(Lc)は、1.0nm以上であることが好ましく、中でも1.5nm以上であることがさらに好ましい。
(体積基準平均粒径)
 炭素質材料の質量基準平均粒径は、レーザー回折・散乱法により求めた体積基準の平均粒径(メジアン径)であり、通常1μm以上であり、3μm以上が好ましく、5μm以上がさらに好ましく、7μm以上が特に好ましく、また、通常100μm以下であり、50μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましく、30μm以下がさらに好ましく、25μm以下が特に好ましい。
 体積基準平均粒径が上記範囲を下回ると、不可逆容量が増大して、初期の電池容量の損失を招くことになる場合がある。また、上記範囲を上回ると、塗布により電極を作製する際に、不均一な塗面になりやすく、電池製作工程上望ましくない場合がある。
 体積基準平均粒径の測定は、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約10mL)に炭素粉末を分散させて、レーザー回折・散乱式粒度分布計(堀場製作所社製LA-700)を用いて行なう。
(ラマンR値、ラマン半値幅)
 炭素質材料のラマンR値は、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトル法を用いて測定した値であり、通常0.01以上であり、0.03以上が好ましく、0.1以上がさらに好ましく、また、通常1.5以下であり、1.2以下が好ましく、1以下がさらに好ましく、0.5以下が特に好ましい。
 また、炭素質材料の1580cm-1付近のラマン半値幅は特に制限されないが、通常10cm-1以上であり、15cm-1以上が好ましく、また、通常100cm-1以下であり、80cm-1以下が好ましく、60cm-1以下がさらに好ましく、40cm-1以下が特に好ましい。
 ラマンR値及びラマン半値幅は、炭素質材料表面の結晶性を示す指標であるが、炭素質材料は、化学的安定性の観点から適度な結晶性が有し、かつ充放電によってLiが入り込む層間のサイトを消失しない、即ち充電受入性が低下しない程度の結晶性であることが好ましい。なお、集電体に塗布した後のプレスによって負極を高密度化する場合には、電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなるため、それを考慮することが好ましい。ラマンR値又はラマン半値幅が上記範囲であると、負極表面に好適な被膜を形成して保存特性やサイクル特性、負荷特性を向上させることができるとともに、非水系電解液との反応に伴う効率の低下やガス発生を抑制することができる。
 ラマンスペクトルの測定は、ラマン分光器(日本分光社製ラマン分光器)を用いて、試料を測定セル内へ自然落下させて充填し、セル内のサンプル表面にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、セルをレーザー光と垂直な面内で回転させることにより行なう。得られるラマンスペクトルについて、1580cm-1付近のピークPAの強度IAと、1360cm-1付近のピークPBの強度IBとを測定し、その強度比R(R=IB/IA)を算出する。
 また、上記のラマン測定条件は、次の通りである。
・アルゴンイオンレーザー波長  :514.5nm
・試料上のレーザーパワー      :15~25mW
・分解能                      :10~20cm-1
・測定範囲                    :1100cm-1~1730cm-1
・ラマンR値、ラマン半値幅解析:バックグラウンド処理
・スムージング処理            :単純平均、コンボリューション5ポイント
(BET比表面積)
 炭素質材料のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値であり、通常0.1m・g-1以上であり、0.7m・g-1以上が好ましく、1.0m・g-1以上がさらに好ましく、1.5m・g-1以上が特に好ましく、また、通常100m・g-1以下であり、25m・g-1以下が好ましく、15m・g-1以下がさらに好ましく、10m・g-1以下が特に好ましい。
 BET比表面積の値が上記範囲であると、電極表面へのリチウムの析出を抑制することができる一方、非水系電解液との反応によるガス発生を抑制することができる。
 BET法による比表面積の測定は、表面積計(大倉理研製全自動表面積測定装置)を用いて、試料に対して窒素流通下350℃で15分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調製した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって行なう。
(円形度)
 炭素質材料の球形の程度として円形度を測定した場合、以下の範囲に収まることが好ましい。なお、円形度は、「円形度=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)」で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。炭素質材料の粒径が3~40μmの範囲にある粒子の円形度は1に近いほど望ましく、また、0.1以上が好ましく、中でも0.5以上が好ましく、0.8以上がより好ましく、0.85以上がさらに好ましく、0.9以上が特に好ましい。高電流密度充放電特性は、円形度が大きいほど、充填性が向上し、粒子間の抵抗を抑えることができるため、高電流密度充放電特性は向上する。従って、円形度が上記範囲のように高いほど好ましい。
 円形度の測定は、フロー式粒子像分析装置(シスメックス社製FPIA)を用いて行う。試料約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約50mL)に分散させ、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6~400μmに指定し、粒径が3~40μmの範囲の粒子について測定する。
 円形度を向上させる方法は、特に制限されないが、球形化処理を施して球形にしたものが、電極体にしたときの粒子間空隙の形状が整うので好ましい。球形化処理の例としては、せん断力、圧縮力を与えることによって機械的に球形に近づける方法、複数の微粒子をバインダーもしくは、粒子自身の有する付着力によって造粒する機械的・物理的処理方法等が挙げられる。
(タップ密度)
 炭素質材料のタップ密度は、通常0.1g・cm-3以上であり、0.5g・cm-3以上が好ましく、0.7g・cm-3以上がさらに好ましく、1g・cm-3以上が特に好ましく、また、2g・cm-3以下が好ましく、1.8g・cm-3以下がさらに好ましく、1.6g・cm-3以下が特に好ましい。タップ密度が上記範囲であると、電池容量を確保することができるとともに、粒子間の抵抗の増大を抑制することができる。
 タップ密度の測定は、目開き300μmの篩を通過させて、20cmのタッピングセルに試料を落下させてセルの上端面まで試料を満たした後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の質量と試料の質量からタップ密度を算出する。
(配向比)
 炭素質材料の配向比は、通常0.005以上であり、0.01以上が好ましく、0.015以上がさらに好ましく、また、通常0.67以下である。配向比が、上記範囲であると、優れた高密度充放電特性を確保することができる。なお、上記範囲の上限は、炭素質材料の配向比の理論上限値である。
 配向比は、試料を加圧成型してからX線回折により測定する。試料0.47gを直径17mmの成型機に充填し58.8MN・m-2で圧縮して得た成型体を、粘土を用いて測定用試料ホルダーの面と同一面になるようにセットしてX線回折を測定する。得られた炭素の(110)回折と(004)回折のピーク強度から、(110)回折ピーク強度/(004)回折ピーク強度で表わされる比を算出する。
 X線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット :
   発散スリット=0.5度
   受光スリット=0.15mm
   散乱スリット=0.5度
・測定範囲及びステップ角度/計測時間:
   (110)面:75度≦2θ≦80度 1度/60秒
   (004)面:52度≦2θ≦57度 1度/60秒
(アスペクト比(粉))
 炭素質材料のアスペクト比は、通常1以上、また、通常10以下であり、8以下が好ましく、5以下がさらに好ましい。上記範囲であると、極板化時のスジ引きを抑制し、さらに均一な塗布が可能となるため、優れた高電流密度充放電特性を確保することができる。なお、上記範囲の下限は、炭素質材料のアスペクト比の理論下限値である。
 アスペクト比の測定は、炭素質材料の粒子を走査型電子顕微鏡で拡大観察して行う。厚さ50μm以下の金属の端面に固定した任意の50個の黒鉛粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、3次元的に観察した時の炭素質材料粒子の最長となる径Aと、それと直交する最短となる径Bを測定し、A/Bの平均値を求める。
<負極の構成と作製法>
