JP2007123171A - Nonaqueous electrolyte composition and nonaqueous electrolyte secondary battery using the composition - Google Patents
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Description
本発明は、特定の構造を有するグリコールエーテル化合物を含有する有機溶媒を用いた非水電解液組成物及び該組成物を用いた非水電解液二次電池を提供するものであり、該グリコールエーテル化合物を電解液に用いることで充放電の繰り返し時に電気容量や内部抵抗の変化率が小さく、かつ低温時の内部抵抗増加が小さいため、高い電気容量を維持するというサイクル特性及び低温特性に優れた非水電解液二次電池を提供するものである。 The present invention provides a non-aqueous electrolyte composition using an organic solvent containing a glycol ether compound having a specific structure, and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the composition. By using the compound in the electrolyte solution, the rate of change in electric capacity and internal resistance is small during repeated charging and discharging, and the increase in internal resistance at low temperatures is small, so it has excellent cycle characteristics and low temperature characteristics that maintain high electric capacity. A non-aqueous electrolyte secondary battery is provided.
近年の携帯用パソコン、ハンディビデオカメラなどの携帯電子機器の普及に伴い、高電圧、高エネルギー密度を有する非水電解液二次電池が電源として広く用いられるようになった。また、環境問題から電池自動車や電力を動力の一部に利用したハイブリッド車の実用化が行われている。 With the spread of portable electronic devices such as portable personal computers and handy video cameras in recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries having high voltage and high energy density are widely used as power sources. In addition, due to environmental problems, battery cars and hybrid vehicles using electric power as a part of power have been put into practical use.
しかし、非水電解液二次電池は、低温時あるいは充放電を繰り返すことで電気容量の低下や内部抵抗の上昇を示し、安定した電力供給源としての信頼性が不足していた。 However, the non-aqueous electrolyte secondary battery exhibits a decrease in electric capacity or an increase in internal resistance at low temperatures or by repeated charge and discharge, and lacks reliability as a stable power supply source.
非水電解液二次電池の安定性や電気特性の向上のために種々の添加剤が提案されている。例えば、有機溶媒系電解質における有機溶媒にフルオロベンゼン化合物を使用することが提案されている(特許文献1及び特許文献2参照)が、サイクル特性は向上したものの、容量が低下する欠点があった。また、電解液にメトキシベンゼン化合物を添加することが提案されている(特許文献3及び特許文献4参照)が、高容量化は実現したものの、サイクル特性や低温特性は満足いくものではなかった。さらに、電解液用の溶媒として、特にグリコールエーテル類は、リチウムイオンに対して二座で配位するのでリチウム塩の電解液としては伝導度や安定性などの面で優れた特性を有している。しかしながら、二次電池の電解液にジメトキシエタンなどの一般のグリコールエーテルを使用した場合、負極表面での分解が起こりやすく、充電効率の悪化及び内部抵抗の上昇が大きくなる問題がある。そのため、二次電池においては、グリコールエーテルではなく、鎖状カーボネートと環状カーボネートとの混合溶媒の形で使用されているのが一般的である。 Various additives have been proposed to improve the stability and electrical characteristics of non-aqueous electrolyte secondary batteries. For example, it has been proposed to use a fluorobenzene compound as an organic solvent in an organic solvent-based electrolyte (see Patent Document 1 and Patent Document 2). However, although cycle characteristics have been improved, there is a drawback in that the capacity decreases. Further, it has been proposed to add a methoxybenzene compound to the electrolytic solution (see Patent Document 3 and Patent Document 4), but although the capacity has been increased, the cycle characteristics and the low temperature characteristics have not been satisfactory. Furthermore, as a solvent for the electrolyte, particularly glycol ethers coordinate with bidentate to lithium ions, the lithium salt electrolyte has excellent characteristics in terms of conductivity and stability. Yes. However, when a general glycol ether such as dimethoxyethane is used for the electrolytic solution of the secondary battery, there is a problem that the surface of the negative electrode is easily decomposed, and the charging efficiency is deteriorated and the internal resistance is increased. Therefore, in secondary batteries, it is common to use a mixed solvent of chain carbonate and cyclic carbonate instead of glycol ether.
従って、本発明の目的は、サイクル特性及び低温特性に優れた非水電解液二次電池が得られる非水電解液組成物を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte composition from which a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in cycle characteristics and low-temperature characteristics can be obtained.
本発明者等は、鋭意研究した結果、非水電解液二次電池を製造するに際して、特定の構造を有するグリコールエーテル化合物を溶媒として含有させることにより、上記目的が達成されることを見出し本発明を完成した。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above object can be achieved by including a glycol ether compound having a specific structure as a solvent when producing a non-aqueous electrolyte secondary battery. Was completed.
すなわち、本発明は、有機溶媒に電解質塩を溶解させてなる非水電解液組成物において、該有機溶媒が下記一般式(1)で表されるグリコールエーテル化合物を含有してなる有機溶媒であることを特徴とする非水電解液組成物を提供するものである。 That is, the present invention is an organic solvent comprising a glycol ether compound represented by the following general formula (1) in a non-aqueous electrolyte composition obtained by dissolving an electrolyte salt in an organic solvent. A non-aqueous electrolyte composition characterized by the above is provided.
本発明の非水電解液組成物によれば、サイクル特性及び低温特性に優れた非水電解液二次電池が得られる。 According to the non-aqueous electrolyte composition of the present invention, a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in cycle characteristics and low-temperature characteristics can be obtained.
以下に本発明の非水電解液組成物及び該組成物を用いた非水電解液二次電池について詳述する。
上記一般式(1)において、Rで表される分岐又は環状になっていてもよい炭素原子数2〜6のアルキレン基としては、エチレン、トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレンなどが挙げられ、これらは酸素原子、窒素原子、珪素原子が結合していてもよい。
また、X1 〜X10で表される炭素原子数1〜10のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、第二ブチル、第三ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル2−エチル−ヘキシル、ノニル、デシルが挙げられ、炭素原子数1〜10のアルコキシ基及び炭素原子数1〜10のアルキルチオ基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、第二ブチル、第三ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル2−エチル−ヘキシル、ノニル、デシルなどから誘導されるアルコキシ基及びアルキルチオ基が挙げられる。
Hereinafter, the non-aqueous electrolyte composition of the present invention and the non-aqueous electrolyte secondary battery using the composition will be described in detail.
In the general formula (1), examples of the alkylene group having 2 to 6 carbon atoms which may be branched or cyclic represented by R include ethylene, trimethylene, tetramethylene, pentamethylene, hexamethylene and the like. These may be bonded to an oxygen atom, a nitrogen atom, or a silicon atom.
Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms represented by X 1 to X 10 include methyl, ethyl, propyl, butyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl 2-ethyl- Hexyl, nonyl, decyl are mentioned, and examples of the alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms and the alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms include methyl, ethyl, propyl, butyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl , Alkoxy groups and alkylthio groups derived from heptyl, octyl 2-ethyl-hexyl, nonyl, decyl and the like.
上記一般式(1)で表されるグリコールエーテル化合物としては、上記一般式(1)において、「Rがエチレン基であり、X1 〜X10が各々独立にフッ素原子又は水素原子である化合物」、「Rがトリメチレン基であり、X1 〜X10が各々独立にフッ素原子又は水素原子である化合物」などが好ましい。
上記一般式(1)で表される好ましいグリコールエーテル化合物としては、より具体的には、以下の化合物No.1〜No. 7などが挙げられる。ただし、本発明は以下の例示によりなんら制限されるものではない。
As the glycol ether compound represented by the above general formula (1), in the above general formula (1), “a compound in which R is an ethylene group and X 1 to X 10 are each independently a fluorine atom or a hydrogen atom” , “A compound in which R is a trimethylene group, and X 1 to X 10 are each independently a fluorine atom or a hydrogen atom”.
More preferable examples of the glycol ether compound represented by the general formula (1) include the following compound Nos. 1-No. 7 etc. are mentioned. However, this invention is not restrict | limited at all by the following illustrations.
本発明で用いられる上記一般式(1)で表されるグリコールエーテル化合物は、例えば、ジフルオロフェノールなどにジブロモアルキレンをアルカリの存在下で反応させて(Williamson合成) グリコールエーテルを得た後、酢酸エチル、ヘキサン、ジエチルエーテルなどの溶媒や水を用いて洗浄し、精製することで目的物が得られる。
上記一般式(1)で表されるグリコールエーテル化合物は、非水電解液の有機溶媒として使用することができ、安定性に優れ二次電池に使用した場合、内部抵抗の上昇が起こりにくく、電池のサイクル特性が向上し、寿命が延びるという利点がある。
For example, the glycol ether compound represented by the general formula (1) used in the present invention is obtained by reacting dibromoalkylene with difluorophenol in the presence of an alkali (Williamson synthesis) to obtain a glycol ether, followed by ethyl acetate. The product is obtained by washing with a solvent such as hexane, diethyl ether or water and purifying it.
The glycol ether compound represented by the general formula (1) can be used as an organic solvent for a non-aqueous electrolyte, has excellent stability, and is less likely to increase internal resistance when used in a secondary battery. This has the advantage that the cycle characteristics are improved and the life is extended.
上記一般式(1)で表されるグリコールエーテル化合物は、単独で非水電解液の有機溶媒として用いることができるが、好ましくは一種又は二種以上の他の溶媒(例えば、カーボネート類、ラクトン類、エーテル類、スルホラン類及びジオキソラン類などの非水溶媒)との組み合わせにより非水電解液用の有機溶媒として用いられる。特に、鎖状カーボネート化合物及び環状カーボネート化合物をそれぞれ少なくとも一種以上を含有させることが好ましく、この組み合わせを用いることでサイクル特性に優れるばかりでなく、電解液の粘度、得られる電池の電気容量・出力などのバランスのとれた電解液が提供できる。 The glycol ether compound represented by the general formula (1) can be used alone as an organic solvent for the non-aqueous electrolyte, but preferably one or more other solvents (for example, carbonates, lactones). And non-aqueous solvents such as ethers, sulfolanes, and dioxolanes) are used as organic solvents for non-aqueous electrolytes. In particular, it is preferable to contain at least one chain carbonate compound and at least one cyclic carbonate compound. By using this combination, not only the cycle characteristics are excellent, but also the viscosity of the electrolytic solution, the electric capacity / output of the obtained battery, etc. Can be provided.
上記鎖状カーボネート化合物としては、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチル−n−ブチルカーボネート、メチル−t−ブチルカーボネート、ジ−i−プロピルカーボネート、t−ブチル−i−プロピルカーボネートなどが挙げられる。また、上記環状カーボネート化合物としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ビニレンカーボネート(VC)、1,2−ブチレンカーボネート、イソブチレンカーボネートなどが挙げられる。 Examples of the chain carbonate compounds include dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl-n-butyl carbonate, methyl-t-butyl carbonate, di-i-propyl carbonate, t- Examples include butyl-i-propyl carbonate. Examples of the cyclic carbonate compound include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), vinylene carbonate (VC), 1,2-butylene carbonate, and isobutylene carbonate.
また、上記その他の有機溶媒としては、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどの環状エステル化合物、スルホラン、スルホレン、テトラメチルスルホラン、ジフェニルスルホン、ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシドなどのスルホン又はスルホキシド化合物、N−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアマイド化合物などが挙げられる。 Examples of the other organic solvents include cyclic ester compounds such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone, sulfolanes such as sulfolane, sulfolene, tetramethylsulfolane, diphenylsulfone, dimethylsulfone and dimethylsulfoxide, and N-methyl. Amide compounds such as pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide and the like can be mentioned.
さらに、上記その他の有機溶媒として、低粘度で低温での電解液の性能を高くすることができる鎖状又は環状エーテル化合物を用いても良い。かかる鎖状又は環状エーテル化合物としては、ジメトキシエタン(DME)、エトキシメトキシエタン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサン、1,2−ビス(メトキシカルボニルオキシ)エタン、1,2−ビス(エトキシカルボニルオキシ)エタン、1,2−ビス(エトキシカルボニルオキシ)プロパン、エチレングリコールビス(トリフルオロエチル)エーテル、i−プロピレングリコール(トリフルオロエチル)エーテル、エチレングリコールビス(トリフルオロメチル)エーテル、ジエチレングリコールビス(トリフルオロエチル)エーテルなどが挙げられる。
さらに、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸第二ブチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの鎖状エステル化合物を用いることができ、その他アセトニトリル、プロピオニトリル、ニトロメタンやこれらの誘導体を用いることもできる。
Further, as the other organic solvent, a chain or cyclic ether compound that has a low viscosity and can improve the performance of the electrolyte solution at a low temperature may be used. Such chain or cyclic ether compounds include dimethoxyethane (DME), ethoxymethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, dioxane, 1,2-bis (methoxycarbonyloxy) ethane, 1,2-bis (ethoxycarbonyl). Oxy) ethane, 1,2-bis (ethoxycarbonyloxy) propane, ethylene glycol bis (trifluoroethyl) ether, i-propylene glycol (trifluoroethyl) ether, ethylene glycol bis (trifluoromethyl) ether, diethylene glycol bis ( (Trifluoroethyl) ether and the like.
