JP2010262905A - Nonaqueous electrolytic solution battery - Google Patents

Nonaqueous electrolytic solution battery Download PDF

Info

Publication number
JP2010262905A
JP2010262905A JP2009114789A JP2009114789A JP2010262905A JP 2010262905 A JP2010262905 A JP 2010262905A JP 2009114789 A JP2009114789 A JP 2009114789A JP 2009114789 A JP2009114789 A JP 2009114789A JP 2010262905 A JP2010262905 A JP 2010262905A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbonate
aqueous electrolyte
battery
negative electrode
carbon atoms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009114789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsumichi Kawashima
敦道 川島
Yuji Uchida
有治 内田
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2009114789A priority Critical patent/JP2010262905A/en
Publication of JP2010262905A publication Critical patent/JP2010262905A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolytic solution battery of which swelling in the first time discharge can be suppressed and an electric discharge capacity maintenance rate during repeated charge and discharge can be improved. <P>SOLUTION: The nonaqueous electrolytic solution battery is equipped with a nonaqueous electrolytic solution together with a positive electrode and a negative electrode, and the nonaqueous electrolytic solution contains straight chain carbonic ester having a hydrocarbon group of a carbon number of 13 to 20 and a halogenated cyclic carbonic ester of a carbon number of 5 or 6. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、高温保存時の電池膨張を抑制しつつ、優れた充放電効率を維持する非水電解液組成物およびそれを用いる非水電解液電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte composition that maintains excellent charge / discharge efficiency while suppressing battery expansion during high-temperature storage, and a non-aqueous electrolyte battery using the same.

近年、カメラ一体型VTR、デジタルスチルカメラ、携帯電話、携帯情報端末、ノート型コンピュータ等のポータブル電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。そしてこれらの電子機器のポータブル電源として、電池、特に二次電池について、エネルギー密度を向上させるための研究開発が活発に進められている。   In recent years, many portable electronic devices such as a camera-integrated VTR, a digital still camera, a mobile phone, a personal digital assistant, and a notebook computer have appeared, and their size and weight have been reduced. As portable power sources for these electronic devices, research and development for improving the energy density of batteries, particularly secondary batteries, are being actively promoted.

中でも、負極活物質に炭素、正極活物質にリチウム−遷移金属複合酸化物、電解液に炭酸エステル混合物を使用するリチウムイオン二次電池は、従来の非水系電解液二次電池である鉛電池、ニッケルカドミウム電池と比較して大きなエネルギー密度が得られるため、広く実用化されている。また、外装にアルミニウムラミネートフィルムを使用するラミネート電池は、外装が薄く軽量なため活物質の量を増加させることができ、エネルギー密度が大きい。ラミネート電池に於いては、電解液をポリマーに膨潤させるとラミネート電池の変形を抑制する事ができるため、ラミネートポリマー電池も広く使用されている。   Among them, a lithium ion secondary battery that uses carbon as a negative electrode active material, a lithium-transition metal composite oxide as a positive electrode active material, and a carbonate ester mixture as an electrolyte is a lead battery that is a conventional non-aqueous electrolyte secondary battery, Since a large energy density can be obtained compared to a nickel cadmium battery, it is widely put into practical use. In addition, a laminate battery using an aluminum laminate film for the exterior can increase the amount of active material and has a high energy density because the exterior is thin and lightweight. In the laminate battery, since the deformation of the laminate battery can be suppressed by swelling the electrolyte in the polymer, the laminate polymer battery is also widely used.

ところが電池の高容量化に伴い、電池活物質の隙間が小さくなってきたため、電解液を電極に十分に含浸させるのが困難となってきた。電解液が電極に含浸していないと電池性能が大きく劣化し、繰り返し充放電時の放電容量維持率が小さくなる問題があった。特に、高温保存時の膨れ抑制のために炭素数5または6の鎖状カーボネートを電解液溶媒に使用すると、電解液の粘度が大きくなり、電極に含浸しにくくなっていた。
これに対し、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルを添加する事により、繰り返し充放電時の放電容量維持率が向上する事が報告されている(特許文献1)。
However, as the capacity of the battery has increased, the gap between the battery active materials has become smaller, making it difficult to sufficiently impregnate the electrode with the electrolytic solution. If the electrode is not impregnated with the electrolytic solution, the battery performance is greatly deteriorated, and there is a problem that the discharge capacity maintenance rate during repeated charging and discharging is reduced. In particular, when chain carbonate having 5 or 6 carbon atoms is used as an electrolyte solvent for suppressing swelling during high temperature storage, the viscosity of the electrolyte is increased, making it difficult to impregnate the electrode.
On the other hand, it has been reported that by adding a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, the discharge capacity retention rate during repeated charging and discharging is improved (Patent Document 1).

特開2007−207482号公報JP 2007-207482 A

しかし、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルを添加するのみでは、効果は不十分であった。
本発明は、かかる問題点を鑑みてなされたものであり、初回充電時の膨れを抑制できると共に、繰り返し充放電時の放電容量維持率がより改善できる非水電解液組成物およびそれを用いた非水電解液電池を提供することにある。
However, the effect was insufficient only by adding a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms.
The present invention has been made in view of such problems, and a non-aqueous electrolyte composition capable of suppressing swelling during initial charge and further improving the discharge capacity maintenance rate during repeated charge and discharge and the same are used. The object is to provide a non-aqueous electrolyte battery.

本発明では、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルと共にハロゲン化環状炭酸エステルを組み合わせる事により、初回充電時の膨れを抑制できると共に、繰り返し充放電時の放電容量維持率がより改善できる事を見出した。   In the present invention, by combining a halogenated cyclic carbonate together with a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, swelling during initial charge can be suppressed, and discharge capacity maintenance rate during repeated charge and discharge I found that I could improve more.

すなわち本発明は下記の非水電解液電池及び非水電解液組成物を提供する。
[1]正極および負極と共に非水電解液を備えた非水電解液電池であって、
前記非水電解液が、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルと、炭素数5または6の鎖状カーボネートと、ハロゲン化環状炭酸エステルを含有する非水電解液電池。
[2]炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルと、炭素数5または6の鎖状カーボネートと、ハロゲン化環状炭酸エステルを含有する非水電解液組成物。
That is, the present invention provides the following non-aqueous electrolyte battery and non-aqueous electrolyte composition.
[1] A nonaqueous electrolyte battery comprising a nonaqueous electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
The non-aqueous electrolyte battery in which the non-aqueous electrolyte contains a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, a chain carbonate having 5 or 6 carbon atoms, and a halogenated cyclic carbonate.
[2] A non-aqueous electrolyte composition containing a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, a chain carbonate having 5 or 6 carbon atoms, and a halogenated cyclic carbonate.

本発明によれば、初回充電時の膨れを抑制できると共に、繰り返し充放電時の放電容量維持率がより改善できる。   According to the present invention, swelling at the time of initial charge can be suppressed, and the discharge capacity maintenance rate at repeated charge / discharge can be further improved.

本発明の一実施の形態に係る非水電解液二次電池の構成を表す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the nonaqueous electrolyte secondary battery which concerns on one embodiment of this invention. 図1に示した巻回電極体のI−I線に沿った構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure along the II line of the winding electrode body shown in FIG.

図1は、本発明の一実施の形態に係るラミネート型非水電解液二次電池の構成を模式的に表したものである。この二次電池は、いわゆるラミネートフィルム型といわれるものであり、正極リード21および負極リード22が取り付けられた巻回電極体20をフィルム状の外装部材30の内部に収容したものである。   FIG. 1 schematically shows the configuration of a laminated nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention. This secondary battery is a so-called laminate film type, and has a wound electrode body 20 to which a positive electrode lead 21 and a negative electrode lead 22 are attached accommodated in a film-shaped exterior member 30.

正極リード21および負極リード22は、それぞれ、外装部材30の内部から外部に向かい例えば同一方向に導出されている。正極リード21および負極リード22は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケルおよびステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。   The positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 are led out from the inside of the exterior member 30 to the outside, for example, in the same direction. The positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 are each made of a metal material such as aluminum, copper, nickel, and stainless steel, and each have a thin plate shape or a mesh shape.

外装部材30は、例えば、ナイロンフィルム、アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装部材30は、例えば、ポリエチレンフィルム側と巻回電極体20とが対向するように配設されており、各外縁部が融着または接着剤により互いに密着されている。外装部材30と正極リード21および負極リード22との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム31が挿入されている。密着フィルム31は、正極リード21および負極リード22に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンおよび変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。   The exterior member 30 is made of, for example, a rectangular aluminum laminated film in which a nylon film, an aluminum foil, and a polyethylene film are bonded together in this order. The exterior member 30 is disposed, for example, so that the polyethylene film side and the wound electrode body 20 face each other, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion or an adhesive. An adhesion film 31 is inserted between the exterior member 30 and the positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 to prevent intrusion of outside air. The adhesion film 31 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, and modified polypropylene.