 電極の製造は、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のいずれの方法を用いることができる。例えば、負極活物質に、バインダー、溶媒、必要に応じて、増粘剤、導電材、充填材等を加えてスラリーとし、これを集電体に塗布、乾燥した後にプレスすることによって形成することができる。
 また、合金系材料を用いる場合には、蒸着法、スパッタ法、メッキ法等の手法により、上述の負極活物質を含有する薄膜層(負極活物質層)を形成する方法も用いられる。
(集電体)
 負極活物質を保持させる集電体としては、公知のものを任意に用いることができる。負極の集電体としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられるが、加工し易さとコストの点から特に銅が好ましい。
 また、集電体の形状は、集電体が金属材料の場合は、例えば、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられる。中でも、好ましくは金属薄膜、より好ましくは銅箔であり、さらに好ましくは圧延法による圧延銅箔と、電解法による電解銅箔があり、どちらも集電体として用いることができる。
 集電体の厚さは、電池容量の確保、取扱い性の観点から、通常1μm以上、好ましくは5μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは50μm以下である。
(集電体と負極活物質層との厚さの比)
 集電体と負極活物質層の厚さの比は特に制限されないが、「(非水系電解液注液直前の片面の負極活物質層厚さ)/(集電体の厚さ)」の値が、150以下が好ましく、20以下がさらに好ましく、10以下が特に好ましく、また、0.1以上が好ましく、0.4以上がさらに好ましく、1以上が特に好ましい。集電体と負極活物質層の厚さの比が、上記範囲であると、電池容量を確保することができるとともに、高電流密度充放電時における集電体の発熱を抑制することができる。
(結着剤)
 負極活物質を結着するバインダーとしては、非水系電解液や電極製造時に用いる溶媒に対して安定な材料であれば、特に制限されない。
 具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、ポリイミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物;EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック-1,2-ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α-オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
 負極活物質に対するバインダーの割合は、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がさらに好ましく、0.6質量%以上が特に好ましく、また、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましく、8質量%以下が特に好ましい。負極活物質に対するバインダーの割合が、上記範囲であると、電池容量と負極電極の強度を十分に確保することができる。
 特に、SBRに代表されるゴム状高分子を主要成分に含有する場合には、負極活物質に対するバインダーの割合は、通常0.1質量%以上であり、0.5質量%以上が好ましく、0.6質量%以上がさらに好ましく、また、通常5質量%以下であり、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がさらに好ましい。また、ポリフッ化ビニリデンに代表されるフッ素系高分子を主要成分に含有する場合には負極活物質に対する割合は、通常1質量%以上であり、2質量%以上が好ましく、3質量%以上がさらに好ましく、また、通常15質量%以下であり、10質量%以下が好ましく、8質量%以下がさらに好ましい。
(スラリー形成溶媒)
 スラリーを形成するための溶媒としては、負極活物質、バインダー、並びに必要に応じて使用される増粘剤及び導電材を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。
 水系溶媒としては、水、アルコール等が挙げられ、有機系溶媒としてはN-メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N-ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジエチルエーテル、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。
 特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤等を含有させ、SBR等のラテックスを用いてスラリー化することが好ましい。なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
(増粘剤)
 増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調製するために使用される。増粘剤としては、特に制限されないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
 さらに増粘剤を用いる場合には、負極活物質に対する増粘剤の割合は、通常0.1質量%以上であり、0.5質量%以上が好ましく、0.6質量%以上がさらに好ましく、また、通常5質量%以下であり、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がさらに好ましい。負極活物質に対する増粘剤の割合が、上記範囲であると、電池容量の低下や抵抗の増大を抑制できるとともに、良好な塗布性を確保することができる。
(電極密度)
 負極活物質を電極化した際の電極構造は特に制限されないが、集電体上に存在している負極活物質の密度は、1g・cm-3以上が好ましく、1.2g・cm-3以上がさらに好ましく、1.3g・cm-3以上が特に好ましく、また、2.2g・cm-3以下が好ましく、2.1g・cm-3以下がより好ましく、2.0g・cm-3以下がさらに好ましく、1.9g・cm-3以下が特に好ましい。集電体上に存在している負極活物質の密度が、上記範囲であると、負極活物質粒子の破壊を防止して、初期不可逆容量の増加や、集電体/負極活物質界面付近への非水系電解液の浸透性低下による高電流密度充放電特性悪化を抑制することができる一方、電池容量の低下や抵抗の増大を抑制することができる。
(負極板の厚さ)
 負極板の厚さは用いられる正極板に合わせて設計されるものであり、特に制限されないが、芯材の金属箔厚さを差し引いた合材層の厚さは通常15μm以上、好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上、また、通常300μm以下、好ましくは280μm以下、より好ましくは250μm以下が望ましい。
(負極板の表面被覆)
 また、上記負極板の表面に、これとは異なる組成の物質が付着したものを用いてもよい。表面付着物質としては酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩等が挙げられる。
2-2.正極
 <正極活物質>
 以下に正極に使用される正極活物質について述べる。
(組成)
 正極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば特に制限されないが、例えば、リチウムと少なくとも1種の遷移金属を含有する物質が好ましい。具体例としては、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム含有遷移金属リン酸化合物が挙げられる。
 リチウム遷移金属複合酸化物の遷移金属としてはV、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、LiCoO等のリチウム・コバルト複合酸化物、LiNiO等のリチウム・ニッケル複合酸化物、LiMnO、LiMn、LiMnO等のリチウム・マンガン複合酸化物、これらのリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部をNa、K、B、F、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、Nb、Mo、Sn、W等の他の元素で置換したもの等が挙げられる。置換されたものの具体例としては、例えば、LiNi0.5Mn0.5、LiNi0.85Co0.10Al0.05、LiNi0.33Co0.33Mn0.33、LiNi0.45Co0.10Al0.45、LiMn1.8Al0.2、LiMn1.5Ni0.5等が挙げられる。
 リチウム含有遷移金属リン酸化合物の遷移金属としては、V、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、例えば、LiFePO、LiFe(PO、LiFeP等のリン酸鉄類、LiCoPO等のリン酸コバルト類、これらのリチウム遷移金属リン酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Nb、Si等の他の元素で置換したもの等が挙げられる。