Furthermore, chain ester compounds such as methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, sec-butyl acetate, butyl acetate, methyl propionate and ethyl propionate can be used, and other acetonitrile and propionitrile Nitromethane and derivatives thereof can also be used.
上記一般式(1)で表されるグリコールエーテル化合物の含有量は、全有機溶媒中、好ましくは0.5〜60体積%であり、特に好ましくは1〜50体積%である。また必要に応じて配合される、上記一般式(1)で表されるグリコールエーテル化合物以外の有機溶媒の配合量は、全有機溶媒中0〜99体積%であるのが好ましい。
また、上記一般式(1)で表されるグリコールエーテル化合物の含有量は、電解質塩を有機溶媒に溶解した電解液100質量部に対して、0.5〜60質量部であるのが好ましい。
The content of the glycol ether compound represented by the general formula (1) is preferably 0.5 to 60% by volume, and particularly preferably 1 to 50% by volume in the total organic solvent. Moreover, it is preferable that the compounding quantity of organic solvents other than the glycol ether compound represented by the said General formula (1) mix | blended as needed is 0-99 volume% in all the organic solvents.
Moreover, it is preferable that content of the glycol ether compound represented by the said General formula (1) is 0.5-60 mass parts with respect to 100 mass parts of electrolyte solution which melt | dissolved electrolyte salt in the organic solvent.
本発明の非水電解液組成物には、一層優れたサイクル特性を付与するために一般に知られている添加剤を添加させてもよい。 In the non-aqueous electrolyte composition of the present invention, generally known additives may be added in order to impart more excellent cycle characteristics.
また、本発明の非水電解液組成物には、難燃性を付与するために、難燃剤としてハロゲン系、リン系、その他の難燃剤を適宜添加することができる。該リン系難燃剤としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェートなどのリン酸エステル類、ポリリン酸メラミン塩、ポリリン酸アンモニウム塩、ポリリン酸エチレンジアミン塩、ポリリン酸ヘキサメチレンジアミン塩、ポリリン酸ピペラジン塩などが挙げられる。 In addition, in order to impart flame retardancy to the non-aqueous electrolyte composition of the present invention, halogen-based, phosphorus-based, and other flame retardants can be added as appropriate. Examples of the phosphorus flame retardant include phosphoric esters such as trimethyl phosphate and triethyl phosphate, melamine polyphosphate, ammonium polyphosphate, ethylene diamine polyphosphate, hexamethylene diamine polyphosphate, piperazine polyphosphate, and the like. .
上記リン系難燃剤などの難燃剤の使用量は、非水電解液組成物を構成する全有機溶媒100質量部に対して5〜100質量部が好ましく、10〜50質量部が特に好ましい。5質量部未満では十分な難燃化効果が得られない。 5-100 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of all the organic solvents which comprise a non-aqueous electrolyte composition, and, as for the usage-amount of flame retardants, such as the said phosphorus flame retardant, 10-50 mass parts is especially preferable. If it is less than 5 parts by mass, a sufficient flame retarding effect cannot be obtained.
また、本発明の非水電解液組成物における電解質塩としては、従来公知の電解質を用いることができ、例えばLiPF6 、LiBF4 、LiAsF6 、LiCF3 SO3 、LiN(CF3 SO2 )2 、LiC(CF3 SO2 )3 、LiSbF6 、LiSiF5 、LiAlF4 、LiSCN、LiClO4 、LiCl、LiF、LiBr、LiI、LiAlF4 、LiAlCl4 、NaClO4 、NaBF4 、NaIなどが挙げられ、これらの中でも、無機塩であるLiPF6 、LiBF4 、LiClO4 及びLiAsF6 並びに有機塩であるLiCF3 SO3 、LiN(CF3 SO2 )2 、LiC(CF3 SO2 )3 及びこれらの誘導体からなる群より選ばれる一種以上が電気特性に優れるので好ましい。 As the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte composition of the present invention, a conventionally known electrolyte can be used. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2) 3, LiSbF 6, LiSiF 5, LiAlF 4, LiSCN, LiClO 4, LiCl, LiF, LiBr, LiI, LiAlF 4, LiAlCl 4, NaClO 4, NaBF 4, such as NaI and the like, Among these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 which are inorganic salts, and LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 and derivatives thereof which are organic salts. One or more types selected from the group consisting of are preferable because of their excellent electrical characteristics.
上記電解質塩は、非水電解液組成物中の濃度が、0.1〜3.0モル/リットル、特に0.5〜2.0モル/リットルとなるように、前記有機溶媒に溶解することが好ましい。該非水電解液組成物中の電解質塩の濃度が0.1モル/リットルより小さいと、充分な電流密度を得られないことがあり、3.0モル/リットルより大きいと、電解液の安定性を損なう恐れがある。 The electrolyte salt is dissolved in the organic solvent so that the concentration in the non-aqueous electrolyte composition is 0.1 to 3.0 mol / liter, particularly 0.5 to 2.0 mol / liter. Is preferred. When the concentration of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte composition is less than 0.1 mol / liter, a sufficient current density may not be obtained. There is a risk of damage.
本発明の非水電解液二次電池は、非水電解液として、本発明の非水電解液組成物を用いたものであり、電極材料やセパレータなどの非水電解液以外の材料は、特に制限されるものではなく、従来、非水電解液二次電池に用いられている種々の材料をそのまま使用することができる。 The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention uses the non-aqueous electrolyte composition of the present invention as the non-aqueous electrolyte, and materials other than the non-aqueous electrolyte such as electrode materials and separators are particularly The various materials conventionally used for the nonaqueous electrolyte secondary battery can be used as they are without limitation.
上記電極材料としては、正極及び負極がある。上記正極としては、正極活物質と結着剤と導電材とをスラリー化したものを集電体に塗布し、乾燥してシート状にしたものを使用することができる。該正極活物質としては、TiS2 、TiS3 、MoS3 、FeS2 、Li(1-x) MnO2 、Li(1-x) Mn2 O4 、Li(1-x) CoO2 、Li(1-x) NiO2 、LiV2 O3 、V2 O5 などが挙げられる。なお、該正極活物質の例示におけるXは0〜1の数を示す。これら正極活物質のうち、リチウムと遷移金属の複合酸化物が好ましく、その具体例としては、LiCoO2 、LiNiO2 、LiMn2 O4 、LiMnO2 、LiV2 O3 などが挙げられる。正極活物質の結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、EPDM、SBR、NBR、フッ素ゴムなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of the electrode material include a positive electrode and a negative electrode. As the positive electrode, a material obtained by applying a slurry of a positive electrode active material, a binder and a conductive material to a current collector and drying it into a sheet can be used. Examples of the positive electrode active material include TiS 2 , TiS 3 , MoS 3 , FeS 2 , Li (1-x) MnO 2 , Li (1-x) Mn 2 O 4 , Li (1-x) CoO 2 , Li ( 1-x) NiO 2 , LiV 2 O 3 , V 2 O 5 and the like. In addition, X in the illustration of this positive electrode active material shows the number of 0-1. Of these positive electrode active materials, composite oxides of lithium and transition metals are preferable, and specific examples thereof include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiMnO 2 , and LiV 2 O 3 . Examples of the binder for the positive electrode active material include, but are not limited to, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, EPDM, SBR, NBR, and fluororubber.