なお、外装部材30は、上述したアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム、ポリプロピレンなどの高分子フィルムまたは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。   The exterior member 30 may be made of a laminated film having another structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film instead of the above-described aluminum laminated film.

図2は、図1に示した巻回電極体20のI−I線に沿った断面構造を表すものである。巻回電極体20は、正極23と負極24とをセパレータ25および電解質層26を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ27により保護されている。   FIG. 2 shows a cross-sectional structure taken along line II of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. The wound electrode body 20 is obtained by laminating a positive electrode 23 and a negative electrode 24 via a separator 25 and an electrolyte layer 26 and winding them, and the outermost periphery is protected by a protective tape 27.

(活物質層)
正極23は、正極集電体23Aの両面に正極活物質層23Bが設けられた構造を有している。負極24は、負極集電体24Aの両面に負極活物質層24Bが設けられた構造を有しており、負極活物質層24Bと正極活物質層23Bとが対向するように配置されている。本発明の非水電解液二次電池において、正極活物質層23Bは塗布、乾燥して片面当たり14〜30mg/cmとすることが好ましく、負極活物質層24Bは塗布、乾燥して片面当たり7〜15mg/cmとすることが好ましい。
(Active material layer)
The positive electrode 23 has a structure in which a positive electrode active material layer 23B is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 23A. The negative electrode 24 has a structure in which a negative electrode active material layer 24B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 24A, and the negative electrode active material layer 24B and the positive electrode active material layer 23B are arranged to face each other. In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the positive electrode active material layer 23B is preferably applied and dried to 14 to 30 mg / cm 2 per side, and the negative electrode active material layer 24B is applied and dried per side. It is preferable to set it as 7-15 mg / cm < 2 >.

前記正極活物質層23Bおよび負極活物質層24Bの片面あたりの厚さはそれぞれ40μm以上、好ましくは80μm以下である。より好ましくは40μm以上60μm以下の範囲である。活物質層の厚さを40μm以上とすることで、電池の高容量化を図ることができる。また、80μm以下とすることで充放電を繰り返した時の放電容量維持率を大きくできる。   The thickness per one side of the positive electrode active material layer 23B and the negative electrode active material layer 24B is 40 μm or more, preferably 80 μm or less. More preferably, it is the range of 40 micrometers or more and 60 micrometers or less. By setting the thickness of the active material layer to 40 μm or more, it is possible to increase the capacity of the battery. Moreover, the discharge capacity maintenance factor when charging / discharging is repeated can be enlarged by setting it as 80 micrometers or less.

(正極)
正極集電体23Aは、例えば、アルミニウム、ニッケルおよびステンレスなどの金属材料により構成されている。正極活物質層24Bは、例えば、正極活物質として、リチウムを吸蔵および放出可能な正極材料のいずれか1種または複数種を含んでおり、必要に応じて炭素材料などの導電剤およびポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んでいてもよい。
(Positive electrode)
The positive electrode current collector 23A is made of, for example, a metal material such as aluminum, nickel, and stainless steel. The positive electrode active material layer 24B includes, for example, any one or more of positive electrode materials capable of occluding and releasing lithium as a positive electrode active material, and a conductive agent such as a carbon material and polyvinylidene fluoride as necessary. It may contain a binder.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、およびこれらの固溶体[Li(NiCoMn)O](x、yおよびzの値は0<x<1、0<y<1、0≦z<1、x+y+z=1である。)、並びにマンガンスピネル(LiMn)およびその固溶体[Li(Mn2-vNi)O](vの値はv<2である。)などのリチウム複合酸化物、並びにリン酸鉄リチウ
ム(LiFePO)などのオリビン構造を有するリン酸化合物が好ましい。高いエネルギー密度を得ることができるからである。
Examples of the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium include lithium cobaltate, lithium nickelate, and solid solutions thereof [Li (NiCo y Mn z ) O 2 ] (x, y, and z have values of 0). <X <1, 0 <y <1, 0 ≦ z <1, x + y + z = 1), and manganese spinel (LiMn 2 O 4 ) and its solid solution [Li (Mn 2 -v Ni v ) O 4 ] (The value of v is v <2.) Lithium composite oxides and the like, and phosphate compounds having an olivine structure such as lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) are preferable. This is because a high energy density can be obtained.

また、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムおよび二酸化マンガンなどの酸化物、二硫化鉄、二硫化チタンおよび硫化モリブデンなどの二硫化物、硫黄、並びにポリアニリンおよびポリチオフェンなどの導電性高分子も挙げられる。   Examples of positive electrode materials capable of inserting and extracting lithium include oxides such as titanium oxide, vanadium oxide and manganese dioxide, disulfides such as iron disulfide, titanium disulfide and molybdenum sulfide, sulfur, And conductive polymers such as polyaniline and polythiophene.

(負極)
負極24は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体24Aの両面に負極活物質層24Bが設けられた構造を有している。負極集電体24Aは、例えば、銅、ニッケルおよびステンレスなどの金属材料により構成されている。
(Negative electrode)
The negative electrode 24 has, for example, a structure in which a negative electrode active material layer 24B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 24A having a pair of opposed surfaces. The negative electrode current collector 24A is made of, for example, a metal material such as copper, nickel, and stainless steel.

負極活物質層24Bは、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか1種または複数種を含んでいる。なお、この二次電池では、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の充電容量が、正極23の充電容量よりも大きくなっており、充電の途中において負極24にリチウム金属が析出しないようになっている。   The negative electrode active material layer 24B includes one or more negative electrode materials capable of occluding and releasing lithium as a negative electrode active material. In this secondary battery, the charge capacity of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium is larger than the charge capacity of the positive electrode 23 so that lithium metal does not deposit on the negative electrode 24 during the charge. It has become.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維および活性炭などの炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスおよび石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂やフラン樹脂等の高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, and fired organic polymer compounds And carbon materials such as carbon fiber and activated carbon. Among these, examples of coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. An organic polymer compound fired body refers to a carbonized material obtained by firing a polymer material such as phenol resin or furan resin at an appropriate temperature, and in part, it is made of non-graphitizable carbon or graphitizable carbon. Some are classified.

また、高分子材料としては、例えば、ポリアセチレンおよびポリピロールなどがある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れた特性が得られるので好ましい。さらにまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。   Examples of the polymer material include polyacetylene and polypyrrole. These carbon materials are preferable because the change in crystal structure that occurs during charge and discharge is very small, a high charge and discharge capacity can be obtained, and good cycle characteristics can be obtained. In particular, graphite is preferable because it has a high electrochemical equivalent and can provide a high energy density. Further, non-graphitizable carbon is preferable because excellent characteristics can be obtained. Furthermore, those having a low charge / discharge potential, specifically, those having a charge / discharge potential close to that of lithium metal are preferable because a high energy density of the battery can be easily realized.

また、負極材料としては、上記に示した炭素材料の他に、ケイ素、スズ、およびそれらの化合物、マグネシウム、アルミニウム、並びにゲルマニウム等、リチウムと合金を作る元素を含む材料を用いてもよい。更にチタンのようにリチウムと複合酸化物を形成する元素を含む材料も考えられる。   As the negative electrode material, in addition to the above-described carbon material, a material containing an element that forms an alloy with lithium, such as silicon, tin, and a compound thereof, magnesium, aluminum, and germanium may be used. Further, a material containing an element that forms a composite oxide with lithium, such as titanium, can be considered.

(セパレータ)
セパレータ25は、正極23と負極24とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ25は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどよりなる合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多硬質膜により構成されており、これらの複数種の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。セパレータ25には、例えば液状の電解質である非水電解液が含浸されている。
(Separator)
The separator 25 separates the positive electrode 23 and the negative electrode 24 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. The separator 25 is made of, for example, a porous film made of a synthetic resin made of polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, or the like, or a multi-hard film made of ceramic, and a plurality of these porous films are laminated. It may be a structure. The separator 25 is impregnated with, for example, a nonaqueous electrolytic solution that is a liquid electrolyte.

(非水電解液)
本発明の非水電解液組成物は、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルと、炭素数5または6の鎖状カーボネートと、ハロゲン化環状炭酸エステルを含有する。このことにより、初回充電時の膨れを抑制できると共に、繰り返し充放電時の放電容量維持率を向上できると考えられる。
(Nonaqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte composition of the present invention contains a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, a chain carbonate having 5 or 6 carbon atoms, and a halogenated cyclic carbonate. This is considered to suppress swelling at the time of first charge and improve the discharge capacity maintenance rate at repeated charge / discharge.

炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルとしては、下記式(A)の化合物が好ましい。炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルは、電極上に保護膜を形成し、溶媒の分解を抑制する結果、膨れを抑制できると考えられる。   As the chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, a compound of the following formula (A) is preferable. It is considered that the chain carbonic acid ester having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms forms a protective film on the electrode and suppresses decomposition of the solvent, thereby suppressing swelling.

Figure 2010262905
Figure 2010262905

R1:−C2n+1−m(13≦n≦20、0≦m≦2n)
R2:−C2n+1−m(1≦n≦20、0≦m≦2n)
R1において、炭素数としては13〜20であることを要するが、13〜14が好ましい。R1が13未満では、浸透性が不足し、20を超えると、非水溶媒への溶解度が減少する。同様に、R2の炭素数としては、1〜20であることを要するが、1〜14が好ましく、5〜14が更に好ましい。R2が20を超えると、非水溶媒への溶解度が低下する。なお、R1とR2の炭素数は、互いに同一である方が、製造の観点から好ましい。
R1: -C n H 2n + 1 -m F m (13 ≦ n ≦ 20,0 ≦ m ≦ 2n)
R2: -C n H 2n + 1 -m F m (1 ≦ n ≦ 20,0 ≦ m ≦ 2n)
In R1, the number of carbon atoms is required to be 13-20, but 13-14 is preferable. If R1 is less than 13, the permeability is insufficient, and if it exceeds 20, the solubility in a non-aqueous solvent decreases. Similarly, the number of carbon atoms in R2 is required to be 1-20, but is preferably 1-14, more preferably 5-14. When R2 exceeds 20, the solubility in a nonaqueous solvent decreases. In addition, it is preferable from a viewpoint of manufacture that the carbon number of R1 and R2 is mutually the same.

炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルの具体例としては、ジトリデシルカーボネート[(C1327O)C=O]、ジテトラデシルカーボネート[(C1429O)C=O]、ジエイコシルカーボネート[(C2041O)C=O]、メチルテトラデシルカーボネート[(CH)(C1429O)C=O]、メチルトリデシルカーボネートなどが挙げられる。なかでも、浸透性の観点からジテトラデシルカーボネートが好ましい。なおこれらは1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。 Specific examples of the chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms include ditridecyl carbonate [(C 13 H 27 O) 2 C═O], ditetradecyl carbonate [(C 14 H 29 O ) 2 C═O], dieicosyl carbonate [(C 20 H 41 O) 2 C═O], methyl tetradecyl carbonate [(CH 3 ) (C 14 H 29 O) C═O], methyl tridecyl carbonate Etc. Of these, ditetradecyl carbonate is preferred from the viewpoint of permeability. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used in mixture of multiple types.

非水電解液における炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルの含有量は、0.1〜1.0質量%が好ましく、0.1〜0.5質量%がより好ましい。この範囲内とすることで、より高い効果が得られるからである。   The content of the chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms in the nonaqueous electrolytic solution is preferably 0.1 to 1.0% by mass, and more preferably 0.1 to 0.5% by mass. . It is because a higher effect is acquired by setting it as this range.

炭素数5または6の鎖状カーボネートとしては、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、ブチルメチルカーボネート(BMC)、エチルプロピルカーボネートなどが挙げられる。なかでも、低反応性と低粘度の観点からジエチルカーボネートが好ましい。なおこれらは単独で用いても、複数を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the chain carbonate having 5 or 6 carbon atoms include diethyl carbonate (DEC), methyl propyl carbonate (MPC), butyl methyl carbonate (BMC), and ethyl propyl carbonate. Of these, diethyl carbonate is preferred from the viewpoints of low reactivity and low viscosity. These may be used alone or in combination.

非水電解液における炭素数5または6の鎖状カーボネートの含有量は、10〜70質量%が好ましく、20〜60質量%がより好ましい。この範囲内とすることで、より高い効果が得られるからである。   10-70 mass% is preferable, and, as for content of a C5-C6 linear carbonate in a non-aqueous electrolyte, 20-60 mass% is more preferable. It is because a higher effect is acquired by setting it as this range.

ハロゲン化環状炭酸エステルとしては、フッ素化環状カーボネートと塩素化環状カーボネートが好適に挙げられる。
フッ素化環状カーボネートとして、例えば、式(1)に示す4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(フルオロエチレンカーボネート)(FEC)、式(2)に示すtrans−4,5−ジフルオロ−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(ジフルオロエチレンカーボネート)(DFEC)、式(3)に示すトリフルオロプロピレンカーボネート等が挙げられる。なかでも、サイクル特性の観点からフルオロエチレンカーボネートが好ましい。なおこれらは1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。
Preferable examples of the halogenated cyclic carbonate include fluorinated cyclic carbonate and chlorinated cyclic carbonate.
Examples of the fluorinated cyclic carbonate include 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (fluoroethylene carbonate) (FEC) represented by formula (1) and trans-4,5-difluoro- represented by formula (2). Examples thereof include fluoro-1,3-dioxolan-2-one (difluoroethylene carbonate) (DFEC), trifluoropropylene carbonate represented by the formula (3), and the like. Of these, fluoroethylene carbonate is preferred from the viewpoint of cycle characteristics. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used in mixture of multiple types.

Figure 2010262905
Figure 2010262905

また、塩素化環状カーボネートとして、例えば、式(4)に示す4−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(クロロエチレンカーボネート)(ClEC)、式(5)に示すトリクロロプロピレンカーボネート等が挙げられる。なかでも、高反応性の観点からクロロエチレンカーボネートが好ましい。なおこれらは1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。   Examples of the chlorinated cyclic carbonate include 4-chloro-1,3-dioxolan-2-one (chloroethylene carbonate) (ClEC) represented by formula (4), trichloropropylene carbonate represented by formula (5), and the like. It is done. Of these, chloroethylene carbonate is preferred from the viewpoint of high reactivity. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used in mixture of multiple types.

Figure 2010262905
Figure 2010262905

非水電解液におけるハロゲン化環状カーボネートの含有量は、0.5〜2質量%が好ましく、0.7〜1.5質量%がより好ましい。この範囲内とすることで、より高い効果が得られるからである。   0.5-2 mass% is preferable and, as for content of the halogenated cyclic carbonate in a non-aqueous electrolyte, 0.7-1.5 mass% is more preferable. It is because a higher effect is acquired by setting it as this range.

本発明における非水電解液はさらに、ホウ素含有リチウム塩を含有することが好ましい。これにより、サイクル特性が向上するからである。
ホウ素含有リチウム塩としては、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)、オキサラトジフルオロホウ酸リチウム(LiFOB)、ビス[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウム[LiB(C2 4 2 ]などが挙げられる。なかでも、高温保存時の膨れ抑制の観点から四フッ化ホウ酸リチウムが好ましい。なおこれらは1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい
The non-aqueous electrolyte in the present invention preferably further contains a boron-containing lithium salt. This is because the cycle characteristics are improved.
Examples of the boron-containing lithium salt include lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium oxalatodifluoroborate (LiFOB), bis [oxolato-O, O ′] lithium borate [LiB (C 2 O 4 ) 2 ]. Etc. Of these, lithium tetrafluoroborate is preferable from the viewpoint of suppressing swelling during high-temperature storage. In addition, these may be used individually by 1 type, and may mix and use multiple types.

非水電解液におけるホウ素含有リチウム塩の含有量は、0.05〜1.0質量%が好ましく、0.1〜0.5質量%がより好ましい。この範囲内とすることで、より高い効果が得られるからである。   0.05-1.0 mass% is preferable and, as for content of the boron containing lithium salt in a non-aqueous electrolyte, 0.1-0.5 mass% is more preferable. It is because a higher effect is acquired by setting it as this range.

本発明の非水電解液はさらに、溶媒と、溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。非水電解液に用いる溶媒は、比誘電率が30以上の高誘電率溶媒であることが好ましい。これによりリチウムイオンの数を増加させることができるからである。非水電解液における高誘電率溶媒の含有量は、15〜50質量%の範囲内とすることが好ましい。この範囲内とすることにより、より高い充放電効率が得られるからである。   The nonaqueous electrolytic solution of the present invention further contains a solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent. The solvent used for the non-aqueous electrolyte is preferably a high dielectric constant solvent having a relative dielectric constant of 30 or more. This is because the number of lithium ions can be increased. The content of the high dielectric constant solvent in the nonaqueous electrolytic solution is preferably in the range of 15 to 50% by mass. It is because higher charging / discharging efficiency is obtained by setting it within this range.