 また、正極活物質にリン酸リチウムを含ませると、連続充電特性が向上するので好ましい。リン酸リチウムの使用に制限はないが、前記の正極活物質とリン酸リチウムを混合して用いることが好ましい。使用するリン酸リチウムの量は前記正極活物質とリン酸リチウムの合計に対し、下限が、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上であり、上限が、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。
(表面被覆)
 また、上記正極活物質の表面に、これとは異なる組成の物質が付着したものを用いてもよい。表面付着物質としては酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、炭素等が挙げられる。
 これら表面付着物質は、例えば、溶媒に溶解又は懸濁させて該正極活物質に含浸添加、乾燥する方法、表面付着物質前駆体を溶媒に溶解又は懸濁させて該正極活物質に含浸添加後、加熱等により反応させる方法、正極活物質前駆体に添加して同時に焼成する方法等により該正極活物質表面に付着させることができる。なお、炭素を付着させる場合には、炭素質を、例えば、活性炭等の形で後から機械的に付着させる方法も用いることもできる。
 表面付着物質の量としては、該正極活物質に対して質量で、下限として好ましくは0.1ppm以上、より好ましくは1ppm以上、さらに好ましくは10ppm以上、上限として、好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、さらに好ましくは5%以下で用いられる。表面付着物質により、正極活物質表面での電解液の酸化反応を抑制することができ、電池寿命を向上させることができるが、その付着量が少なすぎる場合その効果は十分に発現せず、多すぎる場合には、リチウムイオンの出入りを阻害するため抵抗が増加する場合がある。
 本発明においては、正極活物質の表面に、これとは異なる組成の物質が付着したものも「正極活物質」という。
(形状)
 正極活物質の粒子の形状は、従来用いられるような、塊状、多面体状、球状、楕円球状、板状、針状、柱状等が挙げられる。また、一次粒子が凝集して、二次粒子を形成していてもよい。
(タップ密度)
 正極活物質のタップ密度は、好ましくは0.5g/cm以上、より好ましくは0.8g/cm以上、さらに好ましくは1.0g/cm以上である。該正極活物質のタップ密度が上記範囲であると、正極活物質層形成時に必要な分散媒量及び導電材や結着剤の必要量を抑えることができ、結果正極活物質の充填率及び電池容量を確保することができる。タップ密度の高い複合酸化物粉体を用いることにより、高密度の正極活物質層を形成することができる。タップ密度は一般に大きいほど好ましく、特に上限はないが、好ましくは4.0g/cm以下、より好ましくは3.7g/cm以下、さらに好ましくは3.5g/cm以下である。上記範囲であると負荷特性の低下を抑制することができる。
 なお、本発明では、タップ密度は、正極活物質粉体5~10gを10mlのガラス製メスシリンダーに入れ、ストローク約20mmで200回タップした時の粉体充填密度(タップ密度)g/ccとして求める。
(メジアン径d50)
 正極活物質の粒子のメジアン径d50(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子径)は好ましくは0.3μm以上、より好ましくは0.5μm以上、さらに好ましくは0.8μm以上、最も好ましくは1.0μm以上であり、上限は、好ましくは30μm以下、より好ましくは27μm以下、さらに好ましくは25μm以下、最も好ましくは22μm以下である。上記範囲であると、高タップ密度品が得られ、電池性能の低下を抑制できる一方、電池の正極作製、即ち活物質と導電材やバインダー等を溶媒でスラリー化して薄膜状に塗布する際に、スジ引き等の問題を防止することができる。ここで、異なるメジアン径d50をもつ該正極活物質を2種類以上混合することで、正極作製時の充填性をさらに向上させることができる。
 なお、本発明では、メジアン径d50は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって測定される。粒度分布計としてHORIBA社製LA-920を用いる場合、測定の際に用いる分散媒として、0.1質量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散後に測定屈折率1.24を設定して測定される。
(平均一次粒子径)
 一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には、該正極活物質の平均一次粒子径としては、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.2μm以上であり、上限は、好ましくは5μm以下、より好ましくは4μm以下、さらに好ましくは3μm以下、最も好ましくは2μm以下である。上記範囲であると、粉体充填性及び比表面積を確保し、電池性能の低下を抑制することができる一方、適度な結晶性が得られることによって、充放電の可逆性を確保することができる。
 なお、本発明では、一次粒子径は、走査電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により測定される。具体的には、10000倍の倍率の写真で、水平方向の直線に対する一次粒子の左右の境界線による切片の最長の値を、任意の50個の一次粒子について求め、平均値をとることにより求められる。
(BET比表面積)
 正極活物質のBET比表面積は、好ましくは0.1m/g以上、より好ましくは0.2m/g以上、さらに好ましくは0.3m/g以上であり、上限は50m/g以下、好ましくは40m/g以下、さらに好ましくは30m/g以下である。BET比表面積が上記範囲であると、電池性能を確保できるとともに、正極活性物質の塗布性を良好に保つことができる。
 なお、本発明では、BET比表面積は、表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用い、試料に対して窒素流通下150℃で30分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調製した窒素ヘリウム混合ガスを用い、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって測定した値で定義される。
(正極活物質の製造法)
 正極活物質の製造法としては、無機化合物の製造法として一般的な方法が用いられる。特に球状ないし楕円球状の活物質を作製するには種々の方法が考えられるが、例えば、遷移金属の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、攪拌をしながらpHを調節して球状の前駆体を作製回収し、これを必要に応じて乾燥した後、LiOH、LiCO、LiNO等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法等が挙げられる。
 正極の製造のために、前記の正極活物質を単独で用いてもよく、異なる組成の1種以上とを、任意の組み合わせ又は比率で併用してもよい。この場合の好ましい組み合わせとしては、LiCoOとLiNi0.33Co0.33Mn0.33などのLiMn若しくはこのMnの一部を他の遷移金属等で置換したものとの組み合わせ、あるいは、LiCoO若しくはこのCoの一部を他の遷移金属等で置換したものとの組み合わせが挙げられる。
 <正極の構成と作製法>
 以下に、正極の構成について述べる。本発明において、正極は、正極活物質と結着剤とを含有する正極活物質層を、集電体上に形成して作製することができる。正極活物質を用いる正極の製造は、常法により行うことができる。即ち、正極活物質と結着剤、並びに必要に応じて導電材及び増粘剤等を乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、又はこれらの材料を液体媒体に溶解又は分散させてスラリーとして、これを正極集電体に塗布し、乾燥することにより、正極活物質層を集電体上に形成されることにより正極を得ることができる。
 正極活物質の、正極活物質層中の含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは82質量%以上、特に好ましくは84質量%以上である。また上限は、好ましくは99質量%以下、より好ましくは98質量%以下である。上記範囲であると、正極活物質層中の正極活物質の電気容量を確保できるとともに、正極の強度を保つことができる。
 塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ハンドプレス、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。正極活物質層の密度は、下限として好ましくは1.5g/cm以上、より好ましくは2g/cm、さらに好ましくは2.2g/cm以上であり、上限としては、好ましくは5g/cm以下、より好ましくは4.5g/cm以下、さらに好ましくは4g/cm以下の範囲である。上記範囲であると、良好な充放電特性が得られるとともに、電気抵抗の増大を抑制することができる。