上記正極の導電材としては、黒鉛の微粒子、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、ニードルコークスなどの無定形炭素の微粒子などが使用されるが、これらに限定されるものではない。スラリー化に用いられる溶媒としては、通常は上記結着剤を溶解する有機溶剤が使用され、具体例としては、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N−N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、水に分散剤、増粘剤などを加えてSBRなどのラテックスで活物質をスラリー化する場合もある。 Examples of the conductive material for the positive electrode include graphite fine particles, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon fine particles such as needle coke, but are not limited thereto. As the solvent used for slurrying, an organic solvent that dissolves the above binder is usually used. Specific examples include N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, and methyl acrylate. , Diethyltriamine, NN-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran and the like, but are not limited thereto. In some cases, the active material is slurried with a latex such as SBR by adding a dispersant, a thickener or the like to water.
上記負極としては、通常、負極活物質と結着剤とを溶媒でスラリー化したものを集電体に塗布し、乾燥してシート状にしたものが使用される。該負極活物質としては、リチウム、リチウム合金、スズ化合物などの無機化合物、炭素質材料、導電性ポリマーなどが挙げられるが、特に、安全性の高いリチウムイオンを吸蔵、放出できる炭素質材料が好ましい。この炭素質材料は、特に限定されないが、黒鉛、石油系コークス、石炭系コークス、石油系ピッチの炭化物、石炭系ピッチの炭化物、フェノール樹脂・結晶セルロース樹脂の炭化物など及びこれらを一部炭化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維、PAN系炭素繊維などが挙げられる。また、負極に用いる上記結着剤及び上記溶媒としては、それぞれ、上記正極に用いることができる結着剤及び溶媒として例示したものを用いることができる。 As the negative electrode, a negative electrode active material and a binder slurryed with a solvent is applied to a current collector and dried to form a sheet. Examples of the negative electrode active material include lithium, lithium alloys, tin compounds and other inorganic compounds, carbonaceous materials, conductive polymers, and the like. In particular, carbonaceous materials that can occlude and release highly safe lithium ions are preferable. . The carbonaceous material is not particularly limited, but graphite, petroleum-based coke, coal-based coke, petroleum-based pitch carbide, coal-based pitch carbide, phenolic resin / crystalline cellulose resin carbide, etc., and partially carbonized carbon. Examples thereof include materials, furnace black, acetylene black, pitch-based carbon fibers, and PAN-based carbon fibers. Moreover, what was illustrated as a binder and a solvent which can be used for the said positive electrode can respectively be used as the said binder and said solvent used for a negative electrode.
負極の集電体には、通常、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼などが使用され、正極の集電体には、通常、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼などが使用される。 Copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel or the like is usually used for the current collector of the negative electrode, and aluminum, stainless steel, nickel-plated steel or the like is usually used for the current collector of the positive electrode.
本発明の非水電解液二次電池では正極と負極の間にセパレータを用いるが、該セパレータとしては、非水電解液二次電池に通常用いられる高分子の微多孔フィルムを特に限定なく使用でき、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシドなどのポリエーテル類、カルボキシメチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロースなどの種々のセルロース類、ポリ(メタ)アクリル酸及びその種々のエステル類などを主体とする高分子化合物やその誘導体、これらの共重合体や混合物からなるフィルムなどが挙げられる。また、これらのフィルムは、単独で用いてもよいし、複数のフィルムを重ね合わせた複層フィルムとして用いてもよい。さらに、これらのフィルムには種々の添加剤を用いてもよく、その種類や含有量は特に制限されない。これらの微多孔フィルムの中で、本発明の非水電解液二次電池には、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホンからなるフィルムが好ましく用いられる。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a separator is used between the positive electrode and the negative electrode. As the separator, a polymer microporous film usually used for non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used without any particular limitation. For example, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polyamide, polyimide, polyethers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, carboxy Consists of various celluloses such as methylcellulose and hydroxypropylcellulose, high molecular compounds mainly composed of poly (meth) acrylic acid and various esters thereof, derivatives thereof, copolymers and mixtures thereof. Irumu and the like. Moreover, these films may be used independently and may be used as a multilayer film which laminated | stacked the several film. Furthermore, various additives may be used for these films, and the kind and content thereof are not particularly limited. Among these microporous films, a film made of polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or polysulfone is preferably used for the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention.
セパレータとして用いられる上記フィルムは、非水電解液が滲み込んでイオンが透過し易いように、微多孔化がなされている。この微多孔化の方法としては、上記高分子化合物と溶剤の溶液をミクロ相分離させながら製膜し、該溶剤を抽出除去して多孔化する「相分離法」、溶融した高分子化合物を高ドラフトで押し出し製膜した後に熱処理し、結晶を一方向に配列させ、さらに延伸によって結晶間に間隙を形成して多孔化をはかる「延伸法」などが挙げられ、用いられる高分子フィルムによって適宜選択される。 The film used as the separator is microporous so that the non-aqueous electrolyte can permeate and ions can easily pass through. This microporosification method includes a “phase separation method” in which a film of the above polymer compound and a solvent is formed while microphase separation is performed, and the solvent is extracted and removed to make it porous. Extruded into a film after drafting, heat treated, crystals are aligned in one direction, and a “stretching method” in which gaps are formed between the crystals by stretching to achieve porosity. Is done.
本発明の非水電解液組成物、上記電極材料及び上記セパレータには、より安全性を向上する目的で、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤、ヒンダードアミン化合物を添加してもよい。 A phenolic antioxidant, a phosphorus antioxidant, a thioether antioxidant, and a hindered amine compound are added to the non-aqueous electrolyte composition of the present invention, the electrode material and the separator for the purpose of improving safety. May be.
