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JP2023146966A - Nonaqueous secondary battery and production method thereof - Google Patents

Nonaqueous secondary battery and production method thereof Download PDF

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JP2023146966A
JP2023146966A JP2022054437A JP2022054437A JP2023146966A JP 2023146966 A JP2023146966 A JP 2023146966A JP 2022054437 A JP2022054437 A JP 2022054437A JP 2022054437 A JP2022054437 A JP 2022054437A JP 2023146966 A JP2023146966 A JP 2023146966A
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JP
Japan
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secondary battery
discharge
negative electrode
positive electrode
aqueous
Prior art date
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Pending
Application number
JP2022054437A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
喜大 山本
Yoshimoto Yamamoto
直樹 松岡
Naoki Matsuoka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
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Publication date
Application filed by Asahi Kasei Corp filed Critical Asahi Kasei Corp
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Abstract

Figure 2023146966000001

【課題】50℃サイクル試験後の容量維持率の高いアセトニトリル含有非水系二次電池を提供する。
【解決手段】正極と負極と非水系電解液とを備える非水系二次電池であって、非水系電解液が、アセトニトリルを含む非水系溶媒と、リチウム塩と、一般式(1)で表されるスルホン化合物と、を含み、スルホン化合物の含有量が非水系電解液の全量に対して、0.1質量%以上3質量%以下であり、25℃における前記非水系電解液のイオン伝導度が12mS/cm以上であり、(放電開始後10秒間の電圧変化)/(放電開始後10秒間の放電電流値)で表される10秒放電DCIRについて、(85℃貯蔵後10秒放電DCIR)/(85℃貯蔵前10秒放電DCIR)で表される85℃及び12時間の貯蔵前後での変化率が0超え1.3以下である。

Figure 2023146966000010

【選択図】図1

Figure 2023146966000001

The present invention provides an acetonitrile-containing nonaqueous secondary battery that has a high capacity retention rate after a 50°C cycle test.
[Solution] A non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, the non-aqueous electrolyte comprising a non-aqueous solvent containing acetonitrile, a lithium salt, and a general formula (1). a sulfone compound, the content of the sulfone compound is 0.1% by mass or more and 3% by mass or less based on the total amount of the nonaqueous electrolyte, and the ionic conductivity of the nonaqueous electrolyte at 25°C is 12 mS/cm or more, and the 10-second discharge DCIR expressed as (voltage change for 10 seconds after the start of discharge)/(discharge current value for 10 seconds after the start of discharge), (10-second discharge DCIR after storage at 85°C)/ The rate of change before and after storage at 85°C and 12 hours expressed as (10 seconds discharge DCIR before storage at 85°C) is more than 0 and 1.3 or less.

Figure 2023146966000010

[Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、非水系二次電池及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a non-aqueous secondary battery and a method for manufacturing the same.

リチウムイオン二次電池はモバイル機器向けに広く用いられてきたが、近年、自動車の電動化という世界的潮流の中、電気自動車向け電源としての用途が主流となってきている。車載用電池として用いられるにあたり、エネルギー密度の向上、及び長期サイクル性能だけでなく、高温耐久性、低温充放電特性といった、幅広い特性が求められている。このような中、高イオン導電性を有する電解液を用いること、安定した電極保護膜を形成する添加剤を電解液に加えること等により、前述の幅広い要求性能に対応する技術がいくつか報告されている。 Lithium-ion secondary batteries have been widely used in mobile devices, but in recent years, with the global trend toward electrification of automobiles, their use as a power source for electric vehicles has become mainstream. To be used as an automotive battery, a wide range of characteristics are required, including not only improved energy density and long-term cycle performance, but also high-temperature durability and low-temperature charge/discharge characteristics. Under these circumstances, several technologies have been reported that address the wide range of performance requirements mentioned above, such as by using an electrolytic solution with high ionic conductivity and adding additives to the electrolytic solution that form a stable electrode protective film. ing.

例えば、特許文献1には、高イオン伝導性のアセトニトリル電解液によって厚膜電極で作動する非水系二次電池が開示されている。また、複数の電極保護用添加剤を組み合わせることによって、SEI(Solid Electrolyte Interface)を強化するための方法が報告されている。同様に、特許文献2でも、特定の有機リチウム塩によってSEIが強化され、高イオン伝導性電解液の分解が抑制されることを報告している。特許文献3では、ビニレンカーボネートを含む非水系電解液にスルホン系添加剤を加えることによって、保存特性とサイクル性能に優れた非水系二次電池を得ることが記述されている。 For example, Patent Document 1 discloses a nonaqueous secondary battery that operates with thick film electrodes using a highly ionic conductive acetonitrile electrolyte. Furthermore, a method for strengthening SEI (Solid Electrolyte Interface) by combining a plurality of electrode protection additives has been reported. Similarly, Patent Document 2 also reports that a specific organic lithium salt enhances SEI and suppresses decomposition of a highly ionic conductive electrolyte. Patent Document 3 describes that a nonaqueous secondary battery with excellent storage characteristics and cycle performance can be obtained by adding a sulfone additive to a nonaqueous electrolyte containing vinylene carbonate.

また特許文献4には、カーボネート系電解液にフェニル基を持つスルホン化合物を加えることで、サイクル特性、低温性能などに優れた非水系二次電池が得られることが示されている。 Moreover, Patent Document 4 shows that a non-aqueous secondary battery with excellent cycle characteristics, low-temperature performance, etc. can be obtained by adding a sulfone compound having a phenyl group to a carbonate-based electrolyte.

国際公開第2013/062056号International Publication No. 2013/062056 国際公開第2012/057311号International Publication No. 2012/057311 国際公開第2021/049648号International Publication No. 2021/049648 特開2000-133305号公報Japanese Patent Application Publication No. 2000-133305

特許文献1~3のようなアセトニトリル含有電解液は、イオン伝導性は良好なものの、条件によっては、50℃といった高温貯蔵後のサイクル特性に課題がある可能性があった。 Although acetonitrile-containing electrolytes such as those disclosed in Patent Documents 1 to 3 have good ionic conductivity, depending on the conditions, there may be a problem with cycle characteristics after storage at a high temperature such as 50°C.

特許文献4のようなカーボネート系電解液ではアセトニトリルのような高イオン伝導性の溶媒を含まないことからイオン伝導度が十分でない、という課題があった。 The problem with the carbonate electrolyte solution as disclosed in Patent Document 4 is that it does not have sufficient ionic conductivity because it does not contain a highly ionic conductive solvent such as acetonitrile.

本発明の課題は、50℃サイクル試験後の容量維持率の高いアセトニトリル含有非水系二次電池及びその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an acetonitrile-containing nonaqueous secondary battery that has a high capacity retention rate after a 50°C cycle test, and a method for manufacturing the same.

本発明は上記事情を鑑みてなされており、検討の結果、以下の構成要素を具備することによって上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and as a result of study, it has been found that the above problems can be solved by providing the following components, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の一態様は下記のとおりのものである。
[1]
正極と負極と非水系電解液とを備える非水系二次電池であって、
前記非水系電解液が、アセトニトリルを含む非水系溶媒と、リチウム塩と、
下記一般式(1):

Figure 2023146966000002
{式中、R及びRはそれぞれ独立して、ハロゲン基、又はハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基を示す。)で表されるスルホン化合物と、を含み、
前記スルホン化合物の含有量が前記非水系電解液の全量に対して、0.1質量%以上3質量%以下であり、
25℃における前記非水系電解液のイオン伝導度が12mS/cm以上30mS/cm以下でありであり、
下記式(1-1):
10秒放電DCIR=(放電開始後10秒間の電圧変化)/(放電開始後10秒間の放電電流値) ・・・式(1-1)
で表される10秒放電DCIRについて、85℃及び12時間の貯蔵前後での下記式(1-2):
10秒放電DCIR変化率=(85℃貯蔵後10秒放電DCIR)/(85℃貯蔵前10秒放電DCIR) ・・・式(1-2)
で表される10秒放電DCIR変化率が0超え1.3以下である、
非水系二次電池。
[2]
前記非水系溶媒の全量に対してビニレンカーボネートが2体積%未満である、[1]に記載の非水系二次電池。
[3]
前記非水系電解液中の非水系溶媒の全量に対して、前記アセトニトリルの含有量が20~60体積%である、[1]又は[2]に記載の非水系二次電池。
[4]
前記リチウム塩がリチウム含有イミド塩と六フッ化リン酸リチウム(LiPF)からなる群から選ばれる少なくとも一種である、[1]~[3]のいずれか1項に記載の非水系二次電池。
[5]
前記一般式(1)で示されるスルホン化合物としてジフェニルスルホンを含む、[1]~[4]のいずれか1項に記載の非水系二次電池。
[6]
前記正極は、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有し、前記負極は、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料と、金属リチウムと、からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する、[1]~[5]のいずれか1項に記載の非水系二次電池。
[7]
前記正極活物質がリチウムと遷移金属の複合酸化物であり、負極活物質が黒鉛である、[6]に記載の非水系二次電池。
[8]
[1]~[7]のいずれか1項に記載の非水系二次電池の製造方法であって、
1時間で設定容量を放電できる電流量を1Cとした時に、0.1C以上の充電速度で初回充電を行う工程を有する、非水系二次電池の製造方法。 That is, one embodiment of the present invention is as follows.
[1]
A non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte,
The non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous solvent containing acetonitrile, a lithium salt,
General formula (1) below:
Figure 2023146966000002
{In the formula, R 1 and R 2 each independently represent a halogen group or an alkyl group optionally substituted with a halogen atom. ) a sulfone compound represented by
The content of the sulfone compound is 0.1% by mass or more and 3% by mass or less with respect to the total amount of the nonaqueous electrolyte,
The ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte at 25° C. is 12 mS/cm or more and 30 mS/cm or less,
The following formula (1-1):
10 seconds discharge DCIR = (voltage change for 10 seconds after the start of discharge) / (discharge current value for 10 seconds after the start of discharge) ...Formula (1-1)
Regarding the 10-second discharge DCIR expressed by the following formula (1-2) before and after storage at 85°C and 12 hours:
10-second discharge DCIR change rate = (10-second discharge DCIR after storage at 85°C)/(10-second discharge DCIR before storage at 85°C) ...Formula (1-2)
The 10-second discharge DCIR change rate expressed by is more than 0 and less than 1.3,
Non-aqueous secondary battery.
[2]
The nonaqueous secondary battery according to [1], wherein vinylene carbonate is less than 2% by volume based on the total amount of the nonaqueous solvent.
[3]
The non-aqueous secondary battery according to [1] or [2], wherein the content of the acetonitrile is 20 to 60% by volume with respect to the total amount of the non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte.
[4]
The nonaqueous secondary battery according to any one of [1] to [3], wherein the lithium salt is at least one selected from the group consisting of a lithium-containing imide salt and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). .
[5]
The non-aqueous secondary battery according to any one of [1] to [4], which contains diphenyl sulfone as the sulfone compound represented by the general formula (1).
[6]
The positive electrode contains one or more materials selected from the group consisting of materials capable of inserting and releasing lithium ions as a positive electrode active material, and the negative electrode contains and releasing lithium ions as a negative electrode active material. The non-aqueous secondary battery according to any one of [1] to [5], which contains one or more materials selected from the group consisting of a material capable of oxidation, and metallic lithium.
[7]
The non-aqueous secondary battery according to [6], wherein the positive electrode active material is a composite oxide of lithium and a transition metal, and the negative electrode active material is graphite.
[8]
The method for manufacturing a non-aqueous secondary battery according to any one of [1] to [7],
A method for manufacturing a non-aqueous secondary battery, comprising the step of initially charging at a charging rate of 0.1C or more, where 1C is the amount of current that can discharge a set capacity in 1 hour.

本発明によれば、50℃サイクル試験後の容量維持率の高いアセトニトリル含有非水系二次電池及びその製造方法を提供することができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、ジフェニルスルホン置換体の添加によって高温下でも十分な負極保護機能があり、高温貯蔵後の50℃サイクル試験においてサイクル初期の容量維持率が安定しており、かつ容量維持率の高い非水系二次電池及びその製造方法を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an acetonitrile-containing nonaqueous secondary battery with a high capacity retention rate after a 50°C cycle test, and a method for manufacturing the same.
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, there is a sufficient negative electrode protection function even at high temperatures due to the addition of the diphenylsulfone substituted product, and the capacity retention rate at the initial stage of the cycle is stable in a 50°C cycle test after high-temperature storage. Furthermore, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery with a high capacity retention rate and a method for manufacturing the same.

本実施形態の非水系二次電池の一例を概略的に示す平面図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing an example of a non-aqueous secondary battery according to the present embodiment. 図1のA-A線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。なお、本明細書において「~」を用いて記載される数値範囲は、その前後に記載される数値を含む。本明細書において、段階的な記載の数値範囲における、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載における数値範囲の上限値又は下限値に置き換えることができる。本明細書において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に記載の値に置き換えることもできる。図面の各部における、縮尺、形状及び長さは、明確性を更に図るため誇張して示されている場合がある。 Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as "this embodiment") will be described in detail. In addition, in this specification, a numerical range described using "~" includes the numerical values described before and after it. In this specification, the upper limit value or lower limit value described in a certain numerical range in a numerical range described in a stepwise manner can be replaced with the upper limit value or lower limit value of a numerical range in another stepwise description. In this specification, the upper limit value or lower limit value described in a certain numerical range can also be replaced with the value described in the Examples. The scale, shape, and length of parts of the drawings may be exaggerated for added clarity.

本実施形態の一態様は、
正極と負極と非水系電解液とを備える非水系二次電池であって、
非水系電解液が、アセトニトリルを含む非水系溶媒と、リチウム塩と、
下記一般式(1):

Figure 2023146966000003
{式中、R及びRはそれぞれ独立して、ハロゲン基、又はハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基を示す。)で表されるスルホン化合物と、を含み、
スルホン化合物の含有量が非水系電解液の全量に対して、0.1質量%以上3質量%以下であり、
25℃における非水系電解液のイオン伝導度が12mS/cm以上30mS/cm以下であり、
下記式(1-1):
10秒放電DCIR=(放電開始後10秒間の電圧変化)/(放電開始後10秒間の放電電流値) ・・・式(1-1)
で表される10秒放電DCIRについて、85℃及び12時間の貯蔵前後での下記式(1-2):
10秒放電DCIR変化率=(85℃貯蔵後10秒放電DCIR)/(85℃貯蔵前10秒放電DCIR) ・・・式(1-2)
で表される10秒放電DCIR変化率が0超え1.3以下である、非水系二次電池である。
これによれば、50℃サイクル試験後の容量維持率の高いアセトニトリル含有非水系二次電池を提供することができる。
<非水系二次電池>
本実施形態の非水系二次電池は、正極及び負極と共に上記非水系電解液を備える二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池であってよく、より具体的には、図1に概略的に平面図を、かつ図2に概略的に断面図を示すリチウムイオン電池であってよい。図1、2に示されるリチウムイオン電池100は、セパレータ170と、そのセパレータ170を両側から挟む正極150と負極160と、更にそれら(セパレータ170、正極150及び負極160)の積層体を挟む正極リード体130(正極150に接続)と、負極リード体140(負極160に接続)と、それらを収容する電池外装110とを備える。正極150とセパレータ170と負極160とを積層した積層体は、本実施形態に係る非水系電解液に含浸されている。 One aspect of this embodiment is
A non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte,
The non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous solvent containing acetonitrile, a lithium salt,
General formula (1) below:
Figure 2023146966000003
{In the formula, R 1 and R 2 each independently represent a halogen group or an alkyl group optionally substituted with a halogen atom. ) a sulfone compound represented by
The content of the sulfone compound is 0.1% by mass or more and 3% by mass or less with respect to the total amount of the nonaqueous electrolyte,
The ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte at 25°C is 12 mS/cm or more and 30 mS/cm or less,
The following formula (1-1):
10 seconds discharge DCIR = (voltage change for 10 seconds after the start of discharge) / (discharge current value for 10 seconds after the start of discharge) ...Formula (1-1)
Regarding the 10-second discharge DCIR expressed by the following formula (1-2) before and after storage at 85°C and 12 hours:
10-second discharge DCIR change rate = (10-second discharge DCIR after storage at 85°C)/(10-second discharge DCIR before storage at 85°C) ...Formula (1-2)
This is a non-aqueous secondary battery whose 10-second discharge DCIR change rate expressed by is greater than 0 and less than or equal to 1.3.
According to this, it is possible to provide an acetonitrile-containing nonaqueous secondary battery that has a high capacity retention rate after a 50° C. cycle test.
<Nonaqueous secondary battery>
The non-aqueous secondary battery of this embodiment is a secondary battery that includes the above-mentioned non-aqueous electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, and may be a lithium ion battery, for example, and more specifically, as shown schematically in FIG. It may be a lithium ion battery, shown in plan view and schematically in cross-section in FIG. The lithium ion battery 100 shown in FIGS. 1 and 2 includes a separator 170, a positive electrode 150 and a negative electrode 160 sandwiching the separator 170 from both sides, and a positive electrode lead sandwiching a stack of these (separator 170, positive electrode 150, and negative electrode 160). The battery includes a body 130 (connected to the positive electrode 150), a negative electrode lead body 140 (connected to the negative electrode 160), and a battery exterior 110 that houses them. A laminate in which the positive electrode 150, the separator 170, and the negative electrode 160 are stacked is impregnated with the non-aqueous electrolyte according to this embodiment.

<1.非水系電解液>
本実施形態における「非水系電解液」とは、アセトニトリルを含む非水系溶媒と、リチウム塩と、所定のスルホン化合物と、を含有する非水系電解液を指す。本実施形態に係る非水系電解液は、水分を極力含まないことが好ましいが、本発明の課題解決を阻害しない範囲であれば、ごく微量の水分を含有してよい。そのような水分の含有量は、非水系電解液の全量当たりの量として水が1質量%以下であり、また、300質量ppm以下であり、好ましくは200質量ppm以下である。非水系電解液については、本発明の課題解決を達成するための構成を具備していれば、その他の構成要素については、リチウムイオン電池に用いられる既知の非水系電解液における構成材料を、適宜選択して適用することができる。
<1. Non-aqueous electrolyte>
The "non-aqueous electrolytic solution" in this embodiment refers to a non-aqueous electrolytic solution containing a non-aqueous solvent containing acetonitrile, a lithium salt, and a predetermined sulfone compound. Although it is preferable that the non-aqueous electrolytic solution according to the present embodiment contains as little water as possible, it may contain a very small amount of water as long as it does not hinder the problem solving of the present invention. The content of such water is 1% by mass or less of water based on the total amount of the nonaqueous electrolytic solution, and is 300 mass ppm or less, preferably 200 mass ppm or less. As for the non-aqueous electrolyte, as long as it has a configuration to achieve the problem of the present invention, for other components, the constituent materials of known non-aqueous electrolytes used in lithium ion batteries may be used as appropriate. Can be selected and applied.