高誘電率溶媒としては、例えば、ビニレンカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートおよびビニルエチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル、γ−ブチロラクトンおよびγ−バレロラクトンなどのラクトン、N−メチル−2−ピロリドンなどのラクタム、N−メチル−2−オキサゾリジノンなどの環式カルバミン酸エステル並びにテトラメチレンスルホンなどのスルホン化合物が挙げられる。特に環状炭酸エステルが好ましく、エチレンカーボネート、炭素−炭素二重結合を有するビニレンカーボネートがより好ましい。また、上記高誘電率溶媒は、1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。   Examples of the high dielectric constant solvent include cyclic carbonates such as vinylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and vinyl ethylene carbonate, lactones such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone, and N-methyl-2-pyrrolidone. And cyclic carbamic acid esters such as N-methyl-2-oxazolidinone and sulfone compounds such as tetramethylene sulfone. Cyclic carbonates are particularly preferable, and ethylene carbonate and vinylene carbonate having a carbon-carbon double bond are more preferable. Moreover, the said high dielectric constant solvent may be used individually by 1 type, and may mix and use multiple types.

非水電解液に用いる溶媒は、上記高誘電率溶媒に、粘度が1mPa・s以下の低粘度溶媒を混合して用いることが好ましい。これにより高いイオン伝導性を得ることができるからである。高誘電率溶媒に対する低粘度溶媒の比率(質量比)は、高誘電率溶媒:低粘度溶媒=2:8〜5:5の範囲内とすることが好ましい。この範囲内とすることでより高い効果が得られるからである。   The solvent used for the non-aqueous electrolyte is preferably used by mixing a low-viscosity solvent having a viscosity of 1 mPa · s or less with the above-mentioned high dielectric constant solvent. This is because high ion conductivity can be obtained. The ratio (mass ratio) of the low-viscosity solvent to the high-dielectric-constant solvent is preferably in the range of high-dielectric-constant solvent: low-viscosity solvent = 2: 8 to 5: 5. It is because a higher effect can be obtained by setting it within this range.

低粘度溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどの鎖状炭酸エステル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチルおよびトリメチル酢酸エチルなどの鎖状カルボン酸エステル、N,N−ジメチルアセトアミドなどの鎖状アミド、N,N−ジエチルカルバミン酸メチルおよびN,N−ジエチルカルバミン酸エチルなどの鎖状カルバミン酸エステル、ならびに1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランおよび1,3−ジオキソランなどのエーテルが挙げられる。これらの低粘度溶媒は1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。   Examples of the low-viscosity solvent include chain carbonates such as dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethyl acetate, and ethyl trimethyl acetate. Chain carboxylic acid esters, chain amides such as N, N-dimethylacetamide, chain carbamic acid esters such as methyl N, N-diethylcarbamate and ethyl N, N-diethylcarbamate, and 1,2-dimethoxy And ethers such as ethane, tetrahydrofuran, tetrahydropyran and 1,3-dioxolane. These low-viscosity solvents may be used alone or in combination of two or more.

電解質塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF)、六フッ化アンチモン酸リチウム(LiSbF)、過塩素酸リチウム(LiClO)および四塩化アルミニウム酸リチウム(LiAlCl)などの無機リチウム塩、並びにトリフルオロメタンスルホン酸リチウム(CFSOLi)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホン)イミド[(CFSONLi]、リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホン)イミド[(CSONLi]およびリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホン)メチド[(CFSOCLi]などのパーフルオロアルカンスルホン酸誘導体のリチウム塩が挙げられる。電解質塩は1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。非水電解液中における電解質塩の含有量は、6〜25質量%であることが好ましい。 As the electrolyte salt, e.g., lithium hexafluorophosphate (LiPF 6), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6), lithium hexafluoro antimonate (LiSbF 6), lithium perchlorate (LiClO 4) and four Inorganic lithium salts such as lithium chloroaluminate (LiAlCl 4 ), as well as lithium trifluoromethanesulfonate (CF 3 SO 3 Li), lithium bis (trifluoromethanesulfone) imide [(CF 3 SO 2 ) 2 NLi], lithium bis ( Examples include lithium salts of perfluoroalkanesulfonic acid derivatives such as pentafluoroethanesulfone) imide [(C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi] and lithium tris (trifluoromethanesulfone) methide [(CF 3 SO 2 ) 3 CLi]. It is done. One electrolyte salt may be used alone, or a plurality of electrolyte salts may be mixed and used. The content of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolytic solution is preferably 6 to 25% by mass.

(高分子化合物)
本発明の電池は、非水電解液により膨潤して非水電解液を保持する保持体となる高分子化合物を含むことにより、ゲル状としてもよい。非水電解液により膨潤する高分子化合物を含むことにより高いイオン伝導率を得ることができ、優れた充放電効率が得られると共に、電池の漏液を防止することができるからである。非水電解液に高分子化合物を添加して用いる場合、非水電解液における高分子化合物の含有量は、0.1質量%以上2質量%以下の範囲内とすることが好ましい。また、セパレータの両面にポリフッ化ビニリデン等の高分子化合物を塗布して用いる場合は、非水電解液と高分子化合物の質量比を50:1〜10:1の範囲内とすることが好ましい。この範囲内とすることにより、より高い充放電効率が得られるからである。
(Polymer compound)
The battery of this invention is good also as a gel form by including the high molecular compound used as the holding body which swells with a non-aqueous electrolyte and hold | maintains a non-aqueous electrolyte. This is because by including a polymer compound that swells with a non-aqueous electrolyte, high ionic conductivity can be obtained, excellent charge / discharge efficiency can be obtained, and battery leakage can be prevented. When the polymer compound is added to the non-aqueous electrolyte and used, the content of the polymer compound in the non-aqueous electrolyte is preferably in the range of 0.1% by mass to 2% by mass. Further, when a polymer compound such as polyvinylidene fluoride is applied on both sides of the separator, the mass ratio of the non-aqueous electrolyte to the polymer compound is preferably in the range of 50: 1 to 10: 1. It is because higher charging / discharging efficiency is obtained by setting it within this range.

前記高分子化合物としては、例えば、ポリビニルホルマール[式(6)]、ポリエチレンオキサイド並びにポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、ポリメタクリレート[式(7)]などのエステル系高分子化合物、アクリレート系高分子化合物、およびポリフッ化ビニリデン[式(8)]、並びにフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ化ビニリデンの重合体が挙げられる。高分子化合物は1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。特に、高温保存時の膨潤防止効果の観点からは、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系高分子化合物を用いることが望ましい。   Examples of the polymer compound include an ether polymer compound such as polyvinyl formal [formula (6)], polyethylene oxide and a crosslinked product containing polyethylene oxide, and an ester polymer compound such as polymethacrylate [formula (7)]. , An acrylate polymer compound, and polyvinylidene fluoride [formula (8)], and a vinylidene fluoride polymer such as a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene. A high molecular compound may be used individually by 1 type, and multiple types may be mixed and used for it. In particular, from the viewpoint of the effect of preventing swelling during high temperature storage, it is desirable to use a fluorine-based polymer compound such as polyvinylidene fluoride.

Figure 2010262905
Figure 2010262905

前記式(6)〜(8)において、s、t、uはそれぞれ100〜10000の整数であり、RはC2x+1(xは1〜8の整数、yは0〜4の整数、yはx−1以下)で示される。 In the formulas (6) to (8), s, t, and u are each an integer of 100 to 10,000, R is C x H 2x + 1 O y (x is an integer of 1 to 8, y is an integer of 0 to 4) , Y is x-1 or less).

(製造方法)
この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。
(Production method)
For example, the secondary battery can be manufactured as follows.

正極は、例えば次の方法で作製できる。まず、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、この正極合剤スラリーを正極集電体23Aに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層23Bを形成し、正極23を作製する。この際、正極活物質層23Bの厚さは40μm以上となるようにする。   The positive electrode can be produced, for example, by the following method. First, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, and the positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like positive electrode mixture. A slurry is obtained. Subsequently, the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 23A and the solvent is dried. Then, the positive electrode active material layer 23B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the positive electrode 23 is manufactured. At this time, the thickness of the positive electrode active material layer 23B is set to 40 μm or more.