上記フェノール系酸化防止剤としては、例えば、1,6−ヘキサメチレンビス〔(3−第三ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸アミド〕、4,4’−チオビス(6−第三ブチル−m−クレゾール)、4,4’−ブチリデンビス(6−第三ブチル−m−クレゾール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−第三ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリス(2,6−ジメチル−3−ヒドロキシ−4−第三ブチルベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2,4,6−トリメチルベンゼン、テトラキス〔3−(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸メチル〕メタン、チオジエチレングリコールビス〔(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、1,6−ヘキサメチレンビス〔(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、ビス〔3,3−ビス(4−ヒドロキシ−3−第三ブチルフェニル)ブチリックアシッド〕グリコールエステル、ビス〔2−第三ブチル−4−メチル−6−(2−ヒドロキシ−3−第三ブチル−5−メチルベンジル)フェニル〕テレフタレート、1,3,5−トリス〔(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシエチル〕イソシアヌレート、3,9−ビス〔1,1−ジメチル−2−{(3−第三ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}エチル〕−2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカン、トリエチレングリコールビス〔(3−第三ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート〕などが挙げられる。 Examples of the phenol-based antioxidant include 1,6-hexamethylene bis [(3-tert-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) propionic acid amide], 4,4′-thiobis (6-tert. Tributyl-m-cresol), 4,4′-butylidenebis (6-tert-butyl-m-cresol), 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane 1,3,5-tris (2,6-dimethyl-3-hydroxy-4-tert-butylbenzyl) isocyanurate, 1,3,5-tris (3,5-ditert-butyl-4-hydroxybenzyl) ) Isocyanurate, 1,3,5-tris (3,5-ditert-butyl-4-hydroxybenzyl) -2,4,6-trimethylbenzene, tetrakis [3- (3,5-ditert-butyl- 4- Droxyphenyl) methyl propionate] methane, thiodiethylene glycol bis [(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], 1,6-hexamethylenebis [(3,5-ditert-butyl- 4-hydroxyphenyl) propionate], bis [3,3-bis (4-hydroxy-3-tert-butylphenyl) butyric acid] glycol ester, bis [2-tert-butyl-4-methyl-6- (2 -Hydroxy-3-tert-butyl-5-methylbenzyl) phenyl] terephthalate, 1,3,5-tris [(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxyethyl] isocyanurate, 3, 9-bis [1,1-dimethyl-2-{(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propiyl Nyloxy} ethyl] -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane, triethylene glycol bis [(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionate] and the like. .
上記リン系酸化防止剤としては、例えば、トリスノニルフェニルホスファイト、トリス〔2−第三ブチル−4−(3−第三ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニルチオ)−5−メチルフェニル〕ホスファイト、トリデシルホスファイト、オクチルジフェニルホスファイト、ジ(デシル)モノフェニルホスファイト、ジ(トリデシル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジ(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ第三ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ第三ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4,6−トリ第三ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジクミルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、テトラ(トリデシル)イソプロピリデンジフェノールジホスファイト、テトラ(トリデシル)−4,4’−n−ブチリデンビス(2−第三ブチル−5−メチルフェノール)ジホスファイト、ヘキサ(トリデシル)−1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−第三ブチルフェニル)ブタントリホスファイト、テトラキス(2,4−ジ第三ブチルフェニル)ビフェニレンジホスホナイト、9,10−ジハイドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナンスレン−10−オキサイド、2,2’−メチレンビス(4,6−第三ブチルフェニル)−2−エチルヘキシルホスファイト、2,2’−メチレンビス(4,6−第三ブチルフェニル)−オクタデシルホスファイト、2,2’−エチリデンビス(4,6−ジ第三ブチルフェニル)フルオロホスファイト、トリス(2−〔(2,4,8,10−テトラキス第三ブチルジベンゾ〔d,f〕〔1,3,2〕ジオキサホスフェピン−6−イル)オキシ〕エチル)アミン、2−エチル−2−ブチルプロピレングリコールと2,4,6−トリ第三ブチルフェノールのホスファイトなどが挙げられる。 Examples of the phosphorus antioxidant include trisnonylphenyl phosphite, tris [2-tert-butyl-4- (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenylthio) -5-methylphenyl]. Phosphite, tridecyl phosphite, octyl diphenyl phosphite, di (decyl) monophenyl phosphite, di (tridecyl) pentaerythritol diphosphite, di (nonylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,4-di Tert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,6-ditert-butyl-4-methylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,4,6-tritert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite Phosphite, bis (2,4-dicumylphenyl) pen Erythritol diphosphite, tetra (tridecyl) isopropylidene diphenol diphosphite, tetra (tridecyl) -4,4′-n-butylidenebis (2-tert-butyl-5-methylphenol) diphosphite, hexa (tridecyl) -1 , 1,3-Tris (2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane triphosphite, tetrakis (2,4-ditert-butylphenyl) biphenylene diphosphonite, 9,10-dihydro-9 -Oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide, 2,2'-methylenebis (4,6-tert-butylphenyl) -2-ethylhexyl phosphite, 2,2'-methylenebis (4,6- Tributylphenyl) -octadecyl phosphite, 2,2′-ethylidenebis (4 6-ditert-butylphenyl) fluorophosphite, tris (2-[(2,4,8,10-tetrakis tert-butyldibenzo [d, f] [1,3,2] dioxaphosphine-6 -Yl) oxy] ethyl) amine, phosphite of 2-ethyl-2-butylpropylene glycol and 2,4,6-tritert-butylphenol, and the like.
上記チオエーテル系酸化防止剤としては、例えば、チオジプロピオン酸ジラウリル、チオジプロピオン酸ジミリスチル、チオジプロピオン酸ジステアリル等のジアルキルチオジプロピオネート類及びペンタエリスリトールテトラ(β−アルキルメルカプトプロピオン酸エステル類が挙げられる。 Examples of the thioether-based antioxidant include dialkylthiodipropionates such as dilauryl thiodipropionate, dimyristyl thiodipropionate, and distearyl thiodipropionate, and pentaerythritol tetra (β-alkylmercaptopropionate esters). Is mentioned.