<1-1.非水系溶媒>
本実施形態でいう「非水系溶媒」とは、非水系電解液中から、リチウム塩、所定のスルホン化合物及び各種添加剤を除いた要素をいう。非水系電解液に電極保護用添加剤が含まれている場合、「非水系溶媒」とは、非水系電解液中から、リチウム塩と、所定のスルホン化合物と、電極保護用添加剤以外の添加剤とを除いた要素をいう。非水系溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類;非プロトン性溶媒等が挙げられる。中でも、非水系溶媒としては、非プロトン性溶媒が好ましい。本発明の課題解決を阻害しない範囲であれば、非水系溶媒は、非プロトン性溶媒以外の溶媒を含有してよい。
<1-1. Non-aqueous solvent>
The term "non-aqueous solvent" as used in this embodiment refers to an element obtained by removing the lithium salt, a predetermined sulfone compound, and various additives from the non-aqueous electrolyte. When the non-aqueous electrolyte contains an electrode protection additive, the "non-aqueous solvent" refers to the lithium salt, the specified sulfone compound, and any additives other than the electrode protection additive contained in the non-aqueous electrolyte. It refers to the elements excluding the agent. Examples of non-aqueous solvents include alcohols such as methanol and ethanol; aprotic solvents, and the like. Among these, aprotic solvents are preferred as the non-aqueous solvent. The non-aqueous solvent may contain solvents other than aprotic solvents as long as they do not impede the problem solving of the present invention.

本実施形態の非水系電解液に係る非水系溶媒は、非プロトン性溶媒としてアセトニトリルを含有する。非水系溶媒がアセトニトリルを含有することにより、非水系電解液のイオン伝導性が向上することから、電池内におけるリチウムイオンの拡散性を高めることができる。そのため、非水系電解液がアセトニトリルを含有する場合、特に正極活物質層を厚くして正極活物質の充填量を高めた正極においても、高負荷での放電時にはリチウムイオンが到達し難い集電体近傍の領域にまで、リチウムイオンが良好に拡散できるようになる。それにより、高負荷放電時にも十分な容量を引き出すことが可能となり、負荷特性に優れた非水系二次電池を得ることができる。
アセトニトリルを含有しないカーボネート系溶媒の場合、アセトニトリルのような高イオン伝導性の溶媒を含まないことからイオン伝導度が十分でなく、充放電速度はリチウムイオンの移動が追随できる範囲に限られる。
The non-aqueous solvent related to the non-aqueous electrolyte of this embodiment contains acetonitrile as an aprotic solvent. When the non-aqueous solvent contains acetonitrile, the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte improves, so that the diffusibility of lithium ions within the battery can be improved. Therefore, when the nonaqueous electrolyte contains acetonitrile, even in a positive electrode in which the positive electrode active material layer is thickened to increase the amount of positive electrode active material filled, lithium ions have difficulty reaching the current collector during high-load discharge. Lithium ions can diffuse well into nearby areas. Thereby, it becomes possible to draw out sufficient capacity even during high-load discharge, and it is possible to obtain a non-aqueous secondary battery with excellent load characteristics.
In the case of a carbonate-based solvent that does not contain acetonitrile, the ionic conductivity is insufficient because it does not contain a highly ionic conductive solvent such as acetonitrile, and the charge/discharge rate is limited to a range that can follow the movement of lithium ions.

また、非水系溶媒がアセトニトリルを含有することにより、非水系二次電池の急速充電特性を高めることができる。非水系二次電池の定電流(CC)-定電圧(CV)充電では、CV充電期間における単位時間当たりの充電容量よりも、CC充電期間における単位時間当たりの容量の方が大きい。非水系電解液の非水系溶媒にアセトニトリルを使用する場合、CC充電できる領域を大きく(CC充電の時間を長く)できる他、充電電流を高めることもできるため、非水系二次電池の充電開始から満充電状態にするまでの時間を大幅に短縮できる。 Moreover, when the non-aqueous solvent contains acetonitrile, the rapid charging characteristics of the non-aqueous secondary battery can be improved. In constant current (CC)-constant voltage (CV) charging of a non-aqueous secondary battery, the capacity per unit time during the CC charging period is larger than the charging capacity per unit time during the CV charging period. When acetonitrile is used as a non-aqueous solvent in a non-aqueous electrolyte, it is possible to widen the CC charging area (longer CC charging time) and increase the charging current, so it is possible to increase the charging current from the start of charging a non-aqueous secondary battery. It can significantly shorten the time it takes to reach a fully charged state.

なお、アセトニトリルは、電気化学的に還元分解され易い。そのため、アセトニトリルを用いる場合、非水系溶媒としてアセトニトリルとともに他の溶媒(例えば、アセトニトリル以外の非プロトン性溶媒)を併用すること、及び/又は、電極への保護被膜形成のための電極保護用添加剤を添加することが好ましい。 Note that acetonitrile is easily electrochemically reductively decomposed. Therefore, when acetonitrile is used, other solvents (for example, aprotic solvents other than acetonitrile) should be used together with acetonitrile as a non-aqueous solvent, and/or electrode protection additives should be added to form a protective film on the electrode. It is preferable to add.

非水系溶媒におけるアセトニトリルの含有量は、非水系溶媒の全量に対して10~60体積%であることが好ましい。アセトニトリルの含有量の上限は、非水系溶媒の全量に対して、50体積%以下であることがより好ましく、40体積%以下であることが更に好ましい。アセトニトリルの含有量の下限は、非水系溶媒の全量に対して、20体積%以上であることがより好ましい。アセトニトリルの含有量の下限が、上記の範囲内にある場合、非水系電解液のイオン伝導度が増大して、非水系二次電池の高出力特性を発現できる傾向にあり、更に、リチウム塩の溶解を促進することができる。また、非水系溶媒中のアセトニトリルの含有量が上記の範囲内にある場合、アセトニトリルの優れた性能を維持しながら、非水系二次電池の高温サイクル特性及びその他の電池特性を一層良好なものとすることができる傾向にある。 The content of acetonitrile in the non-aqueous solvent is preferably 10 to 60% by volume based on the total amount of the non-aqueous solvent. The upper limit of the content of acetonitrile is more preferably 50% by volume or less, and even more preferably 40% by volume or less, based on the total amount of the nonaqueous solvent. The lower limit of the content of acetonitrile is more preferably 20% by volume or more based on the total amount of the non-aqueous solvent. When the lower limit of the content of acetonitrile is within the above range, the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte tends to increase and the high output characteristics of the non-aqueous secondary battery can be expressed. Dissolution can be promoted. In addition, when the content of acetonitrile in the non-aqueous solvent is within the above range, the high-temperature cycle characteristics and other battery characteristics of the non-aqueous secondary battery can be improved while maintaining the excellent performance of acetonitrile. tend to be able to do so.

アセトニトリル以外の非プロトン性溶媒としては、例えば、環状カーボネート、ラクトン、硫黄原子を有する有機化合物、鎖状フッ素化カーボネート、環状エーテル、アセトニトリル以外のモノニトリル、アルコキシ基置換ニトリル、ジニトリル、環状ニトリル、短鎖脂肪酸エステル、鎖状エーテル、フッ素化エーテル、ケトン、前記非プロトン性溶媒のH原子の一部又は全部をハロゲン原子で置換した化合物等が挙げられる。 Examples of aprotic solvents other than acetonitrile include cyclic carbonates, lactones, organic compounds having a sulfur atom, chain fluorinated carbonates, cyclic ethers, mononitriles other than acetonitrile, alkoxy-substituted nitriles, dinitriles, cyclic nitriles, and short Examples include chain fatty acid esters, chain ethers, fluorinated ethers, ketones, and compounds in which some or all of the H atoms of the aprotic solvent are replaced with halogen atoms.

非水系溶媒の一成分であるアセトニトリルは電気化学的に還元分解され易いため、本実施形態に係る非水系電解液は、非水系溶媒において、アセトニトリルに加えて、特定のスルホン化合物を含有する。 Since acetonitrile, which is one component of the non-aqueous solvent, is easily electrochemically reductively decomposed, the non-aqueous electrolyte according to the present embodiment contains a specific sulfone compound in addition to acetonitrile in the non-aqueous solvent.

本実施形態に係る非水系溶媒が、アセトニトリルと、スルホン系化合物とを含み、好ましくは環状カーボネートとしてエチレンカーボネートを更に含むことで、非水系溶媒の全量に対してビニレンカーボネートが2体積%未満であるとしても(例えば、非水系電解液がビニレンカーボネートを含まずとも)、非水系電解液が非水系二次電池に使用されるときに、熱耐久性の高いSEIを形成し、負極の劣化を抑制する。
特許文献1~3のようなアセトニトリル含有電解液では、従来フルオロエチレンカーボネート(FEC)又はビニレンカーボネート(VC)を用いたSEI形成が行われている。他方、これらの電解液では高温状態においてSEIが熱分解し、負極保護効果を失うため、条件によっては、高温条件後のサイクル特性が不安定化するという可能性が生じる。またVC自体も高温時に電池内で分解してしまう場合、電池性能を低下させる課題が生じる可能性がある。よって、非水系溶媒の全量に対してビニレンカーボネートが2体積%未満であることが好ましく、例えば、前記非水系電解液中にビニレンカーボネートを含まないことが好ましい。
The nonaqueous solvent according to the present embodiment contains acetonitrile and a sulfone compound, and preferably further contains ethylene carbonate as a cyclic carbonate, so that vinylene carbonate is less than 2% by volume based on the total amount of the nonaqueous solvent. Even if the non-aqueous electrolyte does not contain vinylene carbonate (for example, even if the non-aqueous electrolyte does not contain vinylene carbonate), when the non-aqueous electrolyte is used in a non-aqueous secondary battery, it forms an SEI with high thermal durability and suppresses deterioration of the negative electrode. do.
In acetonitrile-containing electrolytes such as those disclosed in Patent Documents 1 to 3, SEI formation has conventionally been performed using fluoroethylene carbonate (FEC) or vinylene carbonate (VC). On the other hand, in these electrolytic solutions, SEI thermally decomposes under high temperature conditions and loses the negative electrode protection effect, so depending on the conditions, there is a possibility that the cycle characteristics after high temperature conditions become unstable. Further, if VC itself decomposes within the battery at high temperatures, there is a possibility that the battery performance will be degraded. Therefore, it is preferable that the amount of vinylene carbonate is less than 2% by volume based on the total amount of the nonaqueous solvent, and for example, it is preferable that the nonaqueous electrolyte does not contain vinylene carbonate.

環状カーボネートとしては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2-ブチレンカーボネート、トランス-2,3-ブチレンカーボネート、シス-2,3-ブチレンカーボネート、1,2-ペンチレンカーボネート、トランス-2,3-ペンチレンカーボネート、シス-2,3-ペンチレンカーボネート; Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, trans-2,3-butylene carbonate, cis-2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, trans-2, 3-pentylene carbonate, cis-2,3-pentylene carbonate;

ラクトンとしては、γ-ブチロラクトン、α-メチル-γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、δ-カプロラクトン、及びε-カプロラクトン; As lactones, γ-butyrolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, δ-valerolactone, δ-caprolactone, and ε-caprolactone;

鎖状カーボネートとしては、例えば、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ジイソブチルカーボネート; Examples of chain carbonates include ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methylpropyl carbonate, methylisopropyl carbonate, dipropyl carbonate, methylbutyl carbonate, dibutyl carbonate, ethylpropyl carbonate, diisobutyl carbonate;

環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、及び1,3-ジオキサン; Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, and 1,3-dioxane;

アセトニトリル以外のモノニトリルとしては、例えば、プロピオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、及びアクリロニトリル; Examples of mononitriles other than acetonitrile include propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, benzonitrile, and acrylonitrile;

アルコキシ基置換ニトリルとしては、例えば、メトキシアセトニトリル及び3-メトキシプロピオニトリル; Examples of alkoxy group-substituted nitriles include methoxyacetonitrile and 3-methoxypropionitrile;

ジニトリルとしては、例えば、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、1,4-ジシアノヘプタン、1,5-ジシアノペンタン、1,6-ジシアノヘキサン、1,7-ジシアノヘプタン、2,6-ジシアノヘプタン、1,8-ジシアノオクタン、2,7-ジシアノオクタン、1,9-ジシアノノナン、2,8-ジシアノノナン、1,10-ジシアノデカン、1,6-ジシアノデカン、及び2,4-ジメチルグルタロニトリル; Examples of the dinitrile include malononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, 1,4-dicyanoheptane, 1,5-dicyanopentane, 1,6-dicyanohexane, 1,7-dicyanoheptane, 2,6-dicyanoheptane, Dicyanoheptane, 1,8-dicyanooctane, 2,7-dicyanooctane, 1,9-dicyanononane, 2,8-dicyanononane, 1,10-dicyanodecane, 1,6-dicyanodecane, and 2,4-dicyanodecane Talonitrile;

環状ニトリルとしては、例えば、ベンゾニトリル; Examples of the cyclic nitrile include benzonitrile;

短鎖脂肪酸エステルとしては、例えば、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、イソ酪酸メチル、酪酸メチル、イソ吉草酸メチル、吉草酸メチル、ピバル酸メチル、ヒドロアンゲリカ酸メチル、カプロン酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸エチル、イソ酪酸エチル、酪酸エチル、イソ吉草酸エチル、吉草酸エチル、ピバル酸エチル、ヒドロアンゲリカ酸エチル、カプロン酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸プロピル、イソ酪酸プロピル、酪酸プロピル、イソ吉草酸プロピル、吉草酸プロピル、ピバル酸プロピル、ヒドロアンゲリカ酸プロピル、カプロン酸プロピル、酢酸イソプロピル、プロピオン酸イソプロピル、イソ酪酸イソプロピル、酪酸イソプロピル、イソ吉草酸イソプロピル、吉草酸イソプロピル、ピバル酸イソプロピル、ヒドロアンゲリカ酸イソプロピル、カプロン酸イソプロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸ブチル、イソ酪酸ブチル、酪酸ブチル、イソ吉草酸ブチル、吉草酸ブチル、ピバル酸ブチル、ヒドロアンゲリカ酸ブチル、カプロン酸ブチル、酢酸イソブチル、プロピオン酸イソブチル、イソ酪酸イソブチル、酪酸イソブチル、イソ吉草酸イソブチル、吉草酸イソブチル、ピバル酸イソブチル、ヒドロアンゲリカ酸イソブチル、カプロン酸イソブチル、酢酸tert-ブチル、プロピオン酸tert-ブチル、イソ酪酸tert-ブチル、酪酸tert-ブチル、イソ吉草酸tert-ブチル、吉草酸tert-ブチル、ピバル酸tert-ブチル、ヒドロアンゲリカ酸tert-ブチル、及びカプロン酸tert-ブチル; Examples of short chain fatty acid esters include methyl acetate, methyl propionate, methyl isobutyrate, methyl butyrate, methyl isovalerate, methyl valerate, methyl pivalate, methyl hydroangelate, methyl caproate, ethyl acetate, and propionic acid. Ethyl, ethyl isobutyrate, ethyl butyrate, ethyl isovalerate, ethyl valerate, ethyl pivalate, ethyl hydroangelate, ethyl caproate, propyl acetate, propyl propionate, propyl isobutyrate, propyl butyrate, propyl isovalerate, Propyl valerate, propyl pivalate, propyl hydroangelate, propyl caproate, isopropyl acetate, isopropyl propionate, isopropyl isobutyrate, isopropyl butyrate, isopropyl isovalerate, isopropyl valerate, isopropyl pivalate, isopropyl hydroangelate, caprone Isopropyl acid, butyl acetate, butyl propionate, butyl isobutyrate, butyl butyrate, butyl isovalerate, butyl valerate, butyl pivalate, butyl hydroangelate, butyl caproate, isobutyl acetate, isobutyl propionate, isobutyl isobutyrate, Isobutyl butyrate, isobutyl isovalerate, isobutyl valerate, isobutyl pivalate, isobutyl hydroangelate, isobutyl caproate, tert-butyl acetate, tert-butyl propionate, tert-butyl isobutyrate, tert-butyl butyrate, isovaleric acid tert-butyl, tert-butyl valerate, tert-butyl pivalate, tert-butyl hydroangelate, and tert-butyl caproate;

鎖状エーテルとしては、例えば、ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、1,3-ジオキソラン、ジグライム、トリグライム、及びテトラグライム; Examples of chain ethers include dimethoxyethane, diethyl ether, 1,3-dioxolane, diglyme, triglyme, and tetraglyme;

フッ素化エーテルとしては、例えば、Rf20-OR21(式中、Rf20は、フッ素原子を含有するアルキル基を表し、かつRは、フッ素原子を含有してよい1価の有機基を表す。); Examples of the fluorinated ether include, for example, Rf 20 -OR 21 (wherein Rf 20 represents an alkyl group containing a fluorine atom, and R 7 represents a monovalent organic group that may contain a fluorine atom). );

ケトンとしては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、及びメチルイソブチルケトン; Ketones include, for example, acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone;

前記非プロトン性溶媒のH原子の一部又は全部をハロゲン原子で置換した化合物としては、例えば、ハロゲン原子がフッ素である化合物;
を挙げることができる。
Examples of compounds in which some or all of the H atoms of the aprotic solvent are replaced with halogen atoms include, for example, compounds in which the halogen atoms are fluorine;
can be mentioned.