また、負極は、例えば次の方法で作製できる。まず、構成元素としてケイ素およびスズのうちの少なくとも一方を含む負極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して負極合剤を調製したのち、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーとする。次いで、この負極合剤スラリーを負極集電体24Aに塗布し乾燥させ、圧縮成型することにより、上述した負極活物質よりなる負極活物質粒子を含有する負極活物質層24Bを形成し、負極24を得る。この際、負極活物質層24Bの厚さは40μm以上となるようにする。   Moreover, a negative electrode can be produced by the following method, for example. First, after preparing a negative electrode mixture by mixing a negative electrode active material containing at least one of silicon and tin as constituent elements, a conductive agent, and a binder, the negative electrode mixture was mixed with N-methyl-2. -Disperse in a solvent such as pyrrolidone to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry. Next, the negative electrode mixture slurry is applied to the negative electrode current collector 24A, dried, and compression-molded to form a negative electrode active material layer 24B containing negative electrode active material particles made of the negative electrode active material described above. Get. At this time, the thickness of the negative electrode active material layer 24B is set to 40 μm or more.

つぎに、正極23および負極24のそれぞれに、非水電解液と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層26を形成する。次いで、正極集電体23Aに正極リード21を取り付けると共に、負極集電体24Aに負極リード22を取り付ける。続いて、電解質層26が形成された正極23と負極24とをセパレータ25を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ27を接着して巻回電極体20を形成する。そののち、例えば、外装部材30の間に巻回電極体20を挟み込み、外装部材30の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード21および負極リード22と外装部材30との間には密着フィルム31を挿入する。これにより、図1、2に示した二次電池が完成する。   Next, a precursor solution containing a nonaqueous electrolytic solution, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to each of the positive electrode 23 and the negative electrode 24, and the mixed solvent is volatilized to form the electrolyte layer 26. Next, the positive electrode lead 21 is attached to the positive electrode current collector 23A, and the negative electrode lead 22 is attached to the negative electrode current collector 24A. Subsequently, the positive electrode 23 and the negative electrode 24 on which the electrolyte layer 26 is formed are laminated through a separator 25 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction, and the protective tape 27 is attached to the outermost peripheral portion. The wound electrode body 20 is formed by bonding. After that, for example, the wound electrode body 20 is sandwiched between the exterior members 30, and the outer edge portions of the exterior members 30 are in close contact with each other by thermal fusion or the like and sealed. At that time, an adhesion film 31 is inserted between the positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 and the exterior member 30. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 1 and 2 is completed.

また、この二次電池は、次のようにして作製してもよい。まず、上述したようにして正極23および負極24を作製し、正極23および負極24に正極リード21および負極リード22を取り付けたのち、正極23と負極24とをセパレータ25を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ27を接着して、巻回電極体20の前駆体である巻回体を形成する。次いで、この巻回体を外装部材30に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材30の内部に収納する。続いて、非水電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、必要に応じて重合開始剤または重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を用意し、外装部材30の内部に注入したのち、外装部材30の開口部を熱融着して密封する。そののち、必要に応じて熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることによりゲル状の電解質層26を形成し、図1、2に示した二次電池を組み立てる。   Further, this secondary battery may be manufactured as follows. First, the positive electrode 23 and the negative electrode 24 are prepared as described above, and after the positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 are attached to the positive electrode 23 and the negative electrode 24, the positive electrode 23 and the negative electrode 24 are stacked via the separator 25 and wound. Rotate and adhere the protective tape 27 to the outermost periphery to form a wound body that is a precursor of the wound electrode body 20. Next, the wound body is sandwiched between the exterior members 30, and the outer peripheral edge except for one side is heat-sealed to form a bag shape, and is stored inside the exterior member 30. Subsequently, an electrolyte composition including a non-aqueous electrolyte, a monomer that is a raw material of the polymer compound, and other materials such as a polymerization initiator or a polymerization inhibitor as necessary is prepared. After injection into the interior, the opening of the exterior member 30 is heat-sealed and sealed. After that, if necessary, heat is applied to polymerize the monomer to form a polymer compound, thereby forming the gel electrolyte layer 26 and assembling the secondary battery shown in FIGS.

この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極23からリチウムイオンが放出され、非水電解液を介して負極24に吸蔵される。一方、放電を行うと、例えば、負極24からリチウムイオンが放出され、非水電解液を介して正極24に吸蔵される。   In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are released from the positive electrode 23 and inserted in the negative electrode 24 through the nonaqueous electrolytic solution. On the other hand, when discharging is performed, for example, lithium ions are released from the negative electrode 24 and inserted into the positive electrode 24 through the nonaqueous electrolytic solution.

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態およびでは、電解質として非水電解液を用いる場合について説明し、更に、非水電解液を高分子化合物に保持させたゲル状電解質を用いる場合についても説明したが、他の電解質を用いるようにしてもよい。他の電解質としては、例えば、イオン伝導性セラミックス、イオン伝導性ガラスおよびイオン性結晶などのイオン伝導性無機化合物と非水電解液とを混合したもの、他の無機化合物と非水電解液とを混合したもの、並びにこれらの無機化合物とゲル状電解質とを混合したものが挙げられる。   Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment and the case where a non-aqueous electrolyte is used as an electrolyte, a case where a gel electrolyte in which a non-aqueous electrolyte is held in a polymer compound is also described is described. An electrolyte may be used. Other electrolytes include, for example, a mixture of an ion conductive inorganic compound such as ion conductive ceramics, ion conductive glass and ionic crystal and a non-aqueous electrolyte, or another inorganic compound and a non-aqueous electrolyte. The thing which mixed and those which mixed these inorganic compounds and gel electrolyte are mentioned.

また、上記実施の形態では、電極反応物質としてリチウムを用いる電池について説明したが、ナトリウム(Na)およびカリウム(K)などの他のアルカリ金属、マグネシウムおよびカルシウム(Ca)などのアルカリ土類金属、並びにアルミニウムなどの他の軽金属を用いる場合についても、本発明を適用することができる。   In the above embodiment, a battery using lithium as an electrode reactant has been described. However, other alkali metals such as sodium (Na) and potassium (K), alkaline earth metals such as magnesium and calcium (Ca), In addition, the present invention can be applied to the case of using other light metals such as aluminum.

更に、上記実施の形態では、負極の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池、または、負極活物質にリチウム金属を用い、負極の容量が、リチウムの析出および溶解による容量成分により表されるいわゆるリチウム金属二次電池について説明したが、本発明は、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の充電容量を正極の充電容量よりも小さくすることにより、負極の容量がリチウムの吸蔵および放出による容量成分と、リチウムの析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和により表されるようにした二次電池についても同様に適用することができる。   Furthermore, in the above embodiment, the capacity of the negative electrode is expressed by a capacity component due to insertion and extraction of lithium, or a so-called lithium ion secondary battery, or lithium metal is used for the negative electrode active material, and the capacity of the negative electrode is Although a so-called lithium metal secondary battery represented by a capacity component due to precipitation and dissolution has been described, the present invention makes the charge capacity of the negative electrode material capable of occluding and releasing lithium smaller than the charge capacity of the positive electrode. Thus, the present invention can be similarly applied to a secondary battery in which the capacity of the negative electrode includes a capacity component due to insertion and extraction of lithium and a capacity component due to precipitation and dissolution of lithium, and is expressed by the sum thereof. .

更にまた、上記実施の形態では、ラミネート型の二次電池を具体的に挙げて説明したが、本発明は上記形状に限定されない事は言うまでもない。すなわち、筒型電池、角型電池、等にも適用可能である。また、本発明は、二次電池に限らず、一次電池などの他の電池についても同様に適用することができる。   Furthermore, in the above embodiment, the laminate type secondary battery has been specifically described, but it goes without saying that the present invention is not limited to the above shape. That is, the present invention can be applied to a cylindrical battery, a square battery, and the like. Further, the present invention is not limited to the secondary battery, and can be similarly applied to other batteries such as a primary battery.