(導電材)
 導電材としては、公知の導電材を任意に用いることができる。具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料;天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト);アセチレンブラック等のカーボンブラック;ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素材料等が挙げられる。なお、これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。導電材は、正極活物質層中に、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上であり、また上限は、通常50質量%以下、好ましくは30質量%以下、より好ましくは15質量%以下含有するように用いられる。上記範囲であると、十分な導電性と電池容量を確保することができる。
(結着剤)
 正極活物質層の製造に用いる結着剤としては、特に限定されず、塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して溶解又は分散される材料であればよいが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン-ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル-ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン-プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック-1,2-ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α-オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
 正極活物質層中の結着剤の割合は、通常0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、さらに好ましくは1.5質量%以上であり、上限は、通常80質量%以下、好ましくは60質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下、最も好ましくは10質量%以下である。結着剤の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう場合がある。一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる場合がある。
(スラリー形成溶媒)
 スラリーを形成するための溶媒としては、正極活物質、導電材、結着剤、並びに必要に応じて使用される増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。水系媒体としては、例えば、水、アルコールと水との混合媒等が挙げられる。有機系媒体としては、例えば、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルナフタレン等の芳香族炭化水素類;キノリン、ピリジン等の複素環化合物;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸メチル、アクリル酸メチル等のエステル類;ジエチレントリアミン、N,N-ジメチルアミノプロピルアミン等のアミン類;ジエチルエーテル、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類;N-メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。
 特に水系媒体を用いる場合、増粘剤と、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)等のラテックスを用いてスラリー化するのが好ましい。増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調製するために使用される。増粘剤としては、特に制限はないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。さらに増粘剤を添加する場合には、活物質に対する増粘剤の割合は、0.1質量%以上、好ましくは0.2質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上であり、また、上限としては5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下の範囲である。上記範囲であると、良好な塗布性が得られるとともに、電池容量の低下や抵抗の増大を抑制することができる。
(集電体)
 正極集電体の材質としては特に制限されず、公知のものを任意に用いることができる。具体例としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料;カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が挙げられる。中でも金属材料、特にアルミニウムが好ましい。
 集電体の形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられ、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。これらのうち、金属薄膜が好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成してもよい。薄膜の厚さは任意であるが、集電体としての強度及び取扱い性の観点から、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、また上限は、通常1mm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下である。
 また、集電体の表面に導電助剤が塗布されていることも、集電体と正極活物質層の電子接触抵抗を低下させる観点で好ましい。導電助剤としては、炭素や、金、白金、銀等の貴金属類が挙げられる。
 集電体と正極活物質層の厚さの比は特には限定されないが、(電解液注液直前の片面の正極活物質層の厚さ)/(集電体の厚さ)の値が20以下であることが好ましく、より好ましくは15以下、最も好ましくは10以下であり、下限は、0.5以上が好ましく、より好ましくは0.8以上、最も好ましくは1以上の範囲である。この範囲を上回ると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じる場合がある。上記範囲であると、高電流密度充放電時の集電体の発熱を抑制し、電池容量を確保することができる。
(電極面積)
 本発明の非水系電解液を用いる場合、高出力かつ高温時の安定性を高める観点から、正極活物質層の面積は、電池外装ケースの外表面積に対して大きくすることが好ましい。具体的には、二次電池の外装の表面積に対する正極の電極面積の総和が面積比で15倍以上とすることが好ましく、さらに40倍以上とすることがより好ましい。外装ケースの外表面積とは、有底角型形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分の縦と横と厚さの寸法から計算で求める総面積をいう。有底円筒形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分を円筒として近似する幾何表面積である。正極の電極面積の総和とは、負極活物質を含む合材層に対向する正極合材層の幾何表面積であり、集電体箔を介して両面に正極合材層を形成してなる構造では、それぞれの面を別々に算出する面積の総和をいう。
(正極板の厚さ)
 正極板の厚さは特に限定されないが、高容量かつ高出力の観点から、芯材の金属箔厚さを差し引いた合材層の厚さは、集電体の片面に対して下限として、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上で、上限としては、好ましくは500μm以下、より好ましくは450μm以下である。
(正極板の表面被覆)
 また、上記正極板の表面に、これとは異なる組成の物質が付着したものを用いてもよい。表面付着物質としては酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、炭素等が挙げられる。
2-3.セパレータ
 正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常はセパレータを介在させる。この場合、本発明の非水系電解液は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