ここで、鎖状カーボネートのフッ素化物としては、例えば、メチルトリフルオロエチルカーボネート、トリフルオロジメチルカーボネート、トリフルオロジエチルカーボネート、トリフルオロエチルメチルカーボネート、メチル2,2-ジフルオロエチルカーボネート、メチル2,2,2-トリフルオロエチルカーボネート、メチル2,2,3,3-テトラフルオロプロピルカーボネートが挙げられる。上記のフッ素化鎖状カーボネートは、下記の一般式:
-O-C(O)O-R
{式中、R及びRは、CH、CHCH、CHCHCH、CH(CH、及びCHRfから成る群より選択される少なくとも一つであり、Rfは、少なくとも1つのフッ素原子で水素原子が置換された炭素数1~3のアルキル基であり、そしてR及び/又はRは、少なくとも1つのフッ素原子を含有する。}
で表すことができる。
Here, examples of the fluorinated chain carbonate include methyl trifluoroethyl carbonate, trifluorodimethyl carbonate, trifluorodiethyl carbonate, trifluoroethylmethyl carbonate, methyl 2,2-difluoroethyl carbonate, methyl 2,2, Examples include 2-trifluoroethyl carbonate and methyl 2,2,3,3-tetrafluoropropyl carbonate. The above fluorinated chain carbonate has the following general formula:
R 7 -O-C(O)OR 8
{wherein R 7 and R 8 are at least one selected from the group consisting of CH 3 , CH 2 CH 3 , CH 2 CH 2 CH 3 , CH(CH 3 ) 2 , and CH 2 Rf 9 , Rf 9 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms in which a hydrogen atom is substituted with at least one fluorine atom, and R 7 and/or R 8 contain at least one fluorine atom. }
It can be expressed as

また、短鎖脂肪酸エステルのフッ素化物としては、例えば、酢酸2,2-ジフルオロエチル、酢酸2,2,2-トリフルオロエチル、酢酸2,2,3,3-テトラフルオロプロピルに代表されるフッ素化短鎖脂肪酸エステルが挙げられる。フッ素化短鎖脂肪酸エステルは、下記の一般式:
10-C(O)O-R11
{式中、R10は、CH、CHCH、CHCHCH、CH(CH、CFCFH、CFH、CFRf12、CFHRf12、及びCHRf13から成る群より選択される少なくとも一つであり、R11は、CH、CHCH、CHCHCH、CH(CH、及びCHRf13から成る群より選択される少なくとも一つであり、Rf12は、少なくとも1つのフッ素原子で水素原子が置換されてよい炭素数1~3のアルキル基であり、Rf13は、少なくとも1つのフッ素原子で水素原子が置換された炭素数1~3のアルキル基であり、そしてR10及び/又はR11は、少なくとも1つのフッ素原子を含有し、R10がCFHである場合、R11はCHではない。}
で表すことができる。
In addition, examples of fluorinated short-chain fatty acid esters include fluorinated esters such as 2,2-difluoroethyl acetate, 2,2,2-trifluoroethyl acetate, and 2,2,3,3-tetrafluoropropyl acetate. Examples include short-chain fatty acid esters. The fluorinated short chain fatty acid ester has the following general formula:
R 10 -C(O)OR 11
{In the formula, R 10 is CH 3 , CH 2 CH 3 , CH 2 CH 2 CH 3 , CH(CH 3 ) 2 , CF 3 CF 2 H, CFH 2 , CF 2 Rf 12 , CFHRf 12 , and CH 2 at least one selected from the group consisting of Rf 13 , and R 11 is selected from the group consisting of CH 3 , CH 2 CH 3 , CH 2 CH 2 CH 3 , CH(CH 3 ) 2 , and CH 2 Rf 13 Rf 12 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms in which the hydrogen atom may be substituted with at least one fluorine atom, and Rf 13 is an alkyl group having at least one fluorine atom in which the hydrogen atom may be substituted. is a substituted alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 10 and/or R 11 contain at least one fluorine atom, and when R 10 is CF 2 H, R 11 is not CH 3 . }
It can be expressed as

本実施形態におけるアセトニトリル以外の非プロトン性溶媒は、1種を単独で使用することができ、又は2種以上を組み合わせて使用してよい。 The aprotic solvents other than acetonitrile in this embodiment may be used alone or in combination of two or more.

本実施形態における非水系溶媒は、アセトニトリルとともに、環状カーボネート及び鎖状カーボネートのうちの1種以上を併用することが、非水系電解液の安定性向上の観点から好ましい。この観点から、本実施形態における非水系溶媒は、アセトニトリルとともに環状カーボネートを併用することがより好ましく、アセトニトリルとともに環状カーボネート及び鎖状カーボネートの双方を使用することが、更に好ましい。 As the non-aqueous solvent in this embodiment, it is preferable to use acetonitrile together with one or more of a cyclic carbonate and a chain carbonate from the viewpoint of improving the stability of the non-aqueous electrolyte. From this point of view, it is more preferable to use a cyclic carbonate together with acetonitrile, and it is even more preferable to use both a cyclic carbonate and a chain carbonate together with acetonitrile as the nonaqueous solvent in this embodiment.

アセトニトリルとともに環状カーボネートを使用する場合、かかる環状カーボネートが、エチレンカーボネートを含むことが特に好ましい。 When using a cyclic carbonate with acetonitrile, it is particularly preferred that the cyclic carbonate comprises ethylene carbonate.

<1-2.リチウム塩>
本実施形態の非水系電解液はLiPFを含むことが好ましく、その他のリチウム塩について特に限定するものではない。例えば、リチウム塩として、LiPF及びリチウム含有イミド塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。これによれば、本発明の効果を奏し易い。
<1-2. Lithium salt>
The non-aqueous electrolyte of this embodiment preferably contains LiPF 6 , and other lithium salts are not particularly limited. For example, the lithium salt preferably contains at least one selected from the group consisting of LiPF 6 and lithium-containing imide salts. According to this, the effects of the present invention can be easily achieved.

リチウム含有イミド塩とは、LiN(SO2m+1〔式中、mは0~8の整数である〕で表されるリチウム塩であり、具体的には、LiN(SOF)、及びLiN(SOCFのうち少なくとも1種を含むことが好ましい。これらイミド塩の一方のみ含んでも両方含んでもよい。これらのイミド塩以外のイミド塩を含んでよい。 The lithium-containing imide salt is a lithium salt represented by LiN(SO 2 C m F 2m+1 ) 2 [where m is an integer from 0 to 8], and specifically, LiN(SO 2 F ) 2 and LiN(SO 2 CF 3 ) 2 . It may contain only one or both of these imide salts. It may contain imide salts other than these imide salts.

非水系溶媒にアセトニトリルが含まれる本実施形態では、アセトニトリルに対するリチウム含有イミド塩の飽和濃度がLiPFの飽和濃度よりも高いことから、LiPF≦リチウム含有イミド塩となるモル濃度でリチウム含有イミド塩を含むことが、低温でのリチウム塩とアセトニトリルの会合及び析出を抑制できるため好ましい。また、リチウム含有イミド塩の含有量が、非水系溶媒1Lに対して0.5mol以上3mol以下であることがイオン供給量の観点から好ましい。LiN(SOF)、及びLiN(SOCFのうち少なくとも1種を含むアセトニトリル含有非水系電解液によれば、-10℃又は-30℃のような低温域でのイオン伝導率の低減を効果的に抑制でき、優れた低温特性を得ることができる。このように、含有量を限定することで、より効果的に、高温加熱時の抵抗増加を抑制することも可能となる。 In this embodiment in which the non-aqueous solvent contains acetonitrile, the saturated concentration of the lithium-containing imide salt with respect to acetonitrile is higher than the saturation concentration of LiPF 6 , so the lithium-containing imide salt is used at a molar concentration such that LiPF 6 ≦lithium-containing imide salt. It is preferable to include , since association and precipitation of lithium salt and acetonitrile at low temperatures can be suppressed. Further, it is preferable from the viewpoint of the amount of ions supplied that the content of the lithium-containing imide salt is 0.5 mol or more and 3 mol or less per 1 L of the nonaqueous solvent. According to an acetonitrile-containing non-aqueous electrolytic solution containing at least one of LiN(SO 2 F) 2 and LiN(SO 2 CF 3 ) 2 , ion conduction at low temperatures such as -10°C or -30°C is possible. It is possible to effectively suppress the reduction in the rate and obtain excellent low-temperature properties. By limiting the content in this way, it is also possible to more effectively suppress the increase in resistance during high-temperature heating.

また、リチウム塩として、LiPF以外のフッ素含有無機リチウム塩を更に含んでもよく、例えば、LiBF、LiAsF、LiSiF、LiSbF、Li1212-b〔式中、bは0~3の整数である〕、等のフッ素含有無機リチウム塩を含んでもよい。「無機リチウム塩」とは、炭素原子をアニオンに含まず、アセトニトリルに可溶なリチウム塩をいう。また、「フッ素含有無機リチウム塩」とは、炭素原子をアニオンに含まず、フッ素原子をアニオンに含み、アセトニトリルに可溶なリチウム塩をいう。フッ素含有無機リチウム塩は、正極集電体である金属箔の表面に不働態被膜を形成し、正極集電体の腐食を抑制する点で優れている。これらのフッ素含有無機リチウム塩は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。フッ素含有無機リチウム塩として、LiFとルイス酸との複塩である化合物が望ましく、中でも、リン原子を有するフッ素含有無機リチウム塩を用いると、遊離のフッ素原子を放出し易くなることからより好ましい。代表的なフッ素含有無機リチウム塩は、溶解してPFアニオンを放出するLiPFである。フッ素含有無機リチウム塩として、ホウ素原子を有するフッ素含有無機リチウム塩を用いた場合には、電池劣化を招くおそれのある過剰な遊離酸成分を捕捉し易くなることから好ましく、このような観点からはLiBFが特に好ましい。 Further, the lithium salt may further contain a fluorine-containing inorganic lithium salt other than LiPF 6 , for example, LiBF 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiSbF 6 , Li 2 B 12 F b H 12-b [in the formula , b is an integer of 0 to 3]. "Inorganic lithium salt" refers to a lithium salt that does not contain a carbon atom as an anion and is soluble in acetonitrile. Furthermore, the term "fluorine-containing inorganic lithium salt" refers to a lithium salt that does not contain a carbon atom in its anion, contains a fluorine atom in its anion, and is soluble in acetonitrile. The fluorine-containing inorganic lithium salt is excellent in that it forms a passive film on the surface of the metal foil, which is the positive electrode current collector, and suppresses corrosion of the positive electrode current collector. These fluorine-containing inorganic lithium salts may be used alone or in combination of two or more. As the fluorine-containing inorganic lithium salt, a compound that is a double salt of LiF and a Lewis acid is desirable. Among them, it is more preferable to use a fluorine-containing inorganic lithium salt having a phosphorus atom because it facilitates the release of free fluorine atoms. A typical fluorine-containing inorganic lithium salt is LiPF6 , which dissolves to release the PF6 anion. When a fluorine-containing inorganic lithium salt having a boron atom is used as the fluorine-containing inorganic lithium salt, it is preferable because it becomes easier to trap excess free acid components that may cause battery deterioration. Particularly preferred is LiBF4 .

本実施形態の非水系電解液におけるフッ素含有無機リチウム塩の含有量については、特に制限はないが、非水系溶媒1Lに対して0.01mol以上であることが好ましく、0.02mol以上であることがより好ましく、0.03mol以上であることが更に好ましい。フッ素含有無機リチウム塩の含有量が上述の0.01mol以上の範囲内にある場合、イオン伝導度が増大し、高出力特性を発現できる傾向にある。また、フッ素含有無機リチウム塩の含有量は、非水系溶媒1Lに対して1.5mol未満であることが好ましく、0.5mol未満であることがより好ましく、0.1mol未満であることが更に好ましい。フッ素含有無機リチウム塩の含有量が上述の1.5mol未満の範囲内にある場合、イオン伝導度が増大し、高出力特性を発現できると共に、低温での粘度上昇に伴うイオン伝導度の低下を抑制できる傾向にあり、非水系電解液の優れた性能を維持しながら、非水系二次電池の高温サイクル特性及びその他の電池特性を一層良好なものとすることができる傾向にある。 The content of the fluorine-containing inorganic lithium salt in the nonaqueous electrolyte of this embodiment is not particularly limited, but it is preferably 0.01 mol or more, and 0.02 mol or more per 1 L of nonaqueous solvent. is more preferable, and even more preferably 0.03 mol or more. When the content of the fluorine-containing inorganic lithium salt is within the above range of 0.01 mol or more, the ionic conductivity tends to increase and high output characteristics can be exhibited. Further, the content of the fluorine-containing inorganic lithium salt is preferably less than 1.5 mol, more preferably less than 0.5 mol, and even more preferably less than 0.1 mol per liter of nonaqueous solvent. . When the content of the fluorine-containing inorganic lithium salt is within the above-mentioned range of less than 1.5 mol, the ionic conductivity increases and high output characteristics can be expressed, and the decrease in ionic conductivity due to the increase in viscosity at low temperatures can be suppressed. There is a tendency that the high temperature cycle characteristics and other battery characteristics of the non-aqueous secondary battery can be made even better while maintaining the excellent performance of the non-aqueous electrolyte.

本実施形態の非水系電解液は、更に、有機リチウム塩を含んでいてもよい。「有機リチウム塩」とは、炭素原子をアニオンに含み、アセトニトリルに可溶なリチウム塩をいう。 The non-aqueous electrolyte of this embodiment may further contain an organic lithium salt. "Organolithium salt" refers to a lithium salt that contains a carbon atom as an anion and is soluble in acetonitrile.

有機リチウム塩としては、シュウ酸基を有する有機リチウム塩を挙げることができる。シュウ酸基を有する有機リチウム塩の具体例としては、例えば、LiB(C、LiBF(C)、LiPF(C)、及びLiPF(Cのそれぞれで表される有機リチウム塩等が挙げられ、中でもLiB(C及びLiBF(C)で表されるリチウム塩から選ばれる少なくとも1種のリチウム塩が好ましい。また、これらのうちの1種又は2種以上を、フッ素含有無機リチウム塩と共に使用することがより好ましい。このシュウ酸基を有する有機リチウム塩は、非水系電解液に添加する他、負極(負極活物質層)に含有させてもよい。 Examples of the organic lithium salt include organic lithium salts having an oxalate group. Specific examples of organic lithium salts having an oxalate group include LiB(C 2 O 4 ) 2 , LiBF 2 (C 2 O 4 ), LiPF 4 (C 2 O 4 ), and LiPF 2 (C 2 O 4 ) At least one lithium salt selected from the lithium salts represented by LiB(C 2 O 4 ) 2 and LiBF 2 (C 2 O 4 ), including organic lithium salts represented by each of 2 ). is preferred. Moreover, it is more preferable to use one or more of these together with a fluorine-containing inorganic lithium salt. This organic lithium salt having an oxalic acid group may be added to the non-aqueous electrolyte solution or may be contained in the negative electrode (negative electrode active material layer).

シュウ酸基を有する有機リチウム塩の非水系電解液への添加量は、その使用による効果をより良好に確保する観点から、非水系電解液の非水系溶媒1L当たりの量として、0.005モル以上であることが好ましく、0.02モル以上であることがより好ましく、0.05モル以上であることが更に好ましい。ただし、上記シュウ酸基を有する有機リチウム塩の非水系電解液中の量が多すぎると析出する恐れがある。よって、上記シュウ酸基を有する有機リチウム塩の非水系電解液への添加量は、非水系電解液の非水系溶媒1L当たりの量で、1.0モル未満であることが好ましく、0.5モル未満であることがより好ましく、0.2モル未満であることが更に好ましい。 The amount of the organic lithium salt having an oxalic acid group added to the non-aqueous electrolyte is 0.005 mol per 1 L of the non-aqueous solvent of the non-aqueous electrolyte, from the viewpoint of ensuring better effects from its use. It is preferably at least 0.02 mol, more preferably at least 0.05 mol, even more preferably at least 0.05 mol. However, if the amount of the organic lithium salt having an oxalic acid group in the non-aqueous electrolyte is too large, there is a risk of precipitation. Therefore, the amount of the organic lithium salt having an oxalic acid group added to the non-aqueous electrolyte is preferably less than 1.0 mol per 1 L of the non-aqueous solvent of the non-aqueous electrolyte, and 0.5 More preferably, it is less than 0.2 mol, and even more preferably less than 0.2 mol.

シュウ酸基を有する有機リチウム塩は、極性の低い有機溶媒、特に鎖状カーボネートに対して難溶性であることが知られている。シュウ酸基を有する有機リチウム塩は、微量のシュウ酸リチウムを含有している場合があり、更に、非水系電解液として混合するときにも、他の原料に含まれる微量の水分と反応して、シュウ酸リチウムの白色沈殿を新たに発生させる場合がある。従って、本実施形態の非水系電解液におけるシュウ酸リチウムの含有量は、特に限定するものでないが、0~500ppmであることが好ましい。 It is known that organic lithium salts having an oxalic acid group are poorly soluble in organic solvents with low polarity, particularly in chain carbonates. Organic lithium salts with oxalate groups may contain trace amounts of lithium oxalate, and furthermore, when mixed as a non-aqueous electrolyte, they may react with trace amounts of water contained in other raw materials. , new white precipitates of lithium oxalate may be generated. Therefore, the content of lithium oxalate in the non-aqueous electrolyte of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 0 to 500 ppm.