上記ヒンダードアミン化合物としては、例えば、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルステアレート、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルステアレート、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルベンゾエート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1−オクトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4 −ピペリジル)セバケート、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)・ジ(トリデシル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)・ジ(トリデシル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、ビス(1,2,2,4,4−ペンタメチル−4−ピペリジル)−2−ブチル−2−(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンジル)マロネート、1−(2−ヒドロキシエチル)−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ−ル/コハク酸ジエチル重縮合物、1,6−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルアミノ)ヘキサン/2,4−ジクロロ−6−モルホリノ−s−トリアジン重縮合物、1,6−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルアミノ)ヘキサン/2,4−ジクロロ−6−第三オクチルアミノ−s−トリアジン重縮合物、1,5,8,12−テトラキス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イル〕−1,5,8,12−テトラアザドデカン、1,5,8,12−テトラキス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イル〕−1,5,8−12−テトラアザドデカン、1,6,11−トリス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イル〕アミノウンデカン、1,6,11−トリス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イル〕アミノウンデカンなどが挙げられる。 Examples of the hindered amine compound include 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl stearate, 1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl stearate, 2,2,6,6. -Tetramethyl-4-piperidylbenzoate, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, bis (1,2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, bis (1-Octoxy-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, tetrakis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) -1,2,3,4-butanetetra Carboxylate, tetrakis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) -1,2,3,4-butanetetracarboxylate, bis (2,2,6 6-tetramethyl-4-piperidyl) di (tridecyl) -1,2,3,4-butanetetracarboxylate, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) di (tridecyl) ) -1,2,3,4-butanetetracarboxylate, bis (1,2,2,4,4-pentamethyl-4-piperidyl) -2-butyl-2- (3,5-ditert-butyl- 4-hydroxybenzyl) malonate, 1- (2-hydroxyethyl) -2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinol / diethyl succinate polycondensate, 1,6-bis (2,2, 6,6-tetramethyl-4-piperidylamino) hexane / 2,4-dichloro-6-morpholino-s-triazine polycondensate, 1,6-bis (2,2,6,6-tetramethyl-4- Piperidylamino) hex Sun / 2,4-dichloro-6-tert-octylamino-s-triazine polycondensate, 1,5,8,12-tetrakis [2,4-bis (N-butyl-N- (2,2,6 , 6-tetramethyl-4-piperidyl) amino) -s-triazin-6-yl] -1,5,8,12-tetraazadodecane, 1,5,8,12-tetrakis [2,4-bis ( N-butyl-N- (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) amino) -s-triazin-6-yl] -1,5,8-12-tetraazadodecane, 1,6 , 11-tris [2,4-bis (N-butyl-N- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) amino) -s-triazin-6-yl] aminoundecane, 1,6 , 11-tris [2,4-bis (N-butyl-N- (1,2,2,6 6-pentamethyl-4-piperidyl) amino) -s-triazin-6-yl] such as aminoundecanoic the like.
上記構成からなる本発明の非水電解液二次電池は、その形状には特に制限を受けず、偏平型(ボタン型)、円筒型、角型など、種々の形状の電池とすることができる。本発明の非水電解液二次電池の代表例としては、リチウム又はリチウム合金又はリチウムイオンを吸蔵・脱離し得る物質を負極活物質とするリチウム二次電池などが挙げられるが、これに限定されず、本発明の効果を損なわない範囲において適宜その構成を変更したものも採用することができる。図1に、コイン型電池とした本発明の非水電解液二次電池の内部構造の一例の概略を、図2に、本発明の非水電解液二次電池の円筒型電池の基本構成の概略を、図3に、該円筒型電池の内部構造の一例の概略を、それぞれ示した。 The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention having the above-described configuration is not particularly limited in shape, and can be batteries having various shapes such as a flat type (button type), a cylindrical type, and a square type. . Representative examples of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention include lithium secondary batteries that use lithium or a lithium alloy or a material capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material, but are not limited thereto. It is also possible to adopt a configuration whose structure is appropriately changed within a range not impairing the effects of the present invention. FIG. 1 shows an outline of an example of the internal structure of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention as a coin-type battery, and FIG. 2 shows the basic configuration of the cylindrical battery of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention. FIG. 3 shows an outline of an example of the internal structure of the cylindrical battery.
図1に示すコイン型電池10において、1は正極、1aは正極集電体、2は負極、2aは負極集電体、3は電解液、4は正極ケース、5は負極ケース、6はガスケット、7はセパレータである。また、図2及び図3に示す円筒型電池10’において、11は負極、12は負極集電体、13は正極、14は正極集電体、15は電解液、16はセパレータ、17は正極端子、18は負極端子、19は負極板、20は負極リード、21は正極、22は正極リード、23はケース、24は絶縁板、25はガスケット、26は安全弁、27はPTC素子である。
本発明の非水電解液二次電池には、必要に応じて、非水電解液二次電池に通常用いられる上記以外の構成材料を使用することができる。
1, 1 is a positive electrode, 1a is a positive electrode current collector, 2 is a negative electrode, 2a is a negative electrode current collector, 3 is an electrolyte, 4 is a positive electrode case, 5 is a negative electrode case, and 6 is a gasket. , 7 are separators. 2 and 3, 11 is a negative electrode, 12 is a negative electrode current collector, 13 is a positive electrode, 14 is a positive electrode current collector, 15 is an electrolyte, 16 is a separator, and 17 is a positive electrode.
In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, constituent materials other than those usually used in the non-aqueous electrolyte secondary battery can be used as necessary.
以下に、製造例及び実施例により本発明を詳細に説明する。ただし、以下の製造例及び実施例により本発明はなんら制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to production examples and examples. However, this invention is not restrict | limited at all by the following manufacture examples and Examples.
(製造例1)
エチレングリコール−ビス−2,4−ジフルオロフェニルエーテル(化合物No.1)の合成
500mlの4ツ口フラスコに、2,4−ジフルオロフェノール57.2g(0.44mol)とK2 CO3 を66.2g(0.48mol)と溶媒としてN−ジメチルアセトアミド(DMAc)120gを仕込み、80℃にてエチレンブロマイド37.8g(0.20mol)を30分で滴下した。その後、塩が析出しスラリー濃度が高くなるため、100℃まで昇温した。 N−ジメチルアセトアミド(DMAc)30gを追加し、120℃にて2時間反応後、室温(25℃)にて酢酸エチル120g、ヘキサン60g及び水300gを加え攪拌後分離した。 さらに水200gにて洗浄した。 2N水酸化ナトリウム30mlにて2回洗浄し、残存するフェノールを除き、 さらに水30gにて3回洗浄した。 油層を脱溶媒し、メタノール45gにて再結晶を行った。 得られた目的物は、白色結晶であり、収量は18g、収率は30%、GC純度は100%であった。
(Production Example 1)
Synthesis of ethylene glycol-bis-2,4-difluorophenyl ether (Compound No. 1) In a 500 ml four-necked flask, 57.2 g (0.44 mol) of 2,4-difluorophenol and K 2 CO 3 were 66. 2 g (0.48 mol) and 120 g of N-dimethylacetamide (DMAc) were charged as a solvent, and 37.8 g (0.20 mol) of ethylene bromide was added dropwise at 80 ° C. over 30 minutes. Then, since salt precipitated and slurry concentration became high, it heated up to 100 degreeC. After adding 30 g of N-dimethylacetamide (DMAc) and reacting at 120 ° C. for 2 hours, 120 g of ethyl acetate, 60 g of hexane and 300 g of water were added at room temperature (25 ° C.), followed by separation. Further, it was washed with 200 g of water. The resultant was washed twice with 30 ml of 2N sodium hydroxide, the remaining phenol was removed, and further washed with 30 g of water three times. The oil layer was desolvated and recrystallized with 45 g of methanol. The obtained target product was white crystals, and the yield was 18 g, the yield was 30%, and the GC purity was 100%.