 セパレータの材料や形状については特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のものを任意に採用することができる。中でも、本発明の非水系電解液に対し安定な材料で形成された、樹脂、ガラス繊維、無機物等が用いられ、保液性に優れた多孔性シート又は不織布状の形態の物等を用いるのが好ましい。
 樹脂、ガラス繊維セパレータの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、芳香族ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ガラスフィルター等を用いることができる。中でも好ましくはガラスフィルター、ポリオレフィンであり、さらに好ましくはポリオレフィンである。これらの材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
 セパレータの厚さは任意であるが、通常1μm以上であり、5μm以上が好ましく、8μm以上がさらに好ましく、また、通常50μm以下であり、40μm以下が好ましく、30μm以下がさらに好ましい。上記範囲であると、絶縁性及び機械的強度を確保できる一方、レート特性等の電池性能及びエネルギー密度を確保することができる。
 さらに、セパレータとして多孔性シートや不織布等の多孔質のものを用いる場合、セパレータの空孔率は任意であるが、通常20%以上であり、35%以上が好ましく、45%以上がさらに好ましく、また、通常90%以下であり、85%以下が好ましく、75%以下がさらに好ましい。空孔率が、上記範囲であると、絶縁性及び機械的強度を確保できる一方、膜抵抗を抑え良好なレート特性を得ることができる。
 また、セパレータの平均孔径も任意であるが、通常0.5μm以下であり、0.2μm以下が好ましく、また、通常0.05μm以上である。平均孔径が、上記範囲を上回ると、短絡が生じ易くなる。平均孔径が、上記範囲であると、短絡を防止ししつつ、膜抵抗を抑え良好なレート特性を得ることができる。一方、無機物の材料としては、例えば、アルミナや二酸化ケイ素等の酸化物、窒化アルミや窒化ケイ素等の窒化物、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩が用いられ、粒子形状もしくは繊維形状のものが用いられる。
 形態としては、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状のものが用いられる。薄膜形状では、孔径が0.01~1μm、厚さが5~50μmのものが好適に用いられる。上記の独立した薄膜形状以外に、樹脂製の結着剤を用いて上記無機物の粒子を含有する複合多孔層を正極及び/又は負極の表層に形成させてなるセパレータを用いることができる。例えば、正極の両面に90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子を、フッ素樹脂を結着剤として多孔層を形成させることが挙げられる。
2-4.電池設計
 <電極群>
 電極群は、上記の正極板と負極板とを上記のセパレータを介してなる積層構造のもの、及び上記の正極板と負極板とを上記のセパレータを介して渦巻き状に捲回した構造のもののいずれでもよい。電極群の質量が電池内容積に占める割合(以下、電極群占有率と称する)は、通常40%以上であり、50%以上が好ましく、また、通常90%以下であり、80%以下が好ましい。電極群占有率が、上記範囲であると、電池容量を確保できるとともに内部圧力の上昇に伴う充放電繰り返し性能や高温保存等の特性低下を抑制し、さらにはガス放出弁の作動を防止することができる。
 <集電構造>
 集電構造は、特に制限されないが、配線部分や接合部分の抵抗を低減する構造にすることが好ましい。
 電極群が上記の積層構造のものでは、各電極層の金属芯部分を束ねて端子に溶接して形成される構造が好適に用いられる。一枚の電極面積が大きくなる場合には、内部抵抗が大きくなるので、電極内に複数の端子を設けて抵抗を低減することも好適に用いられる。電極群が上記の捲回構造のものでは、正極及び負極にそれぞれ複数のリード構造を設け、端子に束ねることにより、内部抵抗を低くすることができる。
 <外装ケース>
 外装ケースの材質は用いられる非水系電解液に対して安定な物質であれば特に制限されない。具体的には、ニッケルめっき鋼板、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属類、又は、樹脂とアルミ箔との積層フィルム(ラミネートフィルム)が用いられる。軽量化の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属、ラミネートフィルムが好適に用いられる。
 金属類を用いる外装ケースでは、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接により金属同士を溶着して封止密閉構造とするもの、若しくは、樹脂製ガスケットを介して上記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。上記ラミネートフィルムを用いる外装ケースでは、樹脂層同士を熱融着することにより封止密閉構造とするもの等が挙げられる。シール性を上げるために、上記樹脂層の間にラミネートフィルムに用いられる樹脂と異なる樹脂を介在させてもよい。特に、集電端子を介して樹脂層を熱融着して密閉構造とする場合には、金属と樹脂との接合になるので、介在する樹脂として極性基を有する樹脂や極性基を導入した変成樹脂が好適に用いられる。また、外装体の形状も任意であり、例えば円筒型、角形、ラミネート型、コイン型、大型等のいずれであってもよい。
 <保護素子>
 保護素子として、異常発熱や過大電流が流れた時に抵抗が増大するPTC(PositiveTemperature Coefficient)、温度ヒューズ、サーミスター、異常発熱時に電池内部圧力や内部温度の急激な上昇により回路に流れる電流を遮断する弁(電流遮断弁)等を使用することができる。上記保護素子は高電流の通常使用で作動しない条件のものを選択することが好ましく、保護素子がなくても異常発熱や熱暴走に至らない設計にすることがより好ましい。
 以下に、実施例及び参考例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例及び比較例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意に変形して実施することができる。
 本実施例に使用した前記一般式(1)で表される化合物を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
3-フェニル-n-プロピルアセテート ≪j=3、k=0≫
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
エチルフェノキシプロピオネート ≪j=0、k=2≫
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
2-フェニルエチルアセテート ≪j=2、k=0≫
 また、比較例に使用した化合物を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
シクロヘキシルベンゼン
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
ベンジルアセテート ≪j=1、k=0≫
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
1,3-ジアセトキシベンゼン≪j=0、k=0≫
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
p-クレジルアセテート ≪j=0、k=0≫
<実験1>
<実施例1-1>
<試験操作の説明>
[正極の製造]
 正極活物質としてのリチウムコバルト酸化物(LiCoO)84質量%とリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)10質量%と、導電材としてアセチレンブラック3質量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)3質量%とを、N-メチルピロリドン溶媒中で、ディスパーザーで混合してスラリー化した。これをアルミニウム箔の両面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして正極とした。
[負極の製造]
 負極活物質であるグラファイト粉末94質量%とPVdF6質量%とを混合し、N-メチルピロリドンを加えスラリー状にしたものを、銅からなる集電体の片面に塗布・乾燥して負極を得た。
[非水系電解液の調製]
 乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネート(以下、適宜、「EC」という)、エチルメチルカーボネート(以下、適宜、「EMC」という)およびジメチルカーボネート(以下、適宜、「DMC」という)からなる混合溶媒(混合体積比3:3:4)に、電解質であるLiPFを1.0mol/Lの割合で溶解させて基本電解液とした。さらにかかる基本電解液に、添加剤として3-フェニル-n-プロピルアセテート1.0質量%とモノフルオロエチレンカーボネート(以下、適宜、「MFEC」という)1.0質量%を添加して実施例1-1の非水系電解液を調製した。