本実施形態におけるリチウム塩として、上記で列挙されたもの以外に、一般に非水系二次電池用に用いられているリチウム塩を補助的に添加してもよい。その他のリチウム塩の具体例としては、例えば、LiClO、LiAlO、LiAlCl、LiB10Cl10、クロロボランLi等のフッ素原子をアニオンに含まない無機リチウム塩;LiCFSO、LiCFCO、Li(SO、LiC(CFSO、LiC(2n+1)SO{式中、n≧2}、低級脂肪族カルボン酸Li、四フェニルホウ酸Li、LiB(C等の有機リチウム塩;LiPF(CF)等のLiPF(C2p+16-n〔式中、nは1~5の整数であり、かつpは1~8の整数である〕で表される有機リチウム塩;LiBF(CF)等のLiBF(C2s+14-q〔式中、qは1~3の整数であり、かつsは1~8の整数である〕で表される有機リチウム塩;多価アニオンと結合されたリチウム塩;
下記式(a):
LiC(SO)(SO)(SO) (a)
{式中、R、R、及びRは、互いに同一であっても異なっていてもよく、炭素数1~8のパーフルオロアルキル基を示す。}、
下記式(b):
LiN(SOOR)(SOOR) (b)
{式中、R、及びRは、互いに同一であっても異なっていてもよく、炭素数1~8のパーフルオロアルキル基を示す。}、及び
下記式(c)
LiN(SO)(SOOR) (c)
{式中、R、及びRは、互いに同一であっても異なっていてもよく、炭素数1~8のパーフルオロアルキル基を示す。}
のそれぞれで表される有機リチウム塩等が挙げられ、これらのうちの1種又は2種以上を、フッ素含有無機リチウム塩と共に使用することができる。
As the lithium salt in this embodiment, in addition to those listed above, a lithium salt generally used for non-aqueous secondary batteries may be added as an auxiliary. Specific examples of other lithium salts include inorganic lithium salts that do not contain fluorine atoms in their anions, such as LiClO 4 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiB 10 Cl 10 , chloroborane Li; LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li 2 C 2 F 4 (SO 3 ) 2 , LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , LiC n F (2n+1) SO 3 {in the formula, n≧2}, lower aliphatic carboxylic acid Li, tetraphenylborate Li , LiB ( C 3 O 4 H 2 ) 2 , and other organic lithium salts; and p is an integer of 1 to 8]; an organic lithium salt represented by LiBF q (C s F 2s+1 ) 4-q such as LiBF 3 (CF 3 ); and s is an integer of 1 to 8]; lithium salt combined with a polyvalent anion;
The following formula (a):
LiC ( SO2RA )( SO2RB )( SO2RC ) ( a )
{In the formula, R A , R B , and R C may be the same or different from each other and represent a perfluoroalkyl group having 1 to 8 carbon atoms. },
The following formula (b):
LiN(SO 2 OR D ) (SO 2 OR E ) (b)
{In the formula, R D and R E may be the same or different and represent a perfluoroalkyl group having 1 to 8 carbon atoms. }, and the following formula (c)
LiN(SO2RF)(SO2ORG ) ( c )
{In the formula, R F and R G may be the same or different and represent a perfluoroalkyl group having 1 to 8 carbon atoms. }
Examples include organic lithium salts represented by the following, and one or more of these can be used together with a fluorine-containing inorganic lithium salt.

<1-3.スルホン化物>
本実施形態に係る非水系電解液は、上記で説明された非水系溶媒及びリチウム塩以外に
下記一般式(1):

Figure 2023146966000004
{式中、R及びRはそれぞれ独立して、ハロゲン基、又はハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基を示す。)で表されるスルホン化合物を含む。 <1-3. Sulfonated compound>
In addition to the non-aqueous solvent and lithium salt described above, the non-aqueous electrolyte according to the present embodiment has the following general formula (1):
Figure 2023146966000004
{In the formula, R 1 and R 2 each independently represent a halogen group or an alkyl group optionally substituted with a halogen atom. ) Contains sulfone compounds represented by

前記式(1)で表されるスルホン化合物は、フェニル基のおけるラジカル重合反応によってポリマーを形成することで負極表面に保護膜を形成する。フェニル基への官能基の置換はスルホンの反応性を変化させる。そのような化合物の例としては、ジフェニルスルホン、ジクロロジフェニルスルホン、ジフルオロジフェニルスルホン、ジトリルスルホン、ジエチルジフェニルスルホン、ジ-n-ブチルスルホン、ジ-iso-ブチルスルホンなどがある。中でも、立体障害が小さくSEI構築を妨げない観点から、ジフェニルスルホンが好ましい。 The sulfone compound represented by the above formula (1) forms a protective film on the surface of the negative electrode by forming a polymer through a radical polymerization reaction of the phenyl group. Substitution of a functional group to a phenyl group changes the reactivity of the sulfone. Examples of such compounds include diphenylsulfone, dichlorodiphenylsulfone, difluorodiphenylsulfone, ditolylsulfone, diethyldiphenylsulfone, di-n-butylsulfone, di-iso-butylsulfone, and the like. Among these, diphenyl sulfone is preferred from the viewpoint of having little steric hindrance and not hindering SEI construction.

本実施形態における前記式(1)で表されるスルホン化合物の含有量については、非水系電解液の全量に対して、0.1質量%以上3質量%以下の範囲内である。前記式(1)で表されるスルホン化合物の含有量の下限は、非水系電解液の全量に対して0.3質量%が好ましく、より好ましくは0.5質量%以上である。また、スルホン化合物の含有量の上限は、非水系電解液の全量に対して、内部抵抗を抑制する観点から、2質量%以下であることがより好ましい。前記式(1)で表されるスルホン化合物の含有量を上述の範囲内に調整することによって、非水系二次電池としての基本的な機能を損なうことなく、より一層良好な電池特性を付加することができる傾向にあり、かつ、本発明の効果を奏し易い。 The content of the sulfone compound represented by the formula (1) in this embodiment is within the range of 0.1% by mass or more and 3% by mass or less based on the total amount of the nonaqueous electrolyte. The lower limit of the content of the sulfone compound represented by the formula (1) is preferably 0.3% by mass, more preferably 0.5% by mass or more based on the total amount of the nonaqueous electrolyte. Further, the upper limit of the content of the sulfone compound is more preferably 2% by mass or less based on the total amount of the non-aqueous electrolyte from the viewpoint of suppressing internal resistance. By adjusting the content of the sulfone compound represented by the formula (1) within the above range, even better battery characteristics can be added without impairing the basic functions as a non-aqueous secondary battery. This tends to be possible, and the effects of the present invention can be easily achieved.

<イオン伝導度>
本実施形態の非水系電解液は、25℃におけるイオン伝導度が12mS/cm以上である。イオン伝導度が12mS/cm以上であることで、高出力特性を十分に発現できる。イオン伝導度は、実施例表に記載の各種の原料、及びその含有量等を調整することで制御でき、その上限は、例えば30mS/cmでよい。イオン伝導度は、例えば、下記手法:
TOADKK(株)製電気伝導計CM-41M(商品名)にTOADKK(株)製白金電気伝導率セルCT-58101B(商品名)を接続し、25℃条件下で電解液5mLに電気伝導セルを漬け、その時の伝導度を確認することによって測定可能である。
<Ionic conductivity>
The non-aqueous electrolyte of this embodiment has an ionic conductivity of 12 mS/cm or more at 25°C. When the ionic conductivity is 12 mS/cm or more, high output characteristics can be sufficiently exhibited. The ionic conductivity can be controlled by adjusting the various raw materials and their contents listed in the Examples Table, and the upper limit thereof may be, for example, 30 mS/cm. Ionic conductivity can be measured, for example, by the following method:
Connect a platinum electrical conductivity cell CT-58101B (trade name) manufactured by TOADKK Corporation to an electrical conductivity meter CM-41M (trade name) manufactured by TOADKK Corporation, and add the electrical conductivity cell to 5 mL of electrolyte at 25°C. It can be measured by soaking in water and checking the conductivity at that time.

<10秒放電DCIR及び10秒放電DCIR変化率>
本実施形態の非水系電解液は、下記式(1-1):
10秒放電DCIR=(放電開始後10秒間の電圧変化)/(放電開始後10秒間の放電電流値) ・・・式(1-1)
で表される10秒放電DCIRについて、85℃及び12時間の貯蔵前後での下記式(1-2):
10秒放電DCIR変化率=(85℃貯蔵後10秒放電DCIR)/(85℃貯蔵前10秒放電DCIR) ・・・式(1-2)
で表される10秒放電DCIR変化率が0超え1.3以下である。
<10 seconds discharge DCIR and 10 seconds discharge DCIR change rate>
The nonaqueous electrolyte of this embodiment has the following formula (1-1):
10 seconds discharge DCIR = (voltage change for 10 seconds after the start of discharge) / (discharge current value for 10 seconds after the start of discharge) ...Formula (1-1)
Regarding the 10-second discharge DCIR expressed by the following formula (1-2) before and after storage at 85°C and 12 hours:
10-second discharge DCIR change rate = (10-second discharge DCIR after storage at 85°C)/(10-second discharge DCIR before storage at 85°C) ...Formula (1-2)
The 10-second discharge DCIR change rate expressed by is greater than 0 and less than or equal to 1.3.

ここで、10秒放電DCIR変化率が0超え1.3以下であることは、85℃及び12時間の熱履歴に対しても、負極の劣化を抑制でき、そして、副反応を抑制できることを意味する。10秒放電DCIR及び10秒放電DCIR変化率の具体的な測定手法は、実施例に記載のとおりである。 Here, the fact that the 10-second discharge DCIR change rate is more than 0 and less than 1.3 means that deterioration of the negative electrode can be suppressed and side reactions can be suppressed even with a thermal history of 85°C and 12 hours. do. Specific methods for measuring the 10-second discharge DCIR and the 10-second discharge DCIR change rate are as described in Examples.

<その他の電極保護用添加剤>
その他の電極保護用添加剤としては、本発明による課題解決を阻害しないものであれば特に制限はなく、リチウム塩を溶解する溶媒としての役割を担う物質(すなわち上述の非水系溶媒)と実質的に重複してもよい(但し、アセトニトリル、及びスルホン化合物を除く)。電極保護用添加剤は、本実施形態における非水系電解液及び非水系二次電池の性能向上に寄与する物質であることが好ましいが、電気化学的な反応には直接関与しない物質をも包含する。
<Other electrode protection additives>
Other electrode protective additives are not particularly limited as long as they do not impede the problem solving of the present invention; (However, acetonitrile and sulfone compounds are excluded). The electrode protection additive is preferably a substance that contributes to improving the performance of the non-aqueous electrolyte and non-aqueous secondary battery in this embodiment, but it also includes substances that are not directly involved in electrochemical reactions. .

その他の電極保護用添加剤の具体例としては、例えば、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、δ-カプロラクトン、及びε-カプロラクトンに代表されるラクトン;1,4-ジオキサンに代表される環状エーテル;無水酢酸、無水プロピオン酸、無水安息香酸に代表される鎖状酸無水物;マロン酸無水物、無水コハク酸、グルタル酸無水物、無水マレイン酸、無水フタル酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸無水物、2,3-ナフタレンジカルボン酸無水物、又は、ナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸二無水物に代表される環状酸無水物;異なる2種類のカルボン酸等、違う種類の酸が脱水縮合した構造の混合酸無水物が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Specific examples of other electrode protective additives include lactones represented by γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, δ-valerolactone, δ-caprolactone, and ε-caprolactone; - Cyclic ethers represented by dioxane; chain acid anhydrides represented by acetic anhydride, propionic anhydride, benzoic anhydride; malonic anhydride, succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride , 1,2-cyclohexanedicarboxylic anhydride, 2,3-naphthalene dicarboxylic anhydride, or cyclic acid anhydride represented by naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride; 2 different Examples include mixed acid anhydrides that have a structure in which different types of acids, such as different types of carboxylic acids, are dehydrated and condensed. These may be used alone or in combination of two or more.

本実施形態における非水系電解液中の電極保護用添加剤の含有量については、特に制限はないが、非水系溶媒の全量に対する電極保護用添加剤の含有量として、0.1~30体積%であることが好ましく、0.3~15体積%であることがより好ましく、0.5~4体積%であることが更に好ましい。 The content of the electrode protection additive in the non-aqueous electrolyte in this embodiment is not particularly limited, but the content of the electrode protection additive in the total amount of the non-aqueous solvent is 0.1 to 30% by volume. The content is preferably from 0.3 to 15% by volume, and even more preferably from 0.5 to 4% by volume.

本実施形態においては、電極保護用添加剤の含有量が多いほど非水系電解液の劣化が抑えられる。しかし、電極保護用添加剤の含有量が少ないほど非水系二次電池の低温環境下における高出力特性が向上することになる。従って、電極保護用添加剤の含有量を上述の範囲内に調整することによって、非水系二次電池としての基本的な機能を損なうことなく、非水系電解液の高イオン伝導度に基づく優れた性能を最大限に発揮することができる傾向にある。このような組成で非水系電解液を調製することにより、非水系二次電池のサイクル性能、低温環境下における高出力性能及びその他の電池特性の全てを一層良好なものとすることができる傾向にある。 In this embodiment, the higher the content of the electrode protection additive, the more the deterioration of the non-aqueous electrolyte can be suppressed. However, the lower the content of the electrode protection additive, the better the high output characteristics of the non-aqueous secondary battery in a low-temperature environment. Therefore, by adjusting the content of the electrode protection additive within the above range, it is possible to achieve excellent performance based on the high ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte without impairing the basic functions of a non-aqueous secondary battery. They tend to be able to maximize performance. By preparing a nonaqueous electrolyte with such a composition, it is possible to improve the cycle performance of a nonaqueous secondary battery, high output performance in a low-temperature environment, and other battery characteristics. be.

<その他の任意的添加剤>
本実施形態においては、非水系二次電池の充放電サイクル特性の改善、高温貯蔵性、安全性の向上(例えば過充電防止等)等の目的で、非水系電解液に、例えば、スルホン酸エステル、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、フルオロベンゼン、tert-ブチルベンゼン、リン酸エステル〔エチルジエチルホスホノアセテート(EDPA):(CO)(P=O)-CH(C=O)OC、リン酸トリス(トリフルオロエチル)(TFEP):(CFCHO)P=O、リン酸トリフェニル(TPP):(CO)P=O:(CH=CHCHO)P=O、リン酸トリアリル等〕、非共有電子対周辺に立体障害のない窒素含有環状化合物〔ピリジン、1-メチル-1H-ベンゾトリアゾール、1-メチルピラゾール等〕等、及びこれらの化合物の誘導体等から選択される任意的添加剤を、適宜含有させることもできる。特にリン酸エステルは、貯蔵時の副反応を抑制する作用があり、効果的である。
<Other optional additives>
In this embodiment, for example, sulfonic acid ester is added to the non-aqueous electrolyte for the purpose of improving the charge/discharge cycle characteristics, high-temperature storage properties, and safety (for example, preventing overcharging) of the non-aqueous secondary battery. , diphenyl disulfide, cyclohexylbenzene, biphenyl, fluorobenzene, tert-butylbenzene, phosphoric acid ester [ethyl diethylphosphonoacetate (EDPA): (C 2 H 5 O) 2 (P=O)-CH 2 (C=O )OC 2 H 5 , tris(trifluoroethyl) phosphate (TFEP): (CF 3 CH 2 O) 3 P=O, triphenyl phosphate (TPP): (C 6 H 5 O) 3 P=O: (CH 2 =CHCH 2 O) 3 P=O, triallyl phosphate, etc.], nitrogen-containing cyclic compounds with no steric hindrance around lone pairs [pyridine, 1-methyl-1H-benzotriazole, 1-methylpyrazole, etc. ], etc., and derivatives of these compounds, etc., may be included as appropriate. In particular, phosphoric acid esters are effective in suppressing side reactions during storage.

本実施形態におけるその他の任意的添加剤の含有量は、非水系電解液を構成する全ての成分の合計質量に対する質量百分率にて算出される。その他の任意的添加剤の含有量について、特に制限はないが、非水系電解液の全量に対し、0.01質量%以上10質量%以下の範囲であることが好ましく、0.02質量%以上5質量%以下であることがより好ましく、0.05質量%以上3質量%以下であることが更に好ましい。その他の任意的添加剤の含有量を上述の範囲内に調整することによって、非水系二次電池としての基本的な機能を損なうことなく、より一層良好な電池特性を付加することができる傾向にある。 The content of other optional additives in this embodiment is calculated as a mass percentage with respect to the total mass of all components constituting the non-aqueous electrolyte. The content of other optional additives is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.01% by mass or more and 10% by mass or less, and 0.02% by mass or more based on the total amount of the non-aqueous electrolyte. It is more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 0.05% by mass or more and 3% by mass or less. By adjusting the content of other optional additives within the above range, it tends to be possible to add even better battery characteristics without impairing the basic functions of a non-aqueous secondary battery. be.

<2.正極及び正極集電体>
図1,2に示される正極150は、正極合剤から作製した正極活物質層と、正極集電体とから構成される。正極150は、非水系二次電池の正極として作用するものであれば特に限定されず、公知のものであってもよい。本発明における正極活物質は、リチウムと遷移金属の複合酸化物であることが好ましく、好ましくはニッケル(Ni)を相対的に高い比率で含有する。
<2. Positive electrode and positive electrode current collector>
The positive electrode 150 shown in FIGS. 1 and 2 is composed of a positive electrode active material layer made from a positive electrode mixture and a positive electrode current collector. The positive electrode 150 is not particularly limited as long as it functions as a positive electrode for a non-aqueous secondary battery, and may be any known electrode. The positive electrode active material in the present invention is preferably a composite oxide of lithium and a transition metal, and preferably contains nickel (Ni) in a relatively high proportion.

正極活物質層は、正極活物質を含有し、必要に応じて導電助剤及びバインダーを更に含有することが好ましい。 It is preferable that the positive electrode active material layer contains a positive electrode active material, and further contains a conductive aid and a binder as necessary.

正極活物質層は、正極活物質として、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料を含有することが好ましい。このような材料を用いる場合、高電圧及び高エネルギー密度を得ることができる傾向にあるので好ましい。 The positive electrode active material layer preferably contains, as the positive electrode active material, a material capable of intercalating and deintercalating lithium ions. The use of such materials is preferred because they tend to provide high voltages and high energy densities.

正極活物質としては、例えば、Ni、Mn、及びCoから成る群より選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素を含有する正極活物質が挙げられ、下記一般式(a):
LiNiCoMn ・・・(a)
{式中、Mはアルミニウム(Al)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉄(Fe)、バナジウム(V)、銅(Cu)、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、ストロンチウム(Sr)、及びバリウム(Ba)から成る群から選ばれる少なくとも1種の金属であり、且つ、0<p<1.3、0<q<1.2、0<r<1.2、0≦s<0.5、0≦t<0.3、0.7≦q+r+s+t≦1.2、1.8<u<2.2の範囲であり、そしてpは、電池の充放電状態により決まる値である。}
で表されるリチウム(Li)含有金属酸化物から選ばれる少なくとも1種のLi含有金属酸化物が好適である。
Examples of the positive electrode active material include positive electrode active materials containing at least one transition metal element selected from the group consisting of Ni, Mn, and Co, and have the following general formula (a):
Li p Ni q Cor Mn s M t O u ...(a)
{In the formula, M is aluminum (Al), tin (Sn), indium (In), iron (Fe), vanadium (V), copper (Cu), magnesium (Mg), titanium (Ti), zinc (Zn) , molybdenum (Mo), zirconium (Zr), strontium (Sr), and barium (Ba), and 0<p<1.3, 0<q<1 .2, 0<r<1.2, 0≦s<0.5, 0≦t<0.3, 0.7≦q+r+s+t≦1.2, 1.8<u<2.2. , and p are values determined by the charging/discharging state of the battery. }
At least one kind of Li-containing metal oxide selected from the lithium (Li)-containing metal oxides represented by is suitable.