<実施例1−1>
先ず、正極活物質としてリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO)を94重量部と、導電材としてグラファイトを3重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を3重量部とを均質に混合してN−メチルピロリドンを添加し正極合剤塗液を得た。次に、得られた正極合剤塗液を、厚み20μmのアルミニウム箔上の両面に均一に塗布、乾燥して片面当たり40mg/cmの正極合剤層を形成した。これを幅30mm、長さ250mmの形状に切断して正極を作成した。
次に、負極活物質として黒鉛97重量部、結着剤としてPVdFを3重量部とを均質に混合してN−メチルピロリドンを添加し負極合剤塗液を得た。次に、得られた負極合剤塗液を、負極集電体となる厚み15μmの銅箔上の両面に均一に塗布、乾燥して片面当たり20mg/cmの負極合剤層を形成した。これを幅30mm、長さ250mmの形状に切断して負極を作成した。電解液はエチレンカーボネート:エチルメチルカーボネート:ジエチルカーボネート:六フッ化リン酸リチウム:フルオロエチレンカーボネート:ジテトラデシルカーボネート=33:17:34:14.5:1:0.5の割合(重量比)で混合した。
この正極と負極を、厚さ12μmの微多孔性ポリエチレンフィルムからなるセパレータを介して積層して巻き取り、アルミニウムラミネートフィルムからなる袋に入れた。この袋に電解液を2g注液後、袋を熱融着してラミネート型電池を作製した。この電池の容量は800mAhであった。
<Example 1-1>
First, 94 parts by weight of lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 3 parts by weight of graphite as a conductive material, and 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder are homogeneous. After mixing, N-methylpyrrolidone was added to obtain a positive electrode mixture coating solution. Next, the obtained positive electrode mixture coating solution was uniformly applied on both surfaces of an aluminum foil having a thickness of 20 μm and dried to form a positive electrode mixture layer of 40 mg / cm 2 per side. This was cut into a shape with a width of 30 mm and a length of 250 mm to produce a positive electrode.
Next, 97 parts by weight of graphite as a negative electrode active material and 3 parts by weight of PVdF as a binder were homogeneously mixed, and N-methylpyrrolidone was added to obtain a negative electrode mixture coating solution. Next, the obtained negative electrode mixture coating liquid was uniformly applied on both sides of a 15 μm thick copper foil serving as a negative electrode current collector and dried to form a negative electrode mixture layer of 20 mg / cm 2 per side. This was cut into a shape with a width of 30 mm and a length of 250 mm to prepare a negative electrode. The electrolyte is ethylene carbonate: ethyl methyl carbonate: diethyl carbonate: lithium hexafluorophosphate: fluoroethylene carbonate: ditetradecyl carbonate = 33: 17: 34: 14.5: 1: 0.5 (weight ratio) Mixed.
The positive electrode and the negative electrode were laminated and wound up via a separator made of a microporous polyethylene film having a thickness of 12 μm, and placed in a bag made of an aluminum laminate film. After 2 g of electrolyte solution was poured into this bag, the bag was heat-sealed to produce a laminate type battery. The capacity of this battery was 800 mAh.

<評価>
初回充電時の膨張率:
作成した電池を23℃環境下800mAで4.2Vを上限として3時間充電した時の電池厚みの変化を初回充電時の膨張率として表1に示す。なお、膨張率は、充電前の電池厚みを分母とし、充電時に増加した厚みを分子として算出した値である。
300サイクル後の放電容量維持率:
作成した電池を23℃環境下800mAで4.2Vを上限として3時間充電しその後10分休止して800mAで3.0Vに達するまで放電する事を繰り返した時の放電容量の変化を表1に示す。
90℃4時間保存時の膨張率:
作成した電池を23℃環境下800mAで4.2Vを上限として3時間充電した後、90℃で4時間保存した時の電池の厚みの変化を90℃4時間保存時の膨張率として表1に示す。なお、膨張率は、保存前の電池厚みを分母とし、保存時に増加した厚みを分子として算出した値である。
<Evaluation>
Expansion rate at first charge:
Table 1 shows the change in battery thickness when the prepared battery was charged at 800 mA in a 23 ° C. environment and 4.2 V as the upper limit for 3 hours as the expansion rate at the first charge. The expansion coefficient is a value calculated using the battery thickness before charging as the denominator and the thickness increased during charging as the numerator.
Discharge capacity maintenance rate after 300 cycles:
Table 1 shows the change in discharge capacity when the battery was charged for 3 hours at a maximum of 4.2V at 800mA in a 23 ° C environment, then paused for 10 minutes and discharged until reaching 3.0V at 800mA. Show.
Expansion rate when stored at 90 ° C for 4 hours:
Table 1 shows the change in battery thickness when stored at 90 ° C for 4 hours after charging it for 3 hours at 800mA at 23 ° C and 800mA at 23 ° C. Show. The expansion coefficient is a value calculated using the battery thickness before storage as the denominator and the thickness increased during storage as the numerator.

<実施例1−2、1−3>
電解液中のジテトラデシルカーボネートの濃度を表1とし、その分ジエチルカーボネートを増減量した以外は実施例1−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Examples 1-2 and 1-3>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the concentration of ditetradecyl carbonate in the electrolytic solution was set as Table 1, and diethyl carbonate was increased or decreased accordingly.

<実施例1−4〜1−6>
炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルを表1の化合物とした以外は実施例1−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Examples 1-4 to 1-6>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms was used as the compound shown in Table 1.

<実施例1−7、1−8>
ハロゲン化環状炭酸エステルを表1の化合物とした以外は実施例1−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Examples 1-7 and 1-8>
A laminated battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the halogenated cyclic carbonate was changed to the compound shown in Table 1.

<実施例1−9>
表1のホウ素含有リチウム塩を添加し、その分、六フッ化リン酸リチウムを減量した以外は実施例1−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Example 1-9>
A laminated battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the boron-containing lithium salt shown in Table 1 was added and the amount of lithium hexafluorophosphate was reduced by that amount.

<実施例1−10>
フルオロエチレンカーボネートの濃度を0.4質量%とし、その分エチレンカーボネートを増量した以外は実施例1−9と同様にラミネート型電池を作成した。
<Example 1-10>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-9 except that the concentration of fluoroethylene carbonate was 0.4 mass% and the amount of ethylene carbonate was increased accordingly.

<実施例1−11、1−12>
フルオロエチレンカーボネートを表1の濃度とし、その分、エチレンカーボネートを減量した以外は実施例1−9と同様にラミネート型電池を作成した。
<Examples 1-11 and 1-12>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-9 except that fluoroethylene carbonate was adjusted to the concentration shown in Table 1 and the amount of ethylene carbonate was reduced accordingly.

<実施例1−13>
フルオロエチレンカーボネートの濃度を2.5質量%とし、その分エチレンカーボネートを減量した以外は実施例1−9と同様にラミネート型電池を作成した。
<Example 1-13>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-9 except that the concentration of fluoroethylene carbonate was 2.5 mass% and the amount of ethylene carbonate was reduced by that amount.

<実施例1−14、1−15>
表1のホウ素含有リチウム塩を添加し、その分、六フッ化リン酸リチウムを減量した以外は実施例1−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Examples 1-14 and 1-15>
A laminated battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the boron-containing lithium salt shown in Table 1 was added and the amount of lithium hexafluorophosphate was reduced by that amount.

<実施例1−16、1−17>
ジエチルカーボネートの代わりに表1の炭素数が5または6の鎖状炭酸エステルを溶媒に使用した以外は実施例1−9と同様にラミネート型電池を作成した。
<Examples 1-16 and 1-17>
A laminate type battery was produced in the same manner as in Example 1-9 except that a chain carbonate having 5 or 6 carbon atoms in Table 1 was used as a solvent instead of diethyl carbonate.

<比較例1−1>
炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルを添加せず、その分ジエチルカーボネートを増量した以外は実施例1−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Comparative Example 1-1>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms was not added and diethyl carbonate was increased by that amount.

<比較例1−2>
炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルを添加せず、その代わりに炭素数が12の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルとしてジドデシルカーボネートを添加した以外は実施例1−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Comparative Example 1-2>
Example 1 except that a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms was not added, and instead didodecyl carbonate was added as a chain carbonate having a hydrocarbon group having 12 carbon atoms. A laminated battery was prepared in the same manner as in -1.

<比較例1−3>
炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルを添加せず、その代わりに炭素数が21の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルとしてジヘニコシルカーボネートを添加した以外は実施例1−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Comparative Example 1-3>
Example except that a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms was not added, and dihenicosyl carbonate was added as a chain carbonate having a hydrocarbon group having 21 carbon atoms instead. A laminated battery was prepared in the same manner as in 1-1.

<比較例1−4>
ハロゲン化環状炭酸エステルを添加せず、その分エチレンカーボネートを増量した以外は実施例1−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Comparative Example 1-4>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the halogenated cyclic carbonate was not added and the amount of ethylene carbonate was increased accordingly.

<比較例1−5>
ハロゲン化環状炭酸エステルの代わりにビニレンカーボネートを添加した以外は実施例1−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Comparative Example 1-5>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that vinylene carbonate was added instead of the halogenated cyclic carbonate.

<比較例1−6>
ジエチルカーボネートを使用せず、その代わりにエチルメチルカーボネートを増量した以外は実施例1−9と同様にラミネート型電池を作成した。
<Comparative Example 1-6>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-9 except that diethyl carbonate was not used and ethyl methyl carbonate was increased instead.