[非水系電解液二次電池の製造]
 上記の正極、負極、及びポリエチレン製セパレータを、負極、セパレータ、正極、セパレータ、負極の順に積層した。こうして得られた電池要素を筒状のアルミニウムラミネートフィルムで包み込み、前述の非水系電解液を注入した後で真空封止し、シート状の非水系電解液二次電池を作製した。更に、電極間の密着性を高めるために、ガラス板でシート状電池を挟んで加圧した。
[初期容量評価試験]
 25℃の恒温槽中、0.2Cに相当する電流で4.1Vまで定電流-定電圧充電(以下適宜、「CCCV充電」という)した後、0.2Cで3Vまで放電した。これを3回繰り返した。次いで、0.2Cで4.2VまでCCCV充電(0.05Cカット)した後、0.2Cで3Vまで再度放電した。さらに0.2Cで4.2VまでCCCV充電(0.05Cカット)した後、1.0Cで3Vまで再度放電し、初期ハイレート容量とした。電池の初期容量評価終了後、電池をエタノール浴中に浸して質量を測定し、容量評価試験前後の質量変化から発生したガス量を求めた。これを初期ガス量とする。
 ここで、1Cとは電池の基準容量を1時間で放電する電流値を表し、例えば、0.2Cとはその1/5の電流値を表す。
[高温保存特性評価試験]
 初期容量評価試験を行った後の非水系電解液電池を、再度、0.2Cで4.2VまでCCCV充電(0.05Cカット)を行った後、85℃、24時間の条件で高温保存を行った。電池を十分に冷却させた後、エタノール浴中に浸して質量を測定し、保存前後の質量変化から発生したガス量を求めた。これを保存ガス量とした。次に、25℃において0.2Cで3Vまで放電させた。その後、0.2Cで4.2VまでCCCV充電(0.05Cカット)を行い、0.2Cで3Vまで放電させ、高温保存特性試験後の0.2C放電容量を測定し、これを保存後0.2C容量とした。
 上記作製した非水系電解液二次電池を用いて、初期容量評価試験ならびに高温保存特性評価試験を実施した。評価結果を表1に示す。
<実施例1-2>
 添加剤として3-フェニル-n-プロピルアセテート1.0質量%とリチウムビス(オキサラト)ボレート(以下、適宜、「LiBOB」という)1.0質量%を添加した他は実施例1-1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
<実施例1-3>
 添加剤として3-フェニル-n-プロピルアセテート1.0質量%とLiPO0.5質量%を添加した他は実施例1-1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
<実施例1-4>
 添加剤として3-フェニル-n-プロピルアセテート1.0質量%とヘキサメチレンジイソシアネート(以下、適宜、「HMDI」という)0.5質量%を添加した他は実施例1-1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
<実施例1-5>
 添加剤として3-フェニル-n-プロピルアセテート1.0質量%とMFEC 1.0質量%とLiBOB 1.0質量%とHMDI 1.0質量%を添加した他は実施例1-1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
<実施例1-6>
 添加剤としてエチルフェノキシプロピオネート1.0質量%とMFEC 1.0質量%とLiBOB 1.0質量%とHMDI 1.0質量%を添加した他は実施例1-1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
<比較例1-1>
 添加剤を添加しなかった他は実施例1-1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
<比較例1-2>
 添加剤として3-フェニル-n-プロピルアセテート1.0質量%を添加した他は実施例1-1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
<比較例1-3>
 添加剤としてMFEC 1.0質量%を添加した他は実施例1-1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
<比較例1-4>
 添加剤としてLiBOB 1.0質量%を添加した他は実施例1-1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
<比較例1-5>
 添加剤としてLiPO 0.5質量%を添加した他は実施例1-1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
<比較例1-6>
 添加剤としてHMDI 0.5質量%を添加した他は実施例1-1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
<比較例1-7>
 添加剤としてMFEC 1.0質量%とLiBOB 1.0質量%とHMDI 1.0質量%を添加した他は実施例1-1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
<比較例1-8>
 添加剤として3-フェニル-n-プロピルアセテート1.0質量%とビニレンカーボネート(以下、適宜、「VC」という)1.0質量%を添加した他は実施例1-1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
<比較例1-9>
 添加剤としてシクロヘキシルベンゼン1.0質量%とMFEC 1.0質量%とLiBOB 1.0質量%とHMDI 1.0質量%を添加した他は実施例1-1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
 表1より、本発明にかかる実施例1-1~1-6の非水系電解液を用いると、添加剤を用いていない場合(比較例1-1)に比べ、初期ハイレート容量、保存後0.2C容量ならびに保存ガス量に優れていることが分かる。
 また、(I)群の化合物が単独で添加されている場合(比較例1-2)には、初期ハイレート容量の若干の向上は見られるものの、保存後0.2C容量、及び保存ガス量が悪化するため、不十分である。
 また、(II)群の化合物が単独で添加されている場合(比較例1-2~1-7)には、一部初期ハイレート容量、保存後0.2C容量または保存ガス量の向上効果が見られるものの、その効果は小さく、不十分であることがわかる。
 さらに、(I)群または(II)群に含まれない化合物を用いた場合も(比較例1-8及び1-9)、初期ハイレート容量、保存後0.2C容量および保存ガス量の向上効果が不十分であることがわかる。
 このことから、(I)群の化合物、及び(II)群の化合物を同時に用いることで、特異的な特性向上効果を確認することができる。
<実験2>
<実施例2-1>
<試験操作の説明>
[正極の製造]
 正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)90質量%と、導電材としてカーボンブラック7質量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)3質量%とを、N-メチルピロリドン溶媒中で、ディスパーザーで混合してスラリー化した。これをアルミニウム箔の両面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして正極とした。
[負極の製造]
 負極活物質として非晶質被覆黒鉛粉末、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)、結着材としてスチレンブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレンブタジエンゴムの濃度50質量%)を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。このスラリーを銅箔の片面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして負極とした。なお、乾燥後の負極において、非晶質被覆黒鉛:カルボキシメチルセルロースナトリウム:スチレンブタジエンゴム=97.5:1.5:1の質量比となるように作製した。
[非水系電解液の調製]
 乾燥アルゴン雰囲気下、EC、EMCおよびDMCからなる混合溶媒(混合体積比3:3:4)に、電解質であるLiPFを1.0mol/Lの割合で溶解させて基本電解液とした。さらにかかる基本電解液に、添加剤として3-フェニル-n-プロピルアセテート4.0質量%と1,3-プロパンスルトン(以下、適宜、「PS」という)1.0質量%を添加して実施例2-1の非水系電解液を調製した。
[非水系電解液二次電池の製造]
 上記の正極、負極、及びポリプロピレン製セパレータを、負極、セパレータ、正極の順に積層した。こうして得られた電池要素を袋状のアルミニウムラミネートフィルムで包み込み、前述の非水系電解液を注入した後で真空封止し、シート状の非水系電解液二次電池を作製した。更に、電極間の密着性を高めるために、ガラス板でシート状電池を挟んで加圧した。
[初期コンディショニング]