正極活物質の具体例としては、例えば、LiCoOに代表されるリチウムコバルト酸化物;LiMnO、LiMn、及びLiMnに代表されるリチウムマンガン酸化物;LiNiOに代表されるリチウムニッケル酸化物;LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiNi0.8Co0.2に代表されるLiMO(式中、Mは、Ni、Mn、及びCoから成る群より選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素を含み、且つ、Ni、Mn、Co、Al、及びMgから成る群より選ばれる2種以上の金属元素を示し、zは0.9超1.2未満の数を示す)で表されるリチウム含有複合金属酸化物等が挙げられる。 Specific examples of positive electrode active materials include, for example , lithium cobalt oxide represented by LiCoO2 ; lithium manganese oxide represented by LiMnO2 , LiMn2O4 , and Li2Mn2O4 ; and Lithium manganese oxide represented by LiNiO2 . Lithium nickel oxide; represented by LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 Li z MO 2 (wherein M contains at least one transition metal element selected from the group consisting of Ni, Mn, and Co, and includes at least one transition metal element selected from the group consisting of Ni, Mn, Co, Al, and Mg) Examples include lithium-containing composite metal oxides represented by two or more selected metal elements, and z is a number greater than 0.9 and less than 1.2.

特に、一般式(a)で表されるLi含有金属酸化物のNi含有比qが、0.5<q<1.2である場合には、レアメタルであるCoの使用量削減と、高エネルギー密度化の両方が達成されるため好ましい。そのような正極活物質としては、例えば、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiNi0.75Co0.15Mn0.15、LiNi0.8Co0.1Mn0.1、LiNi0.85Co0.075Mn0.075、LiNi0.8Co0.15Al0.05、LiNi0.81Co0.1Al0.09、LiNi0.85Co0.1Al0.05、等に代表されるリチウム含有複合金属酸化物が挙げられる。 In particular, when the Ni content ratio q of the Li-containing metal oxide expressed by the general formula (a) is 0.5<q<1.2, it is possible to reduce the amount of Co used, which is a rare metal, and to achieve high energy consumption. This is preferred because both densification and densification are achieved. Examples of such positive electrode active materials include LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.75 Co 0.15 Mn 0.15 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , LiNi 0.85 Co 0.075 Mn 0.075 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.81 Co 0.1 Al 0.09 O 2 , LiNi 0.85 Co 0.1 Al 0.05 O 2 , and the like are lithium-containing composite metal oxides.

他方、正極活物質層においてNi含有比が高まるほど、低電圧で劣化が進行する傾向にある。一般式(a)で表されるLi含有金属酸化物の正極活物質には非水系電解液を酸化劣化させる活性点が本質的に存在するが、この活性点は、負極を保護するために添加した化合物を正極側で意図せず消費してしまうことがある。中でも、酸無水物はその影響を受け易い傾向にある。特に、非水系溶媒としてアセトニトリルを含有する場合には、酸無水物の添加効果は絶大であるが故に、正極側で酸無水物が消費されてしまうことは致命的な課題である。 On the other hand, as the Ni content ratio increases in the positive electrode active material layer, deterioration tends to progress at lower voltages. The Li-containing metal oxide cathode active material represented by general formula (a) essentially has active sites that oxidize and degrade the non-aqueous electrolyte, but these active sites are added to protect the negative electrode. The compound may be unintentionally consumed on the positive electrode side. Among them, acid anhydrides tend to be easily affected. In particular, when acetonitrile is contained as a non-aqueous solvent, the effect of adding an acid anhydride is tremendous, so consumption of the acid anhydride on the positive electrode side is a fatal problem.

また、正極側に取り込まれ堆積したこれらの添加剤分解物は非水系二次電池の内部抵抗増加要因となるだけでなく、リチウム塩の劣化も加速させる。更に、本来の目的であった負極表面の保護も不十分となってしまう。非水系電解液を本質的に酸化劣化させる活性点を失活させるには、ヤーンテラー歪みの制御又は中和剤的な役割を担う成分の共存が重要である。そのため、正極活物質にはAl、Sn、In、Fe、V、Cu、Mg、Ti、Zn、Mo、Zr、Sr、Baから成る群より選ばれる少なくとも1種の金属を含有することが好ましい。 Furthermore, these additive decomposition products taken into and deposited on the positive electrode side not only cause an increase in the internal resistance of the non-aqueous secondary battery, but also accelerate the deterioration of the lithium salt. Furthermore, the protection of the negative electrode surface, which was the original purpose, becomes insufficient. In order to deactivate the active sites that essentially cause oxidative deterioration of the non-aqueous electrolyte, it is important to control Jahn-Teller distortion or coexist with a component that plays a role as a neutralizer. Therefore, it is preferable that the positive electrode active material contains at least one metal selected from the group consisting of Al, Sn, In, Fe, V, Cu, Mg, Ti, Zn, Mo, Zr, Sr, and Ba.

同様の理由により、正極活物質の表面が、Zr、Ti、Al、及びNbから成る群より選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有する化合物で被覆されていることが好ましい。また、正極活物質の表面が、Zr、Ti、Al、及びNbから成る群より選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有する酸化物で被覆されていることがより好ましい。更に、正極活物質の表面が、ZrO、TiO、Al、NbO、及びLiNbOから成る群より選ばれる少なくとも1種の酸化物で被覆されていることが、リチウムイオンの透過を阻害しないため特に好ましい。 For the same reason, the surface of the positive electrode active material is preferably coated with a compound containing at least one metal element selected from the group consisting of Zr, Ti, Al, and Nb. Further, it is more preferable that the surface of the positive electrode active material is coated with an oxide containing at least one metal element selected from the group consisting of Zr, Ti, Al, and Nb. Furthermore, the surface of the positive electrode active material is coated with at least one oxide selected from the group consisting of ZrO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , NbO 3 , and LiNbO 2 to prevent the permeation of lithium ions. It is particularly preferable because it does not inhibit.

正極活物質は、式(a)で表されるLi含有金属酸化物以外のリチウム含有化合物でもよく、リチウムを含有するものであれば特に限定されない。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物、リチウムを有する金属カルコゲン化物、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸金属化合物、及びリチウムと遷移金属元素とを含むケイ酸金属化合物が挙げられる。より高い電圧を得る観点から、リチウム含有化合物としては、特に、リチウムと、Co、Ni、Mn、Fe、Cu、Zn、Cr、V、及びTiから成る群より選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素と、を含むリン酸金属化合物が好ましい。
リチウム含有化合物として、より具体的には、以下の式(Xa):
Li (Xa)
{式中、Dはカルコゲン元素を示し、Mは少なくとも1種の遷移金属元素を含む1種以上の遷移金属元素を示し、vの値は、電池の充放電状態により決まり、0.05~1.10の数を示す。}、
以下の式(Xb):
LiIIPO (Xb)
{式中、MIIは、少なくとも1種の遷移金属元素を含む1種以上の遷移金属元素を示し、wの値は、電池の充放電状態により決まり、0.05~1.10の数を示す。}、及び
以下の式(Xc):
LiIII SiO (Xc)
{式中、MIIIは、少なくとも1種の遷移金属元素を含む1種以上の遷移金属元素を示し、tの値は、電池の充放電状態により決まり、0.05~1.10の数を示し、そしてuは0~2の数を示す。}
のそれぞれで表される化合物が挙げられる。
The positive electrode active material may be a lithium-containing compound other than the Li-containing metal oxide represented by formula (a), and is not particularly limited as long as it contains lithium. Examples of such lithium-containing compounds include composite oxides containing lithium and a transition metal element, metal chalcogenides containing lithium, metal phosphate compounds containing lithium and a transition metal element, and lithium and transition metal elements. Examples include metal silicate compounds containing. From the viewpoint of obtaining higher voltage, the lithium-containing compound is particularly composed of lithium and at least one transition metal element selected from the group consisting of Co, Ni, Mn, Fe, Cu, Zn, Cr, V, and Ti. A metal phosphate compound containing the following is preferred.
More specifically, the lithium-containing compound is the following formula (Xa):
Liv M I D 2 (Xa)
{In the formula, D represents a chalcogen element, M I represents one or more transition metal elements including at least one transition metal element, and the value of v is determined by the charging/discharging state of the battery, and is from 0.05 to 1. Shows the number of 10. },
The following formula (Xb):
Li w M II PO 4 (Xb)
{In the formula, M II represents one or more transition metal elements including at least one transition metal element, and the value of w is determined by the charging/discharging state of the battery, and is a number from 0.05 to 1.10. show. }, and the following formula (Xc):
Li t M III u SiO 4 (Xc)
{In the formula, M III represents one or more transition metal elements including at least one transition metal element, and the value of t is determined by the charging/discharging state of the battery, and is a number from 0.05 to 1.10. and u represents a number from 0 to 2. }
Examples include compounds represented by each of the following.

上述の式(Xa)で表されるリチウム含有化合物は層状構造を有し、上述の式(Xb)及び(Xc)で表される化合物はオリビン構造を有する。これらのリチウム含有化合物は、構造を安定化させる等の目的から、Al、Mg、又はその他の遷移金属元素により遷移金属元素の一部を置換したもの、これらの金属元素を結晶粒界に含ませたもの、酸素原子の一部をフッ素原子等で置換したもの、正極活物質表面の少なくとも一部に他の正極活物質を被覆したもの等であってもよい。 The lithium-containing compound represented by the above formula (Xa) has a layered structure, and the compounds represented by the above formulas (Xb) and (Xc) have an olivine structure. These lithium-containing compounds are compounds in which a part of the transition metal element is replaced with Al, Mg, or other transition metal elements, or in which these metal elements are included in the grain boundaries, for the purpose of stabilizing the structure. It may also be one in which some of the oxygen atoms are replaced with fluorine atoms or the like, or one in which at least a portion of the surface of the positive electrode active material is coated with another positive electrode active material.

本実施形態における正極活物質としては、上記のようなリチウム含有化合物のみを用いてもよいし、該リチウム含有化合物と共にその他の正極活物質を併用してもよい。 As the positive electrode active material in this embodiment, only the above-described lithium-containing compound may be used, or the lithium-containing compound and other positive electrode active materials may be used together.

このようなその他の正極活物質としては、例えば、トンネル構造及び層状構造を有する金属酸化物又は金属カルコゲン化物;イオウ;導電性高分子等が挙げられる。トンネル構造及び層状構造を有する金属酸化物、又は金属カルコゲン化物としては、例えば、MnO、FeO、FeS、V、V13、TiO、TiS、MoS、及びNbSeに代表されるリチウム以外の金属の酸化物、硫化物、セレン化物等が挙げられる。導電性高分子としては、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン、及びポリピロールに代表される導電性高分子が挙げられる。 Examples of such other positive electrode active materials include metal oxides or metal chalcogenides having a tunnel structure and layered structure; sulfur; conductive polymers, and the like. Examples of metal oxides or metal chalcogenides having a tunnel structure and layered structure include MnO 2 , FeO 2 , FeS 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , TiS 2 , MoS 2 , and NbSe. Examples include oxides, sulfides, and selenides of metals other than lithium, as represented by 2 . Examples of the conductive polymer include conductive polymers typified by polyaniline, polythiophene, polyacetylene, and polypyrrole.

上述のその他の正極活物質は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられ、特に制限はない。しかしながら、リチウムイオンを可逆安定的に吸蔵及び放出することが可能であり、且つ、高エネルギー密度を達成できることから、正極活物質層がNi、Mn、及びCoから選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素を含有することが好ましい。 The above-mentioned other positive electrode active materials may be used alone or in combination of two or more, and are not particularly limited. However, since it is possible to reversibly and stably insert and release lithium ions and to achieve high energy density, the positive electrode active material layer is made of at least one transition metal element selected from Ni, Mn, and Co. It is preferable to contain.

正極活物質として、リチウム含有化合物とその他の正極活物質とを併用する場合、両者の使用割合としては、正極活物質の全部に対するリチウム含有化合物の使用割合として、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましい。 When a lithium-containing compound and another cathode active material are used together as a cathode active material, the proportion of both used is preferably 80% by mass or more, and the proportion of the lithium-containing compound relative to the total of the cathode active material is preferably 80% by mass or more, and 85% by mass. % or more is more preferable.

導電助剤としては、例えば、グラファイト、アセチレンブラック、及びケッチェンブラックに代表されるカーボンブラック、並びに炭素繊維が挙げられる。導電助剤の含有割合は、正極活物質100質量部に対して、10質量部以下とすることが好ましく、より好ましくは1~5質量部である。 Examples of the conductive aid include graphite, acetylene black, carbon black represented by Ketjen black, and carbon fiber. The content of the conductive additive is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 1 to 5 parts by mass, based on 100 parts by mass of the positive electrode active material.

バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリル酸、スチレンブタジエンゴム、及びフッ素ゴムが挙げられる。バインダーの含有割合は、正極活物質100質量部に対して、6質量部以下とすることが好ましく、より好ましくは0.5~4質量部である。 Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylic acid, styrene-butadiene rubber, and fluororubber. The content of the binder is preferably 6 parts by mass or less, more preferably 0.5 to 4 parts by mass, based on 100 parts by mass of the positive electrode active material.

正極活物質層は、正極活物質と、必要に応じて導電助剤及びバインダーとを混合した正極合剤を溶剤に分散した正極合剤含有スラリーを、正極集電体に塗布及び乾燥(溶媒除去)し、必要に応じてプレスすることにより形成される。このような溶剤としては、特に制限はなく、従来公知のものを用いることができる。例えば、N―メチル-2-ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、水等が挙げられる。 The positive electrode active material layer is formed by applying a positive electrode mixture-containing slurry, which is prepared by dispersing a positive electrode mixture in a solvent, in which a positive electrode active material is mixed with a conductive additive and a binder as necessary, onto a positive electrode current collector and drying (removing the solvent). ) and press as necessary. There are no particular limitations on such a solvent, and conventionally known solvents can be used. Examples include N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, water and the like.

正極集電体は、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔、ステンレス箔等の金属箔により構成される。正極集電体は、表面にカーボンコートが施されていてもよく、メッシュ状に加工されていてもよい。正極集電体の厚みは、5~40μmであることが好ましく、7~35μmであることがより好ましく、9~30μmであることが更に好ましい。 The positive electrode current collector is made of, for example, metal foil such as aluminum foil, nickel foil, or stainless steel foil. The surface of the positive electrode current collector may be coated with carbon, or may be processed into a mesh shape. The thickness of the positive electrode current collector is preferably 5 to 40 μm, more preferably 7 to 35 μm, and even more preferably 9 to 30 μm.

<3.負極及び負極集電体>
図1,2に示される負極160は、負極合剤から作製した負極活物質層と、負極集電体とから構成される。負極160は、非水系二次電池の負極として作用することができる。
<3. Negative electrode and negative electrode current collector>
The negative electrode 160 shown in FIGS. 1 and 2 is composed of a negative electrode active material layer made from a negative electrode mixture and a negative electrode current collector. The negative electrode 160 can function as a negative electrode of a non-aqueous secondary battery.

負極活物質層は、負極活物質を含有し、必要に応じて導電助剤及びバインダーを含有することが好ましい。 The negative electrode active material layer preferably contains a negative electrode active material and, if necessary, a conductive aid and a binder.

負極活物質としては、例えば、アモルファスカーボン(ハードカーボン)、黒鉛(例えば、人造黒鉛、天然黒鉛など)、熱分解炭素、コークス、ガラス状炭素、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭、炭素コロイド、及びカーボンブラックに代表される炭素材料の他、金属リチウム、金属酸化物、金属窒化物、リチウム合金、スズ合金、シリコン合金、金属間化合物、有機化合物、無機化合物、金属錯体、有機高分子化合物等が挙げられる。負極活物質は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。負極活物質が黒鉛である場合、正極活物質は、リチウムと遷移金属の複合酸化物であることが、本発明の効果を奏し易くする観点から好ましい。 Examples of negative electrode active materials include amorphous carbon (hard carbon), graphite (for example, artificial graphite, natural graphite, etc.), pyrolytic carbon, coke, glassy carbon, fired bodies of organic polymer compounds, mesocarbon microbeads, In addition to carbon materials such as carbon fibers, activated carbon, carbon colloids, and carbon black, metal lithium, metal oxides, metal nitrides, lithium alloys, tin alloys, silicon alloys, intermetallic compounds, organic compounds, inorganic compounds, Examples include metal complexes and organic polymer compounds. One type of negative electrode active material may be used alone or two or more types may be used in combination. When the negative electrode active material is graphite, the positive electrode active material is preferably a composite oxide of lithium and a transition metal from the viewpoint of facilitating the effects of the present invention.

負極活物質層は、電池電圧を高められるという観点から、負極活物質としてリチウムイオンを0.4V vs.Li/Liよりも卑な電位で吸蔵することが可能な材料を含有することが好ましい。 In the negative electrode active material layer, lithium ions are used as the negative electrode active material at a voltage of 0.4V vs. from the viewpoint of increasing the battery voltage. It is preferable to contain a material that can be occluded at a potential more base than Li/Li + .

導電助剤としては、例えば、グラファイト、アセチレンブラック、及びケッチェンブラックに代表されるカーボンブラック、並びに炭素繊維が挙げられる。導電助剤の含有割合は、負極活物質100質量部に対して、20質量部以下とすることが好ましく、より好ましくは0.1~10質量部である。 Examples of the conductive aid include graphite, acetylene black, carbon black represented by Ketjen black, and carbon fiber. The content of the conductive additive is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 0.1 to 10 parts by mass, based on 100 parts by mass of the negative electrode active material.

バインダーとしては、例えば、カルボキシメチルセルロース、PVDF、PTFE、ポリアクリル酸、及びフッ素ゴムが挙げられる。また、ジエン系ゴム、例えばスチレンブタジエンゴム等も挙げられる。バインダーの含有割合は、負極活物質100質量部に対して、10質量部以下とすることが好ましく、より好ましくは0.5~6質量部である。 Examples of the binder include carboxymethyl cellulose, PVDF, PTFE, polyacrylic acid, and fluororubber. Also included are diene rubbers such as styrene-butadiene rubber. The content of the binder is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 0.5 to 6 parts by mass, based on 100 parts by mass of the negative electrode active material.