<比較例1−7>
ジエチルカーボネートを使用せず、その代わりにジプロピルカーボネートを増量した以外は実施例1−9と同様にラミネート型電池を作成した。
<Comparative Example 1-7>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-9 except that diethyl carbonate was not used and dipropyl carbonate was increased instead.

実施例1−2〜1−17、および比較例1−1〜1−7について、実施例1−1と同様に初回充電時の膨張率、300サイクル後の放電容量維持率を測定した。実施例1−9〜1−13、1−16、1−17および比較例1−6、1−7について、実施例1−1と同様に90℃4時間保存時の膨張率を測定した。結果を表1に示す。   For Examples 1-2 to 1-17 and Comparative Examples 1-1 to 1-7, the expansion rate at the first charge and the discharge capacity retention rate after 300 cycles were measured in the same manner as in Example 1-1. For Examples 1-9 to 1-13, 1-16, 1-17 and Comparative Examples 1-6, 1-7, the expansion coefficient during storage at 90 ° C. for 4 hours was measured in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 1.

Figure 2010262905
Figure 2010262905

実施例1−1〜1−8の結果より、このように炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルとハロゲン化環状炭酸エステルを使用する事で、初回充電時の膨張率と、300サイクル後の放電容量維持率は比較例1−1より改善されている事が分かる。
実施例1−9の結果より、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルと、ハロゲン化環状炭酸エステルと、ホウ素含有リチウム塩を使用する事で、初回充電時の電池厚みの増加と、300サイクル後の放電容量維持率と、90℃保存時の膨れは、実施例1−1、比較例1−1より改善されている事が分かる。また、炭素数5または6の鎖状炭酸エステルを溶媒として使用する事で、比較例1−6より90℃保存時の膨れを抑制している事が分かる。
実施例1−10〜1−13の結果より、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルと、ハロゲン化環状炭酸エステルと、ホウ素含有リチウム塩を使用する事で、300サイクル後の放電容量維持率は実施例1−1、比較例1−1より改善されている事が分かる。また、初回充電時の膨張率または90℃保存時の膨張率が改善されていることが分かる。
実施例1−14、1−15の結果より、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルと、ハロゲン化環状炭酸エステルと、ホウ素含有リチウム塩を使用する事で、初回充電時の電池厚みの増加と、300サイクル後の放電容量維持率は実施例1−1、比較例1−1より改善されている事が分かる。
実施例1−16、1−17の結果より、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルと、ハロゲン化環状炭酸エステルと、ホウ素含有リチウム塩と、炭素数5または6の鎖状炭酸エステルを溶媒として使用する事で、比較例1−6より90℃保存時の膨れを抑制している事が分かる。
比較例1−1〜1−3の結果より、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルを添加しないと、初回充電時の電池厚みの増加と、300サイクル後の放電容量維持率は実施例1−1〜1−15より劣っている事が分かる。
比較例1−4の結果より、ハロゲン化環状炭酸エステルを添加しないと、初回充電時の電池厚みの増加と、300サイクル後の放電容量維持率は実施例1−1〜1−15より劣っている事が分かる。
比較例1−5の結果より、ハロゲン化環状炭酸エステルの代わりにビニレンカーボネートを添加すると、初回充電時の電池厚みの増加と、300サイクル後の放電容量維持率は比較例1−4より改善するものの、実施例1−1〜1−15より劣っている事が分かる。
比較例1−6の結果より、炭素数5または6の鎖状炭酸エステルを溶媒として使用しないと、90℃保存時の膨れは実施例1−9、1−16、1−17より大きくなる事が分かる。
比較例1−7の結果より、炭素数7の鎖状炭酸エステルを溶媒として使用すると、300サイクル後の放電容量維持率は実施例1−9、1−16、1−17より劣っている事が分かる。
From the results of Examples 1-1 to 1-8, by using a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms and a halogenated cyclic carbonate as described above, the expansion rate at the first charge is obtained. And it turns out that the discharge capacity maintenance factor after 300 cycles is improved from Comparative Example 1-1.
From the result of Example 1-9, by using a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, a halogenated cyclic carbonate, and a boron-containing lithium salt, the battery thickness at the first charge is obtained. It can be seen that the increase in the discharge capacity, the discharge capacity retention rate after 300 cycles, and the swelling during storage at 90 ° C. are improved from those in Example 1-1 and Comparative Example 1-1. Moreover, it turns out that the swelling at the time of 90 degreeC preservation | save is suppressed from Comparative Example 1-6 by using a C5-C6 linear carbonate ester as a solvent.
From the results of Examples 1-10 to 1-13, 300 cycles were obtained by using a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, a halogenated cyclic carbonate, and a boron-containing lithium salt. It turns out that the later discharge capacity maintenance factor is improved from Example 1-1 and Comparative Example 1-1. Moreover, it turns out that the expansion coefficient at the time of first charge or the expansion coefficient at 90 degreeC preservation | save is improved.
From the results of Examples 1-14 and 1-15, the first charge was obtained by using a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, a halogenated cyclic carbonate, and a boron-containing lithium salt. It can be seen that the increase in battery thickness at the time and the discharge capacity retention rate after 300 cycles are improved over those of Example 1-1 and Comparative Example 1-1.
From the results of Examples 1-16 and 1-17, a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, a halogenated cyclic carbonate, a boron-containing lithium salt, and a carbon number of 5 or 6 By using chain carbonate as a solvent, it turns out that the swelling at the time of 90 degreeC preservation | save is suppressed from Comparative Example 1-6.
From the results of Comparative Examples 1-1 to 1-3, if a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms is not added, the battery thickness increases during the first charge and the discharge capacity after 300 cycles. It turns out that a maintenance factor is inferior to Examples 1-1 to 1-15.
From the result of Comparative Example 1-4, if the halogenated cyclic carbonate is not added, the increase in battery thickness at the first charge and the discharge capacity retention after 300 cycles are inferior to those of Examples 1-1 to 1-15. I understand that.
From the result of Comparative Example 1-5, when vinylene carbonate is added instead of the halogenated cyclic carbonate, the increase in battery thickness at the first charge and the discharge capacity maintenance rate after 300 cycles are improved as compared with Comparative Example 1-4. However, it turns out that it is inferior to Examples 1-1 to 1-15.
From the result of Comparative Example 1-6, if a chain carbonic acid ester having 5 or 6 carbon atoms is not used as a solvent, the swelling during storage at 90 ° C. is larger than those in Examples 1-9, 1-16, and 1-17. I understand.
From the result of Comparative Example 1-7, when a chain carbonic acid ester having 7 carbon atoms is used as a solvent, the discharge capacity retention rate after 300 cycles is inferior to those of Examples 1-9, 1-16, and 1-17. I understand.

<実施例2−1>
セパレータの厚さを8μmとし、その両面にポリフッ化ビニリデンを2μmずつ塗布したセパレータを使用した以外は実施例1−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Example 2-1>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that a separator having a thickness of 8 μm and a separator coated with 2 μm of polyvinylidene fluoride on both sides was used.

<実施例2−2、2−3>
電解液中のジテトラデシルカーボネートの濃度を表2とし、その分ジエチルカーボネートを増減量した以外は実施例2−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Example 2-2, 2-3>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that the concentration of ditetradecyl carbonate in the electrolytic solution was set to Table 2 and diethyl carbonate was increased or decreased accordingly.

<実施例2−4〜2−6>
炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルを表2の化合物とした以外は実施例2−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Examples 2-4 to 2-6>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms was used as the compound in Table 2.

<実施例2−7、2−8>
ハロゲン化環状炭酸エステルを表2の化合物とした以外は実施例2−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Examples 2-7 and 2-8>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that the halogenated cyclic carbonate was changed to the compound shown in Table 2.

<実施例2−9>
表2のホウ素含有リチウム塩を添加し、その分、六フッ化リン酸リチウムを減量した以外は実施例2−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Example 2-9>
A laminated battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that the boron-containing lithium salt shown in Table 2 was added and the amount of lithium hexafluorophosphate was reduced by that amount.

<実施例2−10>
フルオロエチレンカーボネートの濃度を0.4質量%とし、その分エチレンカーボネートを増量した以外は実施例2−9と同様にラミネート型電池を作成した。
<Example 2-10>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-9 except that the concentration of fluoroethylene carbonate was 0.4% by mass and the amount of ethylene carbonate was increased by that amount.

<実施例2−11、2−12>
フルオロエチレンカーボネートを表2の濃度とし、その分、エチレンカーボネートを減量した以外は実施例2−9と同様にラミネート型電池を作成した。
<Examples 2-11 and 2-12>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-9 except that fluoroethylene carbonate was adjusted to the concentration shown in Table 2 and the amount of ethylene carbonate was reduced accordingly.