 25℃の恒温槽中、1/3Cに相当する電流で4.1VまでCCCV充電(0.05Cカット)した後、0.3Cで3Vまで放電した。これを3回繰り返し行なった。次いで、1/3Cで4.2VまでCCCV充電(0.05Cカット)した後、1/3CCで3Vまで再度放電し、電池の初期コンディショニングを行った。
[過充電特性評価試験]
 初期コンディショニングの終了した電池を、再度25℃において1/3Cの定電流で4.2VまでCCCV充電(0.05Cカット)した後、エタノール浴中に浸して体積を測定した。その後、45℃において1C電流を0.8時間印加した。電池を十分に冷却させた後、エタノール浴中に浸して体積を測定し、過充電特性評価試験の前後の体積変化から発生した過充電ガス量を求めた。
 なお、過充電ガス量が多いほど、過充電等の異常により内圧が異常に上昇したときにこれを感知して安全弁を作動させる電池では、安全弁を早めに作動させることができる。
 上記作製した非水系電解液二次電池を用いて、過充電特性評価試験を実施した。評価結果を表2に示す。
<実施例2-2>
 添加剤として3-フェニル-n-プロピルアセテート4.0質量%と、LiBF 0.5質量%を添加した他は実施例2-1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
<実施例2-3>
 添加剤として3-フェニル-n-プロピルアセテート4.0質量%と、フルオロスルホン酸リチウム(FSOLi)0.25質量%を添加した他は実施例2-1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
<実施例2-4>
 添加剤として3-フェニル-n-プロピルアセテート4.0質量%と、ヘキサメチルジシラン(以下、適宜、「HMDS」という)0.5質量%を添加した他は実施例2-1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
<比較例2-1>
 添加剤を添加しなかった他は実施例2-1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
<比較例2-2>
 添加剤として3-フェニル-n-プロピルアセテート4.0質量%を添加した他は実施例2-1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
<比較例2-3>
 添加剤としてPS 1.0質量%を添加した他は実施例2-1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
<比較例2-4>
 添加剤としてLiBF 0.5質量%を添加した他は実施例2-1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
<比較例2-5>
 添加剤としてフルオロスルホン酸リチウム(FSOLi)0.25質量%を添加した他は実施例2-1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
<比較例2-6>
 添加剤としてHMDS 0.5質量%を添加した他は実施例2-1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 表2より、本発明にかかる実施例2-1~2-4の非水系電解液を用いると、添加剤を用いていない場合(比較例2-1)に比べ、過充電ガス量に優れていることが分かる。
 また、(I)群の化合物が単独で添加されている場合(比較例2-2)には、過充電ガス量の増加は見られるものの、その量は少なく、過充電特性としては不十分であることがわかる。
 また、(II)群の化合物が単独で添加されている場合(比較例2-3~2-6)には、過充電ガス量が減少してしまい、過充電特性としては不十分であることがわかる。
 このことから、(I)群の化合物、及び(I)群の化合物を同時に用いることで、特異的な過充電特性向上効果を確認することができ、電池安全性に著しく優れていることがわかる。
<実験3>
<実施例3-1>
<試験操作の説明>
[正極の製造]
 正極活物質としてコバルト酸リチウム(LiCoO)97質量%と、導電材としてアセチレンブラック1.5質量%と、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)1.5質量%とを、N-メチルピロリドン溶媒中で、ディスパーザーで混合してスラリー化した。これを厚さ21μmのアルミニウム箔の両面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして正極とした。
[負極の製造]
 負極活物質として天然黒鉛粉末の混合物、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)、結着材としてスチレンブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレンブタジエンゴムの濃度50質量%)を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。このスラリーを厚さ12μmの銅箔の片面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして負極とした。なお、乾燥後の負極において、天然黒鉛:カルボキシメチルセルロースナトリウム:スチレンブタジエンゴム=100:1:1の質量比となるように作製した。
[非水系電解液の調製]
 乾燥アルゴン雰囲気下、MFEC、DMCからなる混合溶媒(混合体積比3:7)に、電解質であるLiPFを1.0mol/Lの割合で溶解させて基本電解液とした。さらにかかる基本電解液に、添加剤として3-フェニル-n-プロピルアセテート2.0質量%とアジポニトリル(以下、適宜、「AdpCN」という)1.0質量%を添加して実施例3-1の非水系電解液を調製した。
[非水系電解液二次電池の製造]
 上記の正極、負極、及びポリエチレン製セパレータを、負極、セパレータ、正極、セパレータ、負極の順に積層した。こうして得られた電池要素を袋状のアルミニウムラミネートフィルムで包み込み、前述の非水系電解液を注入した後で真空封止し、シート状の非水系電解液二次電池を作製した。更に、電極間の密着性を高めるために、ガラス板でシート状電池を挟んで加圧した。
[初期容量評価試験]
 非水系電解液電池を、ガラス板で挟んで加圧した状態で、25℃において、0.05Cに相当する電流で6時間定電流充電した後、0.2Cで3.0Vまで定電流放電を行った。その後、0.2Cに相当する電流で4.1VまでCC-CV充電(0.05Cカット)した後、0.2Cの定電流で3Vまで放電した。次いで、0.2Cで4.33VまでCCCV充電(0.05Cカット)した後、0.2Cで3Vまで再度放電し、初期容量を求めた。
[過充電特性評価試験]
 初期容量評価試験の終了した電池を、再度25℃において0.2Cの定電流で4.33VまでCCCV充電した後、エタノール浴中に浸して体積を測定した。その後、45℃において0.2C電流を2.5時間印加した。電池を十分に冷却させた後、エタノール浴中に浸して体積を測定し、過充電特性評価試験の前後の体積変化から発生した過充電ガス量を求めた。
 上記作製した非水系電解液二次電池を用いて、初期容量評価試験ならびに過充電特性評価試験を実施した。評価結果を表3示す。
<比較例3-1>
 添加剤としてAdpCN 1.0質量%を添加した他は実施例3-1と同様にして評価した。結果を表3に示す。
<実施例3-2>
 添加剤として3-フェニル-n-プロピルアセテート 2.0質量%を添加した他は実施例3-1と同様にして評価した。結果を表3に示す。
<比較例3-2>
 添加剤を添加しなかった他は実施例3-1と同様にして評価した。結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 表3より、(II)群の化合物として、AdpCNに代表されるシアノ基を有する化合物を(I)群の化合物と併せて用いることで(実施例3-1)、(II)群の化合物が単独で添加されている場合(比較例3-1)に比べ、過充電ガス量に優れていることが分かる。
 また、実験3ではMFECを非水溶媒として用いている。そのため、実施例3-2においても、比較例3-2に比べて過充電ガス量に優れていることが分かる。
 ここで、実施例3-1と3-2の過充電ガス量を比べてみると、実施例3-1の方がその増加量が多く、過充電特性として優れた効果を奏している。
 このことから、(II)群の化合物としてシアノ基を有する化合物を(I)群の化合物と併せて用いることで、特異的な過充電特性向上効果を確認することができ、電池安全性に著しく優れていることがわかる。
<実験4>
<実施例4-1>
<試験操作の説明>
[正極の製造]
 正極活物質としてコバルト酸リチウム(LiCoO)97質量%と、導電材としてアセチレンブラック1.5質量%と、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)1.5質量%とを、N-メチルピロリドン溶媒中で、ディスパーザーで混合してスラリー化した。これを厚さ21μmのアルミニウム箔の両面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして正極とした。
[負極の製造]