負極活物質層は、負極活物質と必要に応じて導電助剤及びバインダーとを混合した負極合剤を溶剤に分散した負極合剤含有スラリーを、負極集電体に塗布及び乾燥(溶媒除去)し、必要に応じてプレスすることにより形成される。このような溶剤としては、特に制限はなく、従来公知のものを用いることができる。例えば、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、水等が挙げられる。 For the negative electrode active material layer, a negative electrode mixture-containing slurry in which a negative electrode mixture, which is a mixture of the negative electrode active material and a conductive aid and a binder as necessary, is dispersed in a solvent is applied to the negative electrode current collector and dried (solvent removal). It is then formed by pressing as necessary. There are no particular limitations on such a solvent, and conventionally known solvents can be used. Examples include N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, water and the like.

負極集電体は、例えば、銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔等の金属箔により構成される。また、負極集電体は、表面にカーボンコートが施されていてもよいし、メッシュ状に加工されていてもよい。負極集電体の厚みは、5~40μmであることが好ましく、6~35μmであることがより好ましく、7~30μmであることが更に好ましい。 The negative electrode current collector is made of metal foil such as copper foil, nickel foil, stainless steel foil, etc., for example. Further, the surface of the negative electrode current collector may be coated with carbon, or may be processed into a mesh shape. The thickness of the negative electrode current collector is preferably 5 to 40 μm, more preferably 6 to 35 μm, and even more preferably 7 to 30 μm.

<4.セパレータ>
図2に示されるとおり、本実施形態における非水系二次電池100は、正極150及び負極160の短絡防止、シャットダウン等の安全性付与の観点から、正極150と負極160との間にセパレータ170を備えることが好ましい。セパレータ170としては、限定されるものではないが、公知の非水系二次電池に備えられるものと同様のものを用いてもよく、イオン透過性が大きく、機械的強度に優れる絶縁性の薄膜が好ましい。セパレータ170としては、例えば、織布、不織布、合成樹脂製微多孔膜等が挙げられ、これらの中でも、合成樹脂製微多孔膜が好ましい。
<4. Separator>
As shown in FIG. 2, the nonaqueous secondary battery 100 in this embodiment includes a separator 170 between the positive electrode 150 and the negative electrode 160 in order to prevent short circuit between the positive electrode 150 and the negative electrode 160, and to provide safety such as shutdown. It is preferable to have one. The separator 170 is not limited to one, but may be the same as those used in known non-aqueous secondary batteries, and may be an insulating thin film with high ion permeability and excellent mechanical strength. preferable. Examples of the separator 170 include woven fabrics, nonwoven fabrics, and microporous synthetic resin membranes, among which microporous synthetic resin membranes are preferred.

合成樹脂製微多孔膜としては、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレンを主成分として含有する微多孔膜、又は、これらのポリオレフィンの双方を含有する微多孔膜等のポリオレフィン系微多孔膜が好適に用いられる。不織布としては、例えば、ガラス製、セラミック製、ポリオレフィン製、ポリエステル製、ポリアミド製、液晶ポリエステル製、アラミド製等の耐熱樹脂製の多孔膜が挙げられる。 As the synthetic resin microporous membrane, for example, a polyolefin microporous membrane, such as a microporous membrane containing polyethylene or polypropylene as a main component, or a microporous membrane containing both of these polyolefins, is suitably used. Examples of the nonwoven fabric include porous membranes made of heat-resistant resins such as glass, ceramic, polyolefin, polyester, polyamide, liquid crystal polyester, and aramid.

セパレータ170は、1種の微多孔膜を単層又は複数積層した構成であってもよく、2種以上の微多孔膜を積層したものであってもよい。セパレータ170は、2種以上の樹脂材料を溶融混錬した混合樹脂材料を用いて単層又は複数層に積層した構成であってもよい。 The separator 170 may have a structure in which one type of microporous membrane is laminated in a single layer or a plurality of layers, or it may be in a configuration in which two or more types of microporous membranes are laminated. The separator 170 may have a single layer or a plurality of laminated layers using a mixed resin material obtained by melting and kneading two or more types of resin materials.

機能付与を目的として、セパレータの表層又は内部に無機粒子を存在させてもよく、その他の有機層を更に塗工又は積層してもよい。また、架橋構造を含むものであってもよい。非水系二次電池の安全性能を高めるため、これらの手法は必要に応じ組み合わせてもよい。 For the purpose of imparting functionality, inorganic particles may be present on the surface or inside the separator, and other organic layers may be further coated or laminated. Moreover, it may contain a crosslinked structure. In order to improve the safety performance of non-aqueous secondary batteries, these methods may be combined as necessary.

このようなセパレータ170を用いることで、特に上記の高出力用途のリチウムイオン電池に求められる良好な入出力特性、低い自己放電特性を実現することができる。 By using such a separator 170, it is possible to achieve good input/output characteristics and low self-discharge characteristics, which are particularly required of the above-mentioned lithium ion batteries for high output applications.

セパレータとして使用可能な微多孔膜の膜厚は、特に限定はないが、膜強度の観点から1μm以上であることが好ましく、透過性の観点より500μm以下であることが好ましい。微多孔膜の膜厚は、安全性試験など、発熱量が比較的高く、従来以上の自己放電特性を求められる高出力用途に使用されるという観点、及び、大型の電池捲回機での捲回性の観点から、5μm以上30μm以下であることが好ましく、10μm以上25μm以下であることがより好ましい。なお、微多孔膜の膜厚は、耐ショート性能と出力性能の両立を重視する場合には、15μm以上25μm以下であることが更に好ましいが、高エネルギー密度化と出力性能の両立を重視する場合には、10μm以上15μm未満であることが更に好ましい。 The thickness of the microporous membrane that can be used as a separator is not particularly limited, but from the viewpoint of membrane strength it is preferably 1 μm or more, and from the viewpoint of permeability it is preferably 500 μm or less. The thickness of the microporous membrane is determined from the viewpoint that it will be used in high-power applications such as safety tests, which have a relatively high calorific value and require better self-discharge characteristics than conventional ones, and from the viewpoint of being used for winding with large battery winding machines. From the viewpoint of circularity, it is preferably 5 μm or more and 30 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 25 μm or less. The thickness of the microporous membrane is more preferably 15 μm or more and 25 μm or less when both short-circuit resistance and output performance are important, but when both high energy density and output performance are important. More preferably, the thickness is 10 μm or more and less than 15 μm.

セパレータとして使用可能な微多孔膜の気孔率は、高出力時のリチウムイオンの急速な移動に追従する観点から、30%以上90%以下が好ましく、35%以上80%以下がより好ましく、40%以上70%以下が更に好ましい。なお、安全性を確保しつつ出力性能の向上を優先に考えた場合には、微多孔膜の気孔率としては、50%以上70%以下が特に好ましく、耐ショート性能と出力性能の両立を重視する場合には、40%以上50%未満が特に好ましい。 The porosity of the microporous membrane that can be used as a separator is preferably 30% or more and 90% or less, more preferably 35% or more and 80% or less, and 40% or more, from the viewpoint of following the rapid movement of lithium ions at high output. It is more preferably 70% or less. In addition, if priority is given to improving output performance while ensuring safety, the porosity of the microporous membrane is particularly preferably 50% or more and 70% or less, emphasizing both short-circuit resistance performance and output performance. In this case, it is particularly preferably 40% or more and less than 50%.

セパレータとして使用可能な微多孔膜の透気度としては、膜厚及び気孔率とのバランスの観点から、1秒/100cm以上400秒/100cm以下が好ましく、100秒/100cm以上350/100cm以下がより好ましい。なお、耐ショート性能と出力性能の両立を重視する場合には、微多孔膜の透気度としては、150秒/100cm以上350秒/100cm以下が特に好ましく、安全性を確保しつつ出力性能の向上を優先に考えた場合には、100/100cm秒以上150秒/100cm未満が特に好ましい。一方で、イオン伝導度の低い非水系電解液と上記範囲内のセパレータを組み合わせた場合、リチウムイオンの移動速度については、セパレータの構造ではなく、非水系電解液のイオン伝導度の高さが律速となり、期待したような入出力特性が得られない傾向がある。そのため、非水非水系電解液のイオン伝導度は、12mS/cm以上であり、15mS/cm以上が好ましく、20mS/cm以上がより好ましい。非水非水系電解液のイオン伝導度は、30mS/cm以下でよい。ただし、セパレータの膜厚、透気度及び気孔率、並びに非水系電解液のイオン伝導度の好ましい値は、上記の例に限定されない。 The air permeability of a microporous membrane that can be used as a separator is preferably 1 sec/100 cm 3 or more and 400 sec/100 cm 3 or less, and 1 sec/100 cm 3 or more and 350 sec/100 cm 3 or less, from the viewpoint of balance with membrane thickness and porosity. More preferably, it is 100 cm 3 or less. In addition, when placing emphasis on both short-circuit resistance performance and output performance, the air permeability of the microporous membrane is particularly preferably 150 seconds/100 cm 3 or more and 350 seconds/100 cm 3 or less, which allows output while ensuring safety. When priority is given to improving performance, a time of 100/100 cm 3 seconds or more and less than 150 seconds/100 cm 3 is particularly preferable. On the other hand, when a nonaqueous electrolyte with low ionic conductivity is combined with a separator within the above range, the rate at which lithium ions move is determined not by the structure of the separator but by the high ionic conductivity of the nonaqueous electrolyte. Therefore, the expected input/output characteristics tend not to be obtained. Therefore, the ionic conductivity of the nonaqueous nonaqueous electrolyte is 12 mS/cm or more, preferably 15 mS/cm or more, and more preferably 20 mS/cm or more. The ionic conductivity of the nonaqueous nonaqueous electrolyte may be 30 mS/cm or less. However, the preferred values of the film thickness, air permeability and porosity of the separator, and the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte are not limited to the above examples.

<5.電池外装>
図1,2に示される非水系二次電池100の電池外装110の構成は、特に限定されないが、例えば、電池缶及びラミネートフィルム外装体のいずれかの電池外装を用いることができる。電池缶としては、例えば、スチール、ステンレス、アルミニウム、又はクラッド材等から成る角型、角筒型、円筒型、楕円型、扁平型、コイン型、又はボタン型等の金属缶を用いることができる。ラミネートフィルム外装体としては、例えば、熱溶融樹脂/金属フィルム/樹脂の3層構成から成るラミネートフィルムを用いることができる。
<5. Battery exterior>
The structure of the battery exterior 110 of the non-aqueous secondary battery 100 shown in FIGS. 1 and 2 is not particularly limited, but for example, either a battery can or a laminate film exterior may be used. As the battery can, for example, a square, square tube, cylindrical, elliptical, flat, coin-shaped, or button-shaped metal can made of steel, stainless steel, aluminum, clad material, etc. can be used. . As the laminate film exterior body, for example, a laminate film having a three-layer structure of hot melt resin/metal film/resin can be used.

ラミネートフィルム外装体は、熱溶融樹脂側を内側に向けた状態で2枚重ねて、又は熱溶融樹脂側を内側に向けた状態となるように折り曲げて、端部をヒートシールにより封止した状態で外装体として用いることができる。ラミネートフィルム外装体を用いる場合、正極集電体に正極リード体130(又は正極端子及び正極端子と接続するリードタブ)を接続し、負極集電体に負極リード体140(又は負極端子及び負極端子と接続するリードタブ)を接続してもよい。この場合、正極リード体130及び負極リード体140(又は正極端子及び負極端子のそれぞれに接続されたリードタブ)の端部が外装体の外部に引き出された状態でラミネートフィルム外装体を封止してもよい。 The laminate film exterior body is made by stacking two sheets with the hot melt resin side facing inward, or by folding them so that the hot melt resin side faces inward, and sealing the ends with heat sealing. It can be used as an exterior body. When using a laminate film exterior, connect the positive electrode lead body 130 (or the positive electrode terminal and the lead tab connected to the positive electrode terminal) to the positive electrode current collector, and connect the negative electrode lead body 140 (or the negative electrode terminal and the negative electrode terminal) to the negative electrode current collector. (lead tab) may be connected. In this case, the laminate film exterior body is sealed with the ends of the positive electrode lead body 130 and the negative electrode lead body 140 (or the lead tabs connected to the positive and negative electrode terminals, respectively) pulled out to the outside of the exterior body. Good too.

<6.電池の作製方法>
本実施形態における非水系二次電池100は、上述の非水系電解液、集電体の片面又は両面に正極活物質層を有する正極150、集電体の片面又は両面に負極活物質層を有する負極160、及び電池外装110、並びに必要に応じてセパレータ170を用いて、公知の方法により作製される。
<6. Battery manufacturing method>
The non-aqueous secondary battery 100 in this embodiment includes the above-mentioned non-aqueous electrolyte, a positive electrode 150 having a positive electrode active material layer on one or both sides of the current collector, and a negative electrode active material layer on one or both sides of the current collector. It is produced by a known method using the negative electrode 160, the battery exterior 110, and, if necessary, the separator 170.

先ず、正極150及び負極160、並びに必要に応じてセパレータ170から成る積層体を形成する。例えば:
長尺の正極150と負極160とを、正極150と負極160との間に該長尺のセパレータを介在させた積層状態で巻回して巻回構造の積層体を形成する態様;
正極150及び負極160を一定の面積と形状とを有する複数枚のシートに切断して得た正極シートと負極シートとを、セパレータシートを介して交互に積層した積層構造の積層体を形成する態様;
長尺のセパレータをつづら折りにして、該つづら折りになったセパレータ同士の間に交互に正極体シートと負極体シートとを挿入した積層構造の積層体を形成する態様;
等が可能である。
First, a laminate consisting of a positive electrode 150, a negative electrode 160, and, if necessary, a separator 170 is formed. for example:
A mode in which a long positive electrode 150 and a negative electrode 160 are wound in a laminated state with the long separator interposed between the positive electrode 150 and the negative electrode 160 to form a laminate having a wound structure;
An embodiment in which positive electrode sheets and negative electrode sheets obtained by cutting the positive electrode 150 and negative electrode 160 into a plurality of sheets having a certain area and shape are alternately laminated with separator sheets interposed therebetween to form a laminate having a laminate structure. ;
An embodiment in which a long separator is folded in a zigzag manner, and a laminate having a laminated structure is formed in which positive electrode sheets and negative electrode sheets are alternately inserted between the zigzag-folded separators;
etc. are possible.

次いで、電池外装110(電池ケース)内に上述の積層体を収容して、本実施形態に係る非水系電解液を電池ケース内部に注液し、積層体を非水系電解液に浸漬して封印することによって、本実施形態における非水系二次電池を作製することができる。 Next, the above-described laminate is housed in the battery exterior 110 (battery case), and the non-aqueous electrolyte according to this embodiment is injected into the battery case, and the laminate is immersed in the non-aqueous electrolyte and sealed. By doing so, the non-aqueous secondary battery according to this embodiment can be manufactured.

代替的には、非水系電解液を高分子材料から成る基材に含浸させることによって、ゲル状態の電解質膜を予め作製しておき、シート状の正極150、負極160、及び電解質膜、並びに必要に応じてセパレータ170を用いて積層構造の積層体を形成した後、電池外装110内に収容して非水系二次電池100を作製することもできる。 Alternatively, an electrolyte membrane in a gel state may be prepared in advance by impregnating a base material made of a polymeric material with a non-aqueous electrolytic solution, and the sheet-shaped positive electrode 150, negative electrode 160, and electrolyte membrane, as well as the necessary After forming a laminate having a laminate structure using the separator 170 according to the requirements, the non-aqueous secondary battery 100 can also be manufactured by housing the laminate in the battery exterior 110.

なお、電極の配置が、負極活物質層の外周端と正極活物質層の外周端とが重なる部分が存在するように、又は負極活物質層の非対向部分に幅が小さすぎる箇所が存在するように設計されている場合、電池組み立て時に電極の位置ずれが生じることにより、非水系二次電池における充放電サイクル特性が低下するおそれがある。よって、該非水系二次電池に使用する電極体は、電極の位置を予めポリイミドテープ、ポリフェニレンスルフィドテープ、ポリプロピレン(PP)テープ等のテープ類、接着剤等により、固定しておくことが好ましい。 Note that the electrodes are arranged such that there is a portion where the outer peripheral edge of the negative electrode active material layer and the outer peripheral edge of the positive electrode active material layer overlap, or there is a portion where the width is too small in a non-opposing portion of the negative electrode active material layer. If so designed, there is a risk that the charge/discharge cycle characteristics of the non-aqueous secondary battery will deteriorate due to positional displacement of the electrodes during battery assembly. Therefore, in the electrode body used in the nonaqueous secondary battery, it is preferable to fix the position of the electrode in advance with tape such as polyimide tape, polyphenylene sulfide tape, polypropylene (PP) tape, adhesive, or the like.

本実施形態のような、アセトニトリルを使用した非水系電解液では、その高いイオン伝導性に起因して、非水系二次電池の初回充電時に正極から放出されたリチウムイオンが負極の全体に拡散してしまう可能性がある。非水系二次電池では、正極活物質層よりも負極活物質層の面積を大きくすることが一般的である。しかしながら、負極活物質層のうち正極活物質層と対向していない箇所にまでリチウムイオンが拡散して吸蔵されてしまうと、このリチウムイオンが初回放電時に放出されずに負極に留まることとなる。そのため、該放出されないリチウムイオンの寄与分が不可逆容量となってしまう。こうした理由から、アセトニトリルを含有する非水系電解液を用いた非水系二次電池では、初回充放電効率が低くなってしまう場合がある。 Due to its high ionic conductivity, the non-aqueous electrolyte that uses acetonitrile, as in this embodiment, causes lithium ions released from the positive electrode to diffuse throughout the negative electrode during the first charge of the non-aqueous secondary battery. There is a possibility that it will happen. In nonaqueous secondary batteries, the area of the negative electrode active material layer is generally larger than that of the positive electrode active material layer. However, if lithium ions are diffused and occluded to a portion of the negative electrode active material layer that does not face the positive electrode active material layer, the lithium ions will remain in the negative electrode without being released during the first discharge. Therefore, the contribution of the unreleased lithium ions becomes irreversible capacity. For these reasons, a non-aqueous secondary battery using a non-aqueous electrolyte containing acetonitrile may have low initial charge/discharge efficiency.