IR及びNMRによる分析結果を以下に示す。
IR(cm-1):800cm-1、839cm-1、1493cm-1(ベンゼン)、1214cm-1、1519cm-1(フェニルエーテル)
H1 −NMR(CDCl3 、ppm):2.24(q:2H)、4.11(t:4H)、6.44(m:6H)
The analysis results by IR and NMR are shown below.
IR (cm -1): 800cm -1 , 839cm -1, 1493cm -1 ( benzene), 1214cm -1, 1519cm -1 (ether)
H 1 -NMR (CDCl 3 , ppm): 2.24 (q: 2H), 4.11 (t: 4H), 6.44 (m: 6H)
(製造例2)
1,3−ビス−3,5−ジフルオロフェノキシプロパン(化合物No.5)の合成
50mlの4ツ口フラスコに、3,5−ジフルオロフェノール19.1g(0.147mol)とK2 CO3 を20.3g(0.147mol)と溶媒としてN−ジメチルアセトアミド(DMAc)44gを仕込み、50℃にて1,3−ジブロモプロパン13.6g(0.061mol) を1時間で滴下した。該滴下により塩が析出しスラリー濃度が高くなった。 さらに70℃にて1時間反応し、室温(25℃)にて酢酸エチル30g、ヘキサン15g及び水45gを加え分離した。2N水酸化ナトリウム10mlにて2回洗浄し、残存するフェノールを除き、さらに水10gにて3回洗浄した。 油層を脱溶媒し、メタノール30gにて再結晶を行った。得られた目的物の収量は13.6g、収率は57%、GC純度は100%であった。
(Production Example 2)
Synthesis of 1,3-bis-3,5-difluorophenoxypropane (Compound No. 5) In a 50 ml four-necked flask, 19.1 g (0.147 mol) of 3,5-difluorophenol and 20 K 2 CO 3 were added. .3 g (0.147 mol) and 44 g of N-dimethylacetamide (DMAc) as a solvent were charged, and 13.6 g (0.061 mol) of 1,3-dibromopropane was added dropwise at 50 ° C. over 1 hour. The salt was precipitated by the dropwise addition, and the slurry concentration was increased. The mixture was further reacted at 70 ° C. for 1 hour, and separated at room temperature (25 ° C.) by adding 30 g of ethyl acetate, 15 g of hexane and 45 g of water. The resultant was washed twice with 10 ml of 2N sodium hydroxide, the remaining phenol was removed, and further washed with 10 g of water three times. The oil layer was desolvated and recrystallized with 30 g of methanol. The yield of the obtained target product was 13.6 g, the yield was 57%, and the GC purity was 100%.
IR及びNMRによる分析結果を以下に示す。
IR( cm-1) :832cm-1、841cm-1、1054cm-1、1470cm-1(ベンゼン)、1153cm-1、1620cm-1(フェニルエーテル)
H1 −NMR(CDCl3 、ppm):4.38(t:4H)、6.79(d:2H)、6.87(d:2H)、7.03(d:2H)
The analysis results by IR and NMR are shown below.
IR (cm -1): 832cm -1 , 841cm -1, 1054cm -1, 1470cm -1 ( benzene), 1153cm -1, 1620cm -1 (ether)
H 1 -NMR (CDCl 3 , ppm): 4.38 (t: 4H), 6.79 (d: 2H), 6.87 (d: 2H), 7.03 (d: 2H)
(実施例1)
以下の手順でリチウム二次電池を作製した。
Example 1
A lithium secondary battery was produced according to the following procedure.
(正極の作製)
正極活物質LiCoO2 85質量部、導電剤としてアセチレンブラック10質量部及び結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)5質量部を混合して、正極材料とした。この正極材料をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させてスラリーとした。このスラリーをアルミニウム製の正極集電体両面に塗布し、乾燥後、プレス成型して、正極板とした。その後、この正極板を所定の大きさにカットし、電流取り出し用のリードタブ溶接部となる部分の電極合剤を掻き取ることでシート状正極を作製した。
(Preparation of positive electrode)
85 parts by mass of the positive electrode
(負極の作製)
炭素材料粉末92.5質量部にPVDF7.5質量部を混合して、負極材料とした。この負極材料をNMPに分散させてスラリーとした。このスラリーを銅製の負極集電体両面に塗布し、乾燥後、プレス成型して、負極板とした。その後、この負極板を所定の大きさにカットし、電流取り出し用のリードタブ溶接部となる部分の電極合剤を掻き取ることでシート状負極を作製した。
(Preparation of negative electrode)
A negative electrode material was prepared by mixing 7.5 parts by mass of PVDF with 92.5 parts by mass of the carbon material powder. This negative electrode material was dispersed in NMP to form a slurry. This slurry was applied to both sides of a copper negative electrode current collector, dried and press-molded to obtain a negative electrode plate. Then, this negative electrode plate was cut into a predetermined size, and a sheet-like negative electrode was produced by scraping off a portion of the electrode mixture that would become a lead tab weld for extracting current.
(非水電解液組成物の調製)
表1及び表2に示す配合(体積%)の混合有機溶媒に、LiPF6 を1.0モル/リットルの濃度で溶解して非水電解液組成物とした。尚、ECはエチレンカーボネート、EMCはエチルメチルカーボネート、DMCはジメチルカーボネート、DECはジエチルカーボネート、DMEはジメトキシエタンを示す。
(Preparation of non-aqueous electrolyte composition)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / liter in a mixed organic solvent having the composition (volume%) shown in Table 1 and Table 2 to obtain a non-aqueous electrolyte composition. EC represents ethylene carbonate, EMC represents ethyl methyl carbonate, DMC represents dimethyl carbonate, DEC represents diethyl carbonate, and DME represents dimethoxyethane.