 負極活物質として非晶質被覆黒鉛粉末、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン、結着材としてスチレンブタジエンゴムの水性ディスパージョンを加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。このスラリーを厚さ10μmの銅箔の片面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして負極とした。なお、乾燥後の負極において、非晶質被覆黒鉛:カルボキシメチルセルロースナトリウム:スチレンブタジエンゴム=98:1:1の質量比となるように作製した。
[非水系電解液の調製]
 乾燥アルゴン雰囲気下、EC、EMCおよびDMCからなる混合溶媒(混合体積比3:3:4)に、電解質であるLiPFを1.0mol/Lの割合で溶解させて基本電解液とした。さらにかかる基本電解液に、添加剤としてエチルフェノキシプロピオネート0.5質量%とMFEC 2.0質量%を添加して実施例4-1の非水系電解液を調製した。
[非水系電解液二次電池の製造]
 上記の正極、負極、及びポリエチレン製セパレータを、乾燥アルゴン雰囲気下で正極、セパレータ、負極の順に積層し、得られた電池要素をコイン状のSUS製容器に入れ、前述の非水系電解液を注入した後でカシメて封止し、コイン状の非水系電解液二次電池を作製した。
[初期容量評価試験]
 25℃の恒温槽中、0.2Cに相当する電流で4.1VまでCCCV充電(0.05Cカット)した後、0.2Cで3Vまで放電した。これを3回繰り返し行なった。次いで、0.2Cで4.2VまでCCCV充電(0.05Cカット)した後、0.2Cで3Vまで再度放電し、初期0.2C容量を求めた。さらに0.2Cで4.2VまでCCCV充電(0.05Cカット)した後、1.0Cで3Vまで再度放電し、初期ハイレート容量を求めた。
 上記作製した非水系電解液二次電池を用いて、初期容量評価試験を実施した。評価結果を表4示す。
<実施例4-2>
 添加剤として2-フェニルエチルアセテート0.5質量%と、MFEC 2.0質量%を添加した他は実施例4-1と同様にして評価した。結果を表4に示す。
<比較例4-1>
 添加剤としてMFEC 2.0質量%を添加した他は実施例4-1と同様にして評価した。結果を表4に示す。
<比較例4-2>
 添加剤としてベンジルアセテート0.5質量%と、MFEC 2.0質量%を添加した他は実施例4-1と同様にして評価した。結果を表4に示す。
<比較例4-3>
 添加剤として1,3-ジアセトキシベンゼン0.5質量%と、MFEC 2.0質量%を添加した他は実施例4-1と同様にして評価した。結果を表4に示す。
<比較例4-4>
 添加剤としてp-クレジルアセテート0.5質量%と、MFEC 2.0質量%を添加した他は実施例4-1と同様にして評価した。結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
 表4より、本発明にかかる実施例4-1及び4-2の非水系電解液を用いると、(II)群の化合物が単独で添加されている場合(比較例4-1)に比べ、初期0.2C容量ならびに初期ハイレート容量に優れていることが分かる。
 また、(I)群の化合物に含まれないベンジルアセテート(前記一般式(1)中、j=1、k=0)、1,3-ジアセトキシベンゼン(前記一般式(1)中、j=0、k=0)またはp-クレジルアセテート(前記一般式(1)中、j=0、k=0)と(II)群の化合物を同時に用いた場合、初期0.2C容量ならびに初期ハイレート容量を同時に向上させることはできず、不十分であることがわかる。この要因については、上述したように化合物における-O-CO-R基とベンゼン環の空軌道が重なり合ってしまい、負極で還元副反応を起こすことで電池容量のロスならびに高抵抗な被膜を生じてしまったためと考えられる。
 このことから、(I)群の化合物、及び(II)群の化合物を同時に用いることで、特異的な初期容量向上効果を確認することができる。
 本発明の非水系電解液によれば、初期ハイレート特性が高く、かつ非水系電解液電池の高温保存時における容量劣化やセル膨れを改善できる。そのため、本発明の非水系電解液及びこれを用いた非水系電解液電池は、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、例えば、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、自動車、バイク、原動機付自転車、自転車、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、電動工具、ストロボ、カメラ、負荷平準化用電源、自然エネルギー貯蔵電源等が挙げられる。

Claims (6)

  1.  電解質および非水溶媒を含む非水系電解液において、
    (I)下記一般式(1)で表される芳香族カルボン酸エステル化合物と、
    (II)フッ素原子を有する環状カーボネート化合物、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、ホウ酸塩、フルオロスルホン酸塩、SO基を有する化合物、シアノ基を有する化合物、イソシアネート基を有する化合物、シュウ酸塩、Si含有化合物、並びに一般式(1)以外の芳香族化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物とを含有することを特徴とする非水系電解液。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (一般式(1)中、Aは-Rまたは-ORであり、Rは置換基を有していてもよい炭素数10以下の炭化水素基である。Aは置換基を有していてもよいアリール基である。jおよびkはそれぞれ独立した0以上の整数であり、jまたはkのいずれかが1以上の整数である。k≧1の場合Aは-ORであり、k=0の場合Aは-Rである。ただし、j=1かつk=0の場合は除く。)
  2.  前記(II)の化合物が、下記(i)~(vii)の少なくとも1つを満たす、請求項1に記載の非水系電解液。
    (i)前記フッ素原子を有する環状カーボネートが、フッ素化エチレンカーボネートである。
    (ii)SO基を有する化合物が、鎖状スルホン酸エステル、環状スルホン酸エステル、鎖状硫酸エステル、環状硫酸エステル、鎖状亜硫酸エステル並びに環状亜硫酸エステルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である。
    (iii)前記シアノ基を有する化合物が、少なくとも2つのシアノ基を有する化合物である。
    (iv)前記イソシアネート基を有する化合物が、少なくとも2つのイソシアネート基を有する化合物である。
    (v)前記シュウ酸塩が、一般式(2)で表される金属塩である。
    (vi)前記Si含有化合物が、一般式(3)で表される化合物である。
    (vii)前記一般式(1)以外の芳香族化合物が、ハロゲン化芳香族化合物または芳香族炭化水素化合物である。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (一般式(2)中、Mは周期表における1族、2族及びアルミニウム(Al)から選択される元素であり、Mは遷移金属、周期表の13族、14族、及び15族から選択される元素であり、Rはハロゲン、炭素数1~11のアルキル基、及び炭素数1~11のハロゲン置換アルキル基から選択される基であり、a及びbは正の整数であり、cは0または正の整数であり、dは1~3の整数である。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (一般式(5)中、R、RおよびRは水素原子、ハロゲン原子または炭素数10以下の炭化水素基を表し、Xは、酸素原子、窒素原子並びにケイ素原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの原子を含む有機基を表す。)
  3.  前記非水系電解液において、非水溶媒がフッ素原子を有する環状カーボネート以外の環状カーボネートおよび鎖状カーボネートを含み、
     さらに非水系電解液中の、前記(I)群の化合物の合計含有量が0.001質量%以上10質量%以下および/または前記(II)群の化合物の合計含有量が0.001質量%以上20質量%以下である、請求項1または2に記載の非水系電解液。
  4.  前記一般式(1)中、jまたはkのいずれかが2以上の整数である、請求項1乃至3いずれか1項に記載の非水系電解液。
  5.  さらに炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネートを含有する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の非水系電解液。
  6.  リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極及び正極、並びに非水系電解液を含む非水系電解液電池であって、該非水系電解液が請求項1乃至5のいずれか1項に記載の非水系電解液であることを特徴とする非水系電解液電池。
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