他方、負極活物質層よりも正極活物質層の面積が大きいか、又は両者が同じである場合には、充電時に負極活物質層のエッジ部分で電流の集中が起こり易く、リチウムデンドライトが生成し易くなる。 On the other hand, if the area of the positive electrode active material layer is larger than that of the negative electrode active material layer, or if both are the same, current concentration tends to occur at the edge of the negative electrode active material layer during charging, and lithium dendrites are generated. It becomes easier.

上記の理由により、正極活物質層と負極活物質層とが対向する部分の面積に対する、負極活物質層全体の面積の比について、特に制限はないが、1.0より大きく1.1未満であることが好ましく、1.002より大きく1.09未満であることがより好ましく、1.005より大きく1.08未満であることが更に好ましく、1.01より大きく1.08未満であることが特に好ましい。アセトニトリルを含む非水系電解液を用いた非水系二次電池では、正極活物質層と負極活物質層とが対向する部分の面積に対する、負極活物質層全体の面積の比を小さくすることにより、初回充放電効率を改善できる。 For the above reasons, there is no particular restriction on the ratio of the area of the entire negative electrode active material layer to the area of the portion where the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer face each other, but it should be greater than 1.0 and less than 1.1. It is preferably greater than 1.002 and less than 1.09, still more preferably greater than 1.005 and less than 1.08, and more preferably greater than 1.01 and less than 1.08. Particularly preferred. In a non-aqueous secondary battery using a non-aqueous electrolyte containing acetonitrile, by reducing the ratio of the area of the entire negative electrode active material layer to the area of the portion where the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer face each other, Initial charge/discharge efficiency can be improved.

正極活物質層と負極活物質層とが対向する部分の面積に対する、負極活物質層全体の面積の比を小さくするということは、負極活物質層のうち、正極活物質層と対向していない部分の面積の割合を制限することを意味している。これにより、初回充電時に正極から放出されたリチウムイオンのうち、正極活物質層とは対向していない負極活物質層の部分に吸蔵されるリチウムイオンの量(すなわち、初回放電時に負極から放出されずに不可逆容量となるリチウムイオンの量)を可及的に低減することが可能となる。よって、正極活物質層と負極活物質層とが対向する部分の面積に対する、負極活物質層全体の面積の比を上記の範囲内に設計することによって、アセトニトリルを使用することによる電池の負荷特性向上を図りつつ、電池の初回充放電効率を高め、更にリチウムデンドライトの生成も抑えることができるのである。 Reducing the ratio of the area of the entire negative electrode active material layer to the area of the portion where the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer face each other means that the portion of the negative electrode active material layer that does not face the positive electrode active material layer It means to limit the area ratio of a part. As a result, of the lithium ions released from the positive electrode during the first charge, the amount of lithium ions occluded in the part of the negative electrode active material layer that does not face the positive electrode active material layer (i.e., the amount of lithium ions released from the negative electrode during the first discharge) This makes it possible to reduce as much as possible the amount of lithium ions that reach irreversible capacity. Therefore, by designing the ratio of the area of the entire negative electrode active material layer to the area of the portion where the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer face each other within the above range, the load characteristics of the battery by using acetonitrile can be improved. This makes it possible to increase the initial charging and discharging efficiency of the battery while also suppressing the formation of lithium dendrites.

ここで、本実施形態に係る製造方法(非水系二次電池の製造方法)では、1時間で設定容量を放電できる電流量を1Cとした時に、0.1C以上の充電速度で初回充電を行う工程を有することが好ましい。本実施形態における非水系二次電池100は、初回充電により電池として機能し得るが、初回充電のときに非水系電解液の一部が分解することにより安定化する。初回充電の方法について特に制限はないが、初回充電は0.1~0.3Cで行われることが好ましい。初回充電が、途中に定電圧充電を経由して行われることも好ましい。設計容量を1時間で放電する定電流が1Cである。リチウム塩が電気化学的な反応に関与する電圧範囲を長く設定することによって、安定強固なSEIが電極(負極160)表面に形成され、内部抵抗の増加を抑制する効果があることの他、反応生成物が負極160のみに強固に固定化されることなく、何らかの形で、正極150、セパレータ170等の、負極160以外の部材にも良好な効果を与える。このため、非水系電解液に溶解したリチウム塩の電気化学的な反応を考慮して初回充電を行うことは、非常に有効である。 Here, in the manufacturing method according to the present embodiment (the manufacturing method of a non-aqueous secondary battery), initial charging is performed at a charging rate of 0.1 C or more, assuming that the amount of current that can discharge the set capacity in 1 hour is 1 C. It is preferable to have a step. The non-aqueous secondary battery 100 according to the present embodiment can function as a battery when charged for the first time, but is stabilized by partially decomposing the non-aqueous electrolyte during the first charge. Although there is no particular restriction on the method of initial charging, it is preferable that the initial charging is performed at 0.1 to 0.3C. It is also preferable that the initial charging is performed via constant voltage charging in the middle. The constant current that discharges the designed capacity in one hour is 1C. By setting a long voltage range in which the lithium salt participates in the electrochemical reaction, a stable and strong SEI is formed on the surface of the electrode (negative electrode 160), which not only has the effect of suppressing the increase in internal resistance but also increases the reaction rate. The product is not firmly immobilized only on the negative electrode 160, and in some way, a good effect is exerted on members other than the negative electrode 160, such as the positive electrode 150 and the separator 170. Therefore, it is very effective to perform the initial charging in consideration of the electrochemical reaction of the lithium salt dissolved in the non-aqueous electrolyte.

本実施形態における非水系二次電池100は、複数個の非水系二次電池100を直列又は並列に接続した電池パックとして使用することもできる。電池パックの充放電状態を管理する観点から、1個当たりの使用電圧範囲は2~5Vであることが好ましく、2.5~5Vであることがより好ましく、2.75V~5Vであることが特に好ましい。 The non-aqueous secondary battery 100 in this embodiment can also be used as a battery pack in which a plurality of non-aqueous secondary batteries 100 are connected in series or in parallel. From the viewpoint of managing the charging and discharging state of the battery pack, the working voltage range per battery pack is preferably 2 to 5 V, more preferably 2.5 to 5 V, and preferably 2.75 V to 5 V. Particularly preferred.

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments. The present invention can be modified in various ways without departing from the gist thereof.

以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明する。本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。特に規定しない場合、実施例は室温で行った。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. The present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, Examples were performed at room temperature.

(1)非水系電解液の調製
不活性雰囲気下において、アセトニトリル(AcN),エチルメチルカーボネート(EMC),エチレンカーボネート(EC)、ビニレンカーボネート(VC)、エチレンサルファイト(ES)を、表1に示す体積容量で加え、各化合物が所定の濃度となるように非水系溶媒を混合した。更に非水系溶媒1Lに対してヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)を0.3mol,リチウムビス(フルオロスルホニル)イミドを1molとなるように混合することで非水系電解液(S01~S09)を調製した。更にスルホン化合物を、それぞれが表1に示す所定の濃度になるよう添加することにより、電解液(S01)~(S09)を調製した。表1における添加剤の略称は、それぞれ以下の意味である。また、表1におけるスルホン化合物の質量%は、前記非水系電解液の全量に対する割合を示している。
(スルホン化合物)
ジフェニルスルホン:DPS
フェニルビニルスルホン:PVS
(1) Preparation of nonaqueous electrolyte Under an inert atmosphere, acetonitrile (AcN), ethyl methyl carbonate (EMC), ethylene carbonate (EC), vinylene carbonate (VC), and ethylene sulfite (ES) were added as shown in Table 1. A non-aqueous solvent was added in the indicated volume and volume so that each compound had a predetermined concentration. Furthermore, non-aqueous electrolytes (S01 to S09) were prepared by mixing 0.3 mol of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and 1 mol of lithium bis(fluorosulfonyl)imide to 1 L of non-aqueous solvent. did. Furthermore, electrolytic solutions (S01) to (S09) were prepared by adding sulfone compounds to the predetermined concentrations shown in Table 1. The abbreviations of additives in Table 1 have the following meanings. Moreover, the mass % of the sulfone compound in Table 1 indicates the proportion to the total amount of the non-aqueous electrolyte.
(Sulfone compound)
Diphenylsulfone: DPS
Phenyl vinyl sulfone: PVS

Figure 2023146966000005
Figure 2023146966000005

(2)非水系二次電池の作製
(2-1)正極の作製
(A)正極活物質としてリチウム、ニッケル、マンガン、及びコバルトの複合酸化物(LiNi0.8Mn0.1Co0.1)と、(B)導電助剤として、アセチレンブラック粉末と、(C)バインダーとして、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、94:3:3の質量比で混合し、正極合剤を得た。
(2) Preparation of non-aqueous secondary battery (2-1) Preparation of positive electrode (A) Complex oxide of lithium, nickel, manganese, and cobalt (LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 ), (B) acetylene black powder as a conductive aid, and (C) polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were mixed at a mass ratio of 94:3:3 to obtain a positive electrode mixture. Ta.

得られた正極合剤に溶剤としてN-メチル-2-ピロリドンを固形分68質量%となるように投入して更に混合して、正極合剤含有スラリーを調製した。正極集電体となる厚さ15μm、幅280mmのアルミニウム箔の片面に、この正極合剤含有スラリーの目付量を調節しながら、塗工幅240~250mm、塗工長125mm、無塗工長20mmの塗布パターンになるよう3本ロール式転写コーターを用いて塗布し、熱風乾燥炉で溶剤を乾燥除去した。得られた電極ロールは、両サイドをトリミングカットし、130℃8時間の減圧乾燥を実施した。その後、ロールプレスで正極活物質層の密度が2.7g/cmになるように圧延することにより、正極活物質層と正極集電体とからなる正極(P2)を得た。正極集電体を除く目付量は8.4mg/cmであった。 N-methyl-2-pyrrolidone was added as a solvent to the obtained positive electrode mixture so that the solid content was 68% by mass, and the mixture was further mixed to prepare a positive electrode mixture-containing slurry. On one side of an aluminum foil with a thickness of 15 μm and a width of 280 mm, which will serve as a positive electrode current collector, the slurry containing the positive electrode mixture is applied to a coating width of 240 to 250 mm, a coating length of 125 mm, and an uncoated length of 20 mm while adjusting the basis weight. The coating was applied using a three-roll transfer coater so that the coating pattern was as follows, and the solvent was removed by drying in a hot air drying oven. The obtained electrode roll was trimmed on both sides and dried under reduced pressure at 130° C. for 8 hours. Thereafter, the positive electrode (P2) consisting of the positive electrode active material layer and the positive electrode current collector was obtained by rolling with a roll press so that the density of the positive electrode active material layer was 2.7 g/cm 3 . The basis weight excluding the positive electrode current collector was 8.4 mg/cm 2 .

(2-2)負極の作製
(a)負極活物質として、グラファイト粉末と、(b)導電助剤としてカーボンブラック粉末(Super-P)と、(c)バインダーとして、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、90:3:7の固形分質量比で混合し、負極合剤を得た。
(2-2) Preparation of negative electrode (a) Graphite powder as a negative electrode active material, (b) Carbon black powder (Super-P) as a conductive agent, (c) Polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder. were mixed at a solid content mass ratio of 90:3:7 to obtain a negative electrode mixture.

得られた負極合剤に溶剤として水を固形分45質量%となるように投入して更に混合して、負極合剤含有スラリーを調製した。負極集電体となる厚さ8μm、幅280mmの銅箔の片面に、この負極合剤含有スラリーの目付量を調節しながら、塗工幅240~250mm、塗工長125mm、無塗工長20mmの塗布パターンになるよう3本ロール式転写コーターを用いて塗布し、熱風乾燥炉で溶剤を乾燥除去した。得られた電極ロールは、両サイドをトリミングカットし、80℃12時間の減圧乾燥を実施した。その後、ロールプレスで負極活物質層の密度が1.3g/cmになるよう圧延して、負極活物質層と負極集電体から成る負極(N1)を得た。負極集電体を除く目付量は5.4mg/cmであった。 Water was added as a solvent to the obtained negative electrode mixture so that the solid content was 45% by mass, and the mixture was further mixed to prepare a negative electrode mixture-containing slurry. On one side of a copper foil with a thickness of 8 μm and a width of 280 mm, which will serve as a negative electrode current collector, the slurry containing the negative electrode mixture is applied to a coating width of 240 to 250 mm, a coating length of 125 mm, and an uncoated length of 20 mm while adjusting the basis weight. The coating was applied using a three-roll transfer coater so that the coating pattern was as follows, and the solvent was removed by drying in a hot air drying oven. The obtained electrode roll was trimmed on both sides and dried under reduced pressure at 80° C. for 12 hours. Thereafter, it was rolled using a roll press so that the density of the negative electrode active material layer was 1.3 g/cm 3 to obtain a negative electrode (N1) consisting of a negative electrode active material layer and a negative electrode current collector. The basis weight excluding the negative electrode current collector was 5.4 mg/cm 2 .

(2-3)非水系二次電池の組み立て
CR2032タイプの電池ケース(SUS304/Alクラッド)にポリプロピレン製ガスケットをセットし、その中央に上述のようにして得られた正極を直径15.958mmの円盤状に打ち抜いたものを、正極活物質層を上向きにしてセットした。その上からガラス繊維濾紙(アドバンテック社製、GA-100)を直径16.156mmの円盤状に打ち抜いたものをセットして、非水系電解液を150μL注入した後、上述のようにして得られた負極を直径16.156mmの円盤状に打ち抜いたものを、負極活物質層を下向きにしてセットした。更にスペーサーとスプリングをセットした後に電池キャップをはめ込み、カシメ機でかしめた。あふれた電解液はウエスできれいにふきとった。25℃で12時間保持し、積層体に非水系電解液を十分馴染ませてコイン型非水系二次電池を得た。
(2-3) Assembling a nonaqueous secondary battery A polypropylene gasket is set in a CR2032 type battery case (SUS304/Al clad), and the positive electrode obtained as described above is placed in the center of a disk with a diameter of 15.958 mm. The blank was punched out into a shape and set with the positive electrode active material layer facing upward. A glass fiber filter paper (manufactured by Advantech, GA-100) punched out into a disk shape with a diameter of 16.156 mm was set on top of it, and 150 μL of the non-aqueous electrolyte was injected, and then the sample was obtained as described above. A negative electrode punched out into a disk shape with a diameter of 16.156 mm was set with the negative electrode active material layer facing downward. After setting the spacer and spring, I fitted the battery cap and crimped it with a crimping machine. The overflowing electrolyte was wiped off with a cloth. The laminate was held at 25° C. for 12 hours to fully absorb the nonaqueous electrolyte into the laminate to obtain a coin-type nonaqueous secondary battery.

(3)非水系二次電池の評価
上述のようにして得られたコイン型非水系二次電池について、まず、下記(3-1)の手順に従って初回充放電処理を行った。次に(3-2)の手順に従ってそれぞれのコイン型非水系二次電池を評価した。なお、充放電はアスカ電子(株)製の充放電装置ACD-M01A(商品名)及びヤマト科学(株)製のプログラム恒温槽IN804(商品名)を用いて行った。
ここで、1Cとは満充電状態の電池を定電流で放電して1時間で放電終了となることが期待される電流値を意味する。
(3) Evaluation of non-aqueous secondary battery The coin-shaped non-aqueous secondary battery obtained as described above was first subjected to an initial charge/discharge treatment according to the procedure (3-1) below. Next, each coin-type non-aqueous secondary battery was evaluated according to the procedure (3-2). Note that charging and discharging was performed using a charging/discharging device ACD-M01A (trade name) manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd. and a program constant temperature bath IN804 (trade name) manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.
Here, 1C means a current value that is expected to complete discharging in one hour when a fully charged battery is discharged at a constant current.

(3-1)非水系二次電池の充放電処理
非水系二次電池の周囲温度を25℃に設定し、0.1Cに相当する0.3mAの定電流で初回充電を行い4.2Vに到達した後、0.03Cに相当する0.09mAの定電流で3.0Vまで放電した。その後0.1Cに相当する定電流で充電し、4.2Vの定電圧で電流が0.025Cに減衰するまで充電を行った。
(3-1) Charging and discharging processing of non-aqueous secondary batteries Set the ambient temperature of the non-aqueous secondary batteries to 25°C, and perform initial charging at a constant current of 0.3 mA, which corresponds to 0.1 C, to 4.2 V. After reaching the voltage, it was discharged to 3.0V at a constant current of 0.09mA corresponding to 0.03C. Thereafter, charging was performed at a constant current corresponding to 0.1C, and charging was performed at a constant voltage of 4.2V until the current attenuated to 0.025C.

(3-2)85℃12時間熱貯蔵
次に、充放電装置から非水系二次電池を取り出し、85℃に設定した恒温槽に入れ12時間静置した。
(3-2) Heat storage at 85°C for 12 hours Next, the non-aqueous secondary battery was taken out from the charging/discharging device, placed in a constant temperature bath set at 85°C, and left to stand for 12 hours.

(3-3)85℃貯蔵前後の10秒DCIR変化率の測定
上記(3-1)に記載の方法で初回充放電処理を行った小型非水系二次電池について、25℃条件下で0.1Cに相当する0.3mAの定電流で4.2Vまで充電し、25℃条件下で0.3C放電における10秒放電DCIRを測定した。(3-2)に記載の方法で貯蔵後、50℃条件下で0.3C放電における10秒放電DCIRを測定した。下記式(1-2)を用いて、貯蔵前後での変化率を調べた。なお、放電開始後10秒間の電圧変化は、アスカ電子(株)製の充放電装置ACD-M01Aで得られる充放電の電圧の値より求めた。
式(1-1):10秒放電DCIR=(放電開始後10秒間の電圧変化)/(放電開始後10秒間の放電電流値)
式(1-2):10秒放電DCIR変化率=(85℃貯蔵後10秒放電DCIR)/(85℃貯蔵前10秒放電DCIR)
(3-3) Measurement of DCIR change rate for 10 seconds before and after storage at 85°C Regarding small non-aqueous secondary batteries subjected to the initial charge/discharge treatment by the method described in (3-1) above, 0. The battery was charged to 4.2 V with a constant current of 0.3 mA corresponding to 1 C, and the 10 second discharge DCIR at 0.3 C discharge was measured at 25°C. After storage according to the method described in (3-2), the 10-second discharge DCIR at 0.3C discharge was measured at 50°C. The rate of change before and after storage was investigated using the following formula (1-2). Note that the voltage change for 10 seconds after the start of discharge was determined from the charging/discharging voltage value obtained with a charging/discharging device ACD-M01A manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.
Formula (1-1): 10 seconds discharge DCIR = (voltage change for 10 seconds after the start of discharge)/(discharge current value for 10 seconds after the start of discharge)
Formula (1-2): 10-second discharge DCIR change rate = (10-second discharge DCIR after storage at 85°C)/(10-second discharge DCIR before storage at 85°C)

(3-4)非水系二次電池
[実施例1~2及び比較例1~5]
表1に示される各電解液を用いて、イオン伝導度および上記のとおりに、非水系二次電池を組み立てて初回充放電処理と10秒DCIR変化率の測定を行なった。ここで、各試験結果の解釈について述べる。
(3-4) Non-aqueous secondary battery [Examples 1-2 and Comparative Examples 1-5]
Using each electrolytic solution shown in Table 1, a non-aqueous secondary battery was assembled according to the ionic conductivity and above, and the initial charge/discharge treatment and 10-second DCIR change rate were measured. Here, we will discuss the interpretation of each test result.