(リチウム二次電池の組み立て)
以上で得られたシート状正極及びシート状負極を、厚さ25μmの微多孔ポリエチレン製のフィルムを介した状態で巻回させて、巻回型電極体を形成した。得られた巻回型電極体をケースの内部に挿入し、ケース内に保持した。このとき、シート状正極及びシート状負極のリードタブ溶接部に一端が溶接された集電リードを、ケースの正極端子あるいは負極端子に接合した。その後、非水電解液組成物を、巻回型電極体が保持されたケース内に注入し、ケースを密閉、封止した。以上の手順により、φ18mm、軸方向の長さ65mmの円筒型リチウム二次電池を作製した。
(Assembly of lithium secondary battery)
The sheet-like positive electrode and the sheet-like negative electrode obtained above were wound through a film made of microporous polyethylene having a thickness of 25 μm to form a wound electrode body. The obtained wound electrode body was inserted into the case and held in the case. At this time, the current collecting lead having one end welded to the lead tab welded portion of the sheet-like positive electrode and the sheet-like negative electrode was joined to the positive electrode terminal or the negative electrode terminal of the case. Thereafter, the non-aqueous electrolyte composition was injected into the case holding the wound electrode body, and the case was sealed and sealed. By the above procedure, a cylindrical lithium secondary battery having a diameter of 18 mm and an axial length of 65 mm was produced.
作製したリチウム二次電池の特性(初期出力、500サイクル後出力及び500サイクル後放電容量維持率)を、以下の測定方法により測定した。これらの測定は、20℃及び−30℃それぞれにおいて行った。それらの結果を表1及び表2に示す。但し、初期出力は、比較例1−1における測定値を100として示した。 The characteristics (initial output, output after 500 cycles, and discharge capacity retention after 500 cycles) of the manufactured lithium secondary battery were measured by the following measuring method. These measurements were performed at 20 ° C. and −30 ° C., respectively. The results are shown in Tables 1 and 2. However, the initial output indicated the measured value in Comparative Example 1-1 as 100.
(初期出力測定方法)
まず、室温にて充電を一定電流で行い、電池の充電状態SOC(State of Charge)を60%に調製した。そして、電池の作動電圧範囲を4.1Vから3Vの範囲とし、電池の放電電流を変化させ、それぞれ10秒間の放電を行い、10秒目の電流−電圧線を求め、下限電圧の3Vとなる電流値に下限電圧3Vを掛けて出力特性の値を算出した。
(Initial output measurement method)
First, the battery was charged at a constant current at room temperature, and the state of charge (SOC) of the battery was adjusted to 60%. Then, the operating voltage range of the battery is set to a range from 4.1 V to 3 V, the discharge current of the battery is changed, each discharge is performed for 10 seconds, a current-voltage line at the 10th second is obtained, and the lower limit voltage is 3 V. The value of the output characteristic was calculated by multiplying the current value by the lower limit voltage of 3V.
(500サイクル後出力測定方法)
リチウム二次電池を、雰囲気温度60℃の恒温槽内に入れ、充電電流2.2mA/cm2 で4.1Vまで定電流充電し、放電電流2.2mA/cm2 で3Vまで定電流放電を行うサイクルを500回繰り返して行った。このリチウム二次電池について、上記(初期出力測定方法)に従って、出力特性の値を算出した。
(Output measurement method after 500 cycles)
A lithium secondary battery, placed in an ambient temperature 60 ° C. in a constant temperature bath, and constant current charging to 4.1V at a charging current 2.2 mA / cm 2, a constant current discharge at a discharge current of 2.2 mA / cm 2 to 3V The cycle to be performed was repeated 500 times. For this lithium secondary battery, the value of the output characteristic was calculated according to the above (initial output measurement method).
(500サイクル後放電容量維持率測定方法)
まず、充電電流0.25mA/cm2 で4.1Vまで定電流定電圧充電し、放電電流0.33mA/cm2 で3.0Vまで定電流放電を行った。次に、充電電流1.1mA/cm2 で4.1Vまで定電流定電圧充電、放電電流1.1mA/cm2 で3.0Vまで定電流放電を4回行った後、充電電流1.1mA/cm2 で4.1Vまで定電流定電圧充電、放電電流0.33mA/cm2 で3.0Vまで定電流放電し、この時の放電容量を電池初期容量とした。なお、この電池初期容量の測定は20℃の雰囲気で行った。
リチウム二次電池を、雰囲気温度60℃の恒温槽内に入れ、充電電流2.2mA/cm2 で4.1Vまで定電流充電し、放電電流2.2mA/cm2 で3Vまで定電流放電を行うサイクルを500回繰り返して行った。その後、雰囲気温度を測定温度(20℃又は−30℃)にし、充電電流1.1mA/cm2 で4.1Vまで定電流定電圧充電、放電電流0.33mA/cm2 で3.0Vまで定電流放電し、このときの放電容量と電池初期容量との比を500サイクル後放電容量維持率(%)とした。
(Measurement method of discharge capacity maintenance rate after 500 cycles)
First, constant current and constant voltage charging was performed up to 4.1 V at a charging current of 0.25 mA / cm 2 , and constant current discharging was performed up to 3.0 V at a discharging current of 0.33 mA / cm 2 . Then, the charging current 1.1mA / cm 2 with a constant current constant voltage charge to 4.1 V, after 4 times the constant current discharge at a discharge current of 1.1mA / cm 2 to 3.0 V, charging current 1.1mA / cm 2 with a constant current constant voltage charge to 4.1 V, the discharge current 0.33 mA / cm 2 up to 3.0V constant current discharge, the discharge capacity at this time was a battery initial capacity. The initial battery capacity was measured in an atmosphere at 20 ° C.
A lithium secondary battery, placed in an ambient temperature 60 ° C. in a constant temperature bath, and constant current charging to 4.1V at a charging current 2.2 mA / cm 2, a constant current discharge at a discharge current of 2.2 mA / cm 2 to 3V The cycle to be performed was repeated 500 times. After that, the ambient temperature is set to the measurement temperature (20 ° C. or −30 ° C.), the charging current is 1.1 mA / cm 2 and the constant current is constant voltage charging up to 4.1 V, and the discharging current is 0.33 mA / cm 2 and the voltage is fixed to 3.0 V The current was discharged, and the ratio of the discharge capacity to the initial battery capacity at this time was defined as the discharge capacity retention rate (%) after 500 cycles.
1 正極
1a 正極集電体
2 負極
2a 負極集電体
3 電解液
4 正極ケース
5 負極ケース
6 ガスケット
7 セパレータ
10 コイン型の非水電解液二次電池
10’円筒型の非水電解液二次電池
11 負極
12 負極集合体
13 正極
14 正極集合体
15 電解液
16 セパレータ
17 正極端子
18 負極端子
19 負極板
20 負極リード
21 正極
22 正極リード
23 ケース
24 絶縁板
25 ガスケット
26 安全弁
27 PTC素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (14)
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the non-aqueous electrolyte composition according to claim 1 as an electrolyte.
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