<実施例2−13>
フルオロエチレンカーボネートの濃度を2.5質量%とし、その分エチレンカーボネートを減量した以外は実施例2−9と同様にラミネート型電池を作成した。
<Example 2-13>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-9 except that the concentration of fluoroethylene carbonate was 2.5% by mass and the amount of ethylene carbonate was reduced accordingly.

<実施例2−14、2−15>
表2のホウ素含有リチウム塩を添加し、その分、六フッ化リン酸リチウムを減量した以外は実施例2−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Examples 2-14 and 2-15>
A laminated battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that the boron-containing lithium salt shown in Table 2 was added and the amount of lithium hexafluorophosphate was reduced by that amount.

<実施例2−16、2−17>
ジエチルカーボネートの代わりに表2の炭素数が5または6の鎖状炭酸エステルを溶媒に使用した以外は実施例2−9と同様にラミネート型電池を作成した。
<Examples 2-16 and 2-17>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-9, except that a chain carbonate having 5 or 6 carbon atoms in Table 2 was used as a solvent instead of diethyl carbonate.

<比較例2−1>
炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルを添加せず、その分ジエチルカーボネートを増量した以外は実施例2−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Comparative Example 2-1>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that the chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms was not added and diethyl carbonate was increased accordingly.

<比較例2−2>
炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルを添加せず、その代わりに炭素数が12の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルとしてジドデシルカーボネートを添加した以外は実施例2−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Comparative Example 2-2>
Example 2 except that a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms was not added, and instead didodecyl carbonate was added as a chain carbonate having a hydrocarbon group having 12 carbon atoms. A laminated battery was prepared in the same manner as in -1.

<比較例2−3>
炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルを添加せず、その代わりに炭素数が21の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルとしてジヘニコシルカーボネートを添加した以外は実施例2−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Comparative Example 2-3>
Example except that a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms was not added, and dihenicosyl carbonate was added as a chain carbonate having a hydrocarbon group having 21 carbon atoms instead. A laminate type battery was prepared in the same manner as in 2-1.

<比較例2−4>
ハロゲン化環状炭酸エステルを添加せず、その分エチレンカーボネートを増量した以外は実施例2−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Comparative Example 2-4>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that the halogenated cyclic carbonate was not added and the amount of ethylene carbonate was increased accordingly.

<比較例2−5>
ハロゲン化環状炭酸エステルの代わりにビニレンカーボネートを添加した以外は実施例2−1と同様にラミネート型電池を作成した。
<Comparative Example 2-5>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that vinylene carbonate was added instead of the halogenated cyclic carbonate.

<比較例2−6>
ジエチルカーボネートを使用せず、その代わりにエチルメチルカーボネートを増量した以外は実施例2−9と同様にラミネート型電池を作成した。
<Comparative Example 2-6>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-9 except that diethyl carbonate was not used and the amount of ethyl methyl carbonate was increased instead.

<比較例2−7>
ジエチルカーボネートを使用せず、その代わりにジプロピルカーボネートを増量した以外は実施例2−9と同様にラミネート型電池を作成した。
<Comparative Example 2-7>
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-9, except that diethyl carbonate was not used and dipropyl carbonate was increased instead.

実施例2−1〜2−17、および比較例2−1〜2−7について、実施例1−1と同様に初回充電時の膨張率、300サイクル後の放電容量維持率を測定した。実施例2−1、2−9〜2−13、2−16、2−17および比較例2−6、2−7について、実施例1−1と同様に90℃4時間保存時の膨張率を測定した。結果を表2に示す。   For Examples 2-1 to 2-17 and Comparative Examples 2-1 to 2-7, the expansion rate at the first charge and the discharge capacity retention rate after 300 cycles were measured in the same manner as in Example 1-1. For Examples 2-1, 2-9 to 2-13, 2-16, 2-17 and Comparative Examples 2-6, 2-7, the coefficient of expansion during storage at 90 ° C. for 4 hours was the same as in Example 1-1. Was measured. The results are shown in Table 2.

Figure 2010262905
Figure 2010262905

実施例2−1〜2−8の結果より、このように炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルとハロゲン化環状炭酸エステルを使用する事で、初回充電時の膨張率と、300サイクル後の放電容量維持率は比較例2−1より改善されている事が分かる。
実施例2−9の結果より、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルと、ハロゲン化環状炭酸エステルと、ホウ素含有リチウム塩を使用する事で、初回充電時の電池厚みの増加と、300サイクル後の放電容量維持率と、90℃保存時の膨れは、実施例2−1、比較例2−1より改善されている事が分かる。また、炭素数5または6の鎖状炭酸エステルを溶媒として使用する事で、比較例2−6より90℃保存時の膨れを抑制している事が分かる。
実施例2−10〜2−13の結果より、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルと、ハロゲン化環状炭酸エステルと、ホウ素含有リチウム塩を使用する事で、300サイクル後の放電容量維持率は実施例2−1、比較例2−1より改善されている事が分かる。また、初回充電時の膨張率または90℃保存時の膨張率が改善されていることが分かる。
実施例2−14、2−15の結果より、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルと、ハロゲン化環状炭酸エステルと、ホウ素含有リチウム塩を使用する事で、初回充電時の電池厚みの増加と、300サイクル後の放電容量維持率は実施例2−1、比較例2−1より改善されている事が分かる。
実施例2−16、2−17の結果より、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルと、ハロゲン化環状炭酸エステルと、ホウ素含有リチウム塩と、炭素数5または6の鎖状炭酸エステルを溶媒として使用する事で、比較例2−6より90℃保存時の膨れを抑制している事が分かる。
比較例2−1〜2−3の結果より、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルを添加しないと、初回充電時の電池厚みの増加と、300サイクル後の放電容量維持率は実施例2−1〜2−15より劣っている事が分かる。
比較例2−4の結果より、ハロゲン化環状炭酸エステルを添加しないと、初回充電時の電池厚みの増加と、300サイクル後の放電容量維持率は実施例2−1〜2−15より劣っている事が分かる。
比較例2−5の結果より、ハロゲン化環状炭酸エステルの代わりにビニレンカーボネートを添加すると、初回充電時の電池厚みの増加と、300サイクル後の放電容量維持率は比較例2−4より改善するものの、実施例2−1〜2−15より劣っている事が分かる。
比較例2−6の結果より、炭素数5または6の鎖状炭酸エステルを溶媒として使用しないと、90℃保存時の膨れは実施例2−9、2−16、2−17より大きくなる事が分かる。
比較例2−7の結果より、炭素数7の鎖状炭酸エステルを溶媒として使用すると、300サイクル後の放電容量維持率は実施例2−9、2−16、2−17より劣っている事が分かる。
From the results of Examples 2-1 to 2-8, by using a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms and a halogenated cyclic carbonate as described above, the expansion rate at the first charge is obtained. And it turns out that the discharge capacity maintenance factor after 300 cycles is improved from Comparative Example 2-1.
From the result of Example 2-9, by using a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, a halogenated cyclic carbonate, and a boron-containing lithium salt, the battery thickness at the time of initial charge is obtained. It can be seen that the increase in the discharge capacity, the discharge capacity retention after 300 cycles, and the swelling during storage at 90 ° C. are improved from those in Example 2-1 and Comparative Example 2-1. Moreover, it turns out that the swelling at the time of 90 degreeC preservation | save is suppressed from Comparative Example 2-6 by using a C5-C6 linear carbonate ester as a solvent.
From the results of Examples 2-10 to 2-13, 300 cycles were obtained by using a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, a halogenated cyclic carbonate, and a boron-containing lithium salt. It can be seen that the subsequent discharge capacity retention rate is improved over that of Example 2-1 and Comparative Example 2-1. Moreover, it turns out that the expansion coefficient at the time of first charge or the expansion coefficient at 90 degreeC preservation | save is improved.
From the results of Examples 2-14 and 2-15, the first charge was obtained by using a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, a halogenated cyclic carbonate, and a boron-containing lithium salt. It can be seen that the increase in battery thickness at the time and the discharge capacity retention rate after 300 cycles are improved over those of Example 2-1 and Comparative Example 2-1.
From the results of Examples 2-16 and 2-17, a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, a halogenated cyclic carbonate, a boron-containing lithium salt, and a carbon number of 5 or 6 By using chain carbonate as a solvent, it turns out that the swelling at the time of 90 degreeC preservation | save is suppressed from Comparative Example 2-6.
From the results of Comparative Examples 2-1 to 2-3, if a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms is not added, the battery thickness increases during the first charge and the discharge capacity after 300 cycles. It turns out that a maintenance factor is inferior to Examples 