熱履歴を加えた後の負極抵抗は負極保護膜であるSEIの分解やそれに伴う電極の劣化によって抵抗値が増加する。熱履歴後で10秒DCIRの値が23Ω未満であることが好ましく、21Ω未満であることがより好ましい。10秒DCIRの変化率については、1.3以下(例えば、1.30以下)であり、1.2以下(例えば、1.20以下)であることが好ましい。ここではスルホン化合物を含まない電解液S05に対して電解液S01,S03,S04,S06,S07,S08を用いた電池の抵抗を比較して副反応の影響を検討する。表2に測定結果を示す。 After thermal history is applied, the resistance value of the negative electrode increases due to the decomposition of SEI, which is a negative electrode protective film, and the accompanying deterioration of the electrode. The value of DCIR for 10 seconds after thermal history is preferably less than 23Ω, more preferably less than 21Ω. The rate of change in 10-second DCIR is 1.3 or less (for example, 1.30 or less), and preferably 1.2 or less (for example, 1.20 or less). Here, the influence of side reactions will be examined by comparing the resistances of batteries using electrolytes S01, S03, S04, S06, S07, and S08 with electrolyte S05 that does not contain a sulfone compound. Table 2 shows the measurement results.

Figure 2023146966000006
Figure 2023146966000006

表2に示すように実施例1~2、比較例1~5においてアセトニトリル含有電解液は14.0mS/cm以上の高いイオン伝導度が確認された。またDPSを2質量%添加までした実施例では10秒DCIR変化率1.15であり、添加量を4質量%まで増やすと変化率は1.67まで増大することが明らかとなった。比較例2において、添加剤を使用していない電解液では10秒DCIR変化率は2.52であり、このことから2質量%までのDPSの添加によって、負極の劣化を抑えつつも副反応の影響も見られないことが確認された。比較例3、5おいてはビニレンカーボネートを入れることで10秒DCIR変化率が大きくなることが確認された。また比較例4よりビニレンカーボネートとエチレンサルファイトとの組み合わせよりもジフェニルスルホンを添加したものの方が熱耐久性に優れていることも確認された。 As shown in Table 2, in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 5, it was confirmed that the acetonitrile-containing electrolyte had a high ionic conductivity of 14.0 mS/cm or more. Further, in the example in which DPS was added up to 2% by mass, the 10-second DCIR change rate was 1.15, and it was revealed that when the amount added was increased to 4% by mass, the change rate increased to 1.67. In Comparative Example 2, the 10-second DCIR change rate in the electrolytic solution without additives was 2.52, which indicates that by adding up to 2% by mass of DPS, side reactions can be suppressed while suppressing negative electrode deterioration. It was confirmed that no effect was observed. In Comparative Examples 3 and 5, it was confirmed that the 10 second DCIR change rate increased by adding vinylene carbonate. It was also confirmed from Comparative Example 4 that the combination of vinylene carbonate and ethylene sulfite had better thermal durability than the combination of vinylene carbonate and ethylene sulfite.

以上のことから、実施例ではスルホン化合物の適切量の添加によって、熱履歴による負極抵抗の増大を抑制、電池が安定して作動するものと考えられる。 From the above, it is considered that in the examples, by adding an appropriate amount of the sulfone compound, the increase in negative electrode resistance due to thermal history is suppressed, and the battery operates stably.

(3-5)50℃サイクル試験
上記(3-1)に記載の方法で初回充放電処理を行った非水系二次電池について、周囲温度を50℃に設定し、2Cに相当する6mAの定電流で4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧で電流が0.025Cに減衰するまで充電を行い、0.3Cに相当する0.9mAの電流値で3Vまで一度放電した。その後、上記と同様の充電を行い、2Cに相当する6mAの電流値で3Vまで電池を放電する充放電試験を100サイクル行った。
(3-5) 50°C cycle test For non-aqueous secondary batteries that have been subjected to initial charge/discharge treatment using the method described in (3-1) above, the ambient temperature is set to 50°C, and a constant voltage of 6 mA corresponding to 2C is applied. After the current reached 4.2V, charging was performed at a constant voltage of 4.2V until the current attenuated to 0.025C, and once discharged to 3V at a current value of 0.9mA corresponding to 0.3C. Thereafter, the battery was charged in the same manner as above, and a charge/discharge test was conducted for 100 cycles in which the battery was discharged to 3V at a current value of 6 mA corresponding to 2C.

サイクル試験時の1サイクル目の放電容量を100%としたときのサイクル試験時の各サイクル目の放電容量を、容量維持率として算出した。 The discharge capacity of each cycle during the cycle test was calculated as the capacity retention rate, with the discharge capacity of the first cycle during the cycle test being taken as 100%.

(3-6)非水系二次電池
[実施例3~5及び比較例6~11]
表1に示される各電解液を用いて、上記のとおりに、非水系二次電池を組み立てて初回充放電処理とサイクル試験を行なった。ここで、各試験結果の解釈について述べる。
(3-6) Nonaqueous secondary battery [Examples 3 to 5 and Comparative Examples 6 to 11]
Using each electrolytic solution shown in Table 1, a non-aqueous secondary battery was assembled as described above, and an initial charge/discharge treatment and a cycle test were performed. Here, we will discuss the interpretation of each test result.

容量維持率は、1サイクル目の放電容量に対する各サイクル目の放電容量の割合を示す指標である。上記サイクル試験は、一般的なサイクル試験と比べて高い電流密度で充放電を繰り返しており、値が大きいほど、充放電を繰り返し使用した際の容量劣化が少ない。またサイクル途中で容量維持率が上昇する場合は、電極表面の状態が安定していないことを示唆しており好ましくない。容量維持率は、85%以上(例えば、85.0%以上)が好ましく、86%以上(例えば、86.0%以上)がより好ましく、87%以上(例えば、87.0%以上)であることが更に好ましい。 The capacity retention rate is an index indicating the ratio of the discharge capacity in each cycle to the discharge capacity in the first cycle. In the above cycle test, charging and discharging are repeated at a higher current density than in a general cycle test, and the larger the value, the less the capacity deterioration occurs when the battery is repeatedly used for charging and discharging. Further, if the capacity retention rate increases during the cycle, this is not preferable because it suggests that the state of the electrode surface is not stable. The capacity retention rate is preferably 85% or more (e.g., 85.0% or more), more preferably 86% or more (e.g., 86.0% or more), and more preferably 87% or more (e.g., 87.0% or more). More preferably.

Figure 2023146966000007
Figure 2023146966000007

実施例3~5では、DPSを0.5~2.0質量%添加することで100サイクル目での容量維持率が87.0%を超えることが確認できた。また一方で比較例6では、DPSの添加量が4質量%となると容量維持率が低下することも確認できた。比較例7においてはDPSの添加によってサイクル性能が向上させる効果が確認された。比較例8においては10サイクル目で容量維持率の上昇がみられており不安定化している。これは高温貯蔵によってSEIが分解し、その後1~9サイクル目においてSEI再形成のために電力が消費されたためである。このことからDPSの添加によって熱耐性が向上することが確認された。比較例9においては特許文献3において好適とされていた組成よりも熱安定性において優れることが確認された。比較例10においては比較例8と同様10サイクル時点で容量維持率が100%を超えており、初期サイクルの不安定化が確認されている。比較例11においては、フェニルビニルスルホン添加電解液では初回充電時に電解液の分解が起こったため充放電が行えず、熱安定的なSEIの形成にはジフェニルスルホン置換体が有効であることが明らかとなった。これはジフェニルスルホン置換体のアニオンラジカルが比較的安定であることが寄与していると推測される。 In Examples 3 to 5, it was confirmed that the capacity retention rate at the 100th cycle exceeded 87.0% by adding 0.5 to 2.0% by mass of DPS. On the other hand, in Comparative Example 6, it was also confirmed that the capacity retention rate decreased when the amount of DPS added was 4% by mass. In Comparative Example 7, it was confirmed that the addition of DPS improved cycle performance. In Comparative Example 8, the capacity retention rate increased at the 10th cycle and became unstable. This is because SEI was decomposed due to high-temperature storage, and power was then consumed to reform SEI in the 1st to 9th cycles. This confirms that the addition of DPS improves heat resistance. It was confirmed that Comparative Example 9 was superior in thermal stability to the composition that was considered suitable in Patent Document 3. In Comparative Example 10, as in Comparative Example 8, the capacity retention rate exceeded 100% at the 10th cycle, and instability in the initial cycle was confirmed. In Comparative Example 11, with the phenylvinylsulfone-added electrolytic solution, the electrolytic solution decomposed during the first charge, so charging and discharging could not be performed, and it is clear that the diphenylsulfone substituted product is effective in forming a thermally stable SEI. became. This is presumably due to the fact that the anion radical of the diphenylsulfone substituted product is relatively stable.

上述の結果から、実施例では、非水系溶媒にDPSなどの特定の構造を持つスルホン化合物を加えることによって、熱安定性を持ちかつサイクル性能に優れた非水系二次電池を提供できることが確認された。 From the above results, in the example, it was confirmed that by adding a sulfone compound with a specific structure such as DPS to a nonaqueous solvent, a nonaqueous secondary battery with thermal stability and excellent cycle performance can be provided. Ta.

(3-7)低レート初回充放電
電解液S1~S3をそれぞれ含有するコイン型非水電池について、(3-1)よりも低いレートでの初回充電を検討した(比較例12~14)。非水系二次電池の周囲温度を25℃に設定し、0.025Cに相当する0.075mAの定電流で初回充電を行い、4.2Vに到達した後、0.03Cに相当する0.09mAの定電流で放電して3.0Vに到達した後、0.1Cに相当する定電流で充電して4.2Vの定電圧で電流が0.025Cに減衰するまで充電を行った。その後(3-2)、(3-4)に記載の方法で高温貯蔵及びサイクル試験を行いそれぞれの容量維持率を評価した。
(3-7) Low rate initial charging/discharging For coin-type nonaqueous batteries containing electrolytes S1 to S3, initial charging at a lower rate than (3-1) was investigated (Comparative Examples 12 to 14). Set the ambient temperature of the non-aqueous secondary battery to 25°C, perform initial charging with a constant current of 0.075mA corresponding to 0.025C, and after reaching 4.2V, charge at 0.09mA equivalent to 0.03C. After reaching 3.0V by discharging at a constant current of , the battery was charged at a constant current corresponding to 0.1C until the current attenuated to 0.025C at a constant voltage of 4.2V. Thereafter, high-temperature storage and cycle tests were performed using the methods described in (3-2) and (3-4) to evaluate the respective capacity retention rates.

Figure 2023146966000008
Figure 2023146966000008

実施例3~5において100サイクル時点で87.0%以上の高い容量維持率が出ているのに対して、初回充電を0.025Cで行った比較例12~14については、ジフェニルスルホンの濃度に因らず100サイクル時点での容量維持率が50.0%以下となることが確認された。また比較例12~14は10サイクル時点の初期段階においても容量維持率が低下していることから、初回充放電時において緻密なSEI構築ができていないことが示唆される。このことは0.1C以下の低レート初回充電時に全てのジフェニルスルホンが消費され、その後の充放電過程で活物質の膨張に伴って、SEIに欠損ができたためだと考えられる。 In Examples 3 to 5, a high capacity retention rate of 87.0% or more was obtained after 100 cycles, whereas in Comparative Examples 12 to 14, in which the initial charge was performed at 0.025C, the concentration of diphenyl sulfone was It was confirmed that the capacity retention rate at 100 cycles was 50.0% or less regardless of the conditions. Furthermore, in Comparative Examples 12 to 14, the capacity retention rate decreased even at the initial stage of the 10th cycle, suggesting that precise SEI construction was not possible during the initial charge/discharge. This is considered to be because all the diphenyl sulfone was consumed during the first low rate charge of 0.1 C or less, and defects were created in SEI as the active material expanded during the subsequent charging and discharging process.

以上のことから、実施例ではジフェニルスルホンの適切量の添加及び適切な初回充電によって、熱貯蔵による負極抵抗の増大を抑制、電池が安定して作動するものと考えられる。 From the above, it is considered that in the examples, by adding an appropriate amount of diphenyl sulfone and appropriate initial charging, the increase in negative electrode resistance due to heat storage is suppressed and the battery operates stably.

本発明の非水系二次電池は、例えば、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車等の自動車用蓄電池に加え、電動工具、ドローン、電動バイク等の産業用蓄電池、更には住宅用蓄電システムとしての利用も期待される。 The nonaqueous secondary battery of the present invention can be used, for example, as a storage battery for automobiles such as hybrid cars, plug-in hybrid cars, and electric cars, as well as industrial storage batteries for power tools, drones, electric motorcycles, etc., and even as a residential electricity storage system. is also expected to be used.

100 非水系二次電池
110 電池外装
120 電池外装の空間
130 正極リード体
140 負極リード体
150 正極
160 負極
170 セパレータ
100 Nonaqueous secondary battery 110 Battery exterior 120 Space of battery exterior 130 Positive electrode lead body 140 Negative electrode lead body 150 Positive electrode 160 Negative electrode 170 Separator

Claims (8)

正極と負極と非水系電解液とを備える非水系二次電池であって、
前記非水系電解液が、アセトニトリルを含む非水系溶媒と、リチウム塩と、
下記一般式(1):
Figure 2023146966000009
{式中、R及びRはそれぞれ独立して、ハロゲン基、又はハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基を示す。)で表されるスルホン化合物と、を含み、
前記スルホン化合物の含有量が前記非水系電解液の全量に対して、0.1質量%以上3質量%以下であり、
25℃における前記非水系電解液のイオン伝導度が12mS/cm以上30mS/cm以下であり、
下記式(1-1):
10秒放電DCIR=(放電開始後10秒間の電圧変化)/(放電開始後10秒間の放電電流値) ・・・式(1-1)
で表される10秒放電DCIRについて、85℃及び12時間の貯蔵前後での下記式(1-2):
10秒放電DCIR変化率=(85℃貯蔵後10秒放電DCIR)/(85℃貯蔵前10秒放電DCIR) ・・・式(1-2)
で表される10秒放電DCIR変化率が0超え1.3以下である、
非水系二次電池。
A non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte,
The non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous solvent containing acetonitrile, a lithium salt,
General formula (1) below:
Figure 2023146966000009
{In the formula, R 1 and R 2 each independently represent a halogen group or an alkyl group optionally substituted with a halogen atom. ) a sulfone compound represented by
The content of the sulfone compound is 0.1% by mass or more and 3% by mass or less with respect to the total amount of the nonaqueous electrolyte,
The ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte at 25° C. is 12 mS/cm or more and 30 mS/cm or less,
The following formula (1-1):
10 seconds discharge DCIR = (voltage change for 10 seconds after the start of discharge) / (discharge current value for 10 seconds after the start of discharge) ...Formula (1-1)
Regarding the 10-second discharge DCIR expressed by the following formula (1-2) before and after storage at 85°C and 12 hours:
10-second discharge DCIR change rate = (10-second discharge DCIR after storage at 85°C)/(10-second discharge DCIR before storage at 85°C) ...Formula (1-2)
The 10-second discharge DCIR change rate expressed by is more than 0 and less than 1.3,
Non-aqueous secondary battery.
前記非水系溶媒の全量に対してビニレンカーボネートが2体積%未満である、請求項1に記載の非水系二次電池。 The nonaqueous secondary battery according to claim 1, wherein vinylene carbonate is less than 2% by volume based on the total amount of the nonaqueous solvent. 前記非水系電解液中の非水系溶媒の全量に対して、前記アセトニトリルの含有量が10~60体積%である、請求項1又は2に記載の非水系二次電池。 The nonaqueous secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the content of the acetonitrile is 10 to 60% by volume with respect to the total amount of the nonaqueous solvent in the nonaqueous electrolyte. 前記リチウム塩がリチウム含有イミド塩と六フッ化リン酸リチウム(LiPF)からなる群から選ばれる少なくとも一種である、請求項1~3のいずれか1項に記載の非水系二次電池。 The nonaqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the lithium salt is at least one selected from the group consisting of a lithium-containing imide salt and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). 前記一般式(1)で示されるスルホン化合物としてジフェニルスルホンを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の非水系二次電池。 The non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 4, comprising diphenyl sulfone as the sulfone compound represented by the general formula (1). 前記正極は、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有し、前記負極は、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料と、金属リチウムと、からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の非水系二次電池。 The positive electrode contains one or more materials selected from the group consisting of materials capable of inserting and releasing lithium ions as a positive electrode active material, and the negative electrode contains and releasing lithium ions as a negative electrode active material. The non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 5, comprising one or more materials selected from the group consisting of a material capable of oxidation, and metallic lithium. 前記正極活物質がリチウムと遷移金属の複合酸化物であり、負極活物質が黒鉛である、請求項6に記載の非水系二次電池。 7. The nonaqueous secondary battery according to claim 6, wherein the positive electrode active material is a composite oxide of lithium and a transition metal, and the negative electrode active material is graphite. 請求項1~7のいずれか1項に記載の非水系二次電池の製造方法であって、
1時間で設定容量を放電できる電流量を1Cとした時に、0.1C以上の充電速度で初回充電を行う工程を有する、非水系二次電池の製造方法。
A method for manufacturing a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 7, comprising:
A method for manufacturing a non-aqueous secondary battery, comprising the step of initially charging at a charging rate of 0.1C or more, where 1C is the amount of current that can discharge a set capacity in 1 hour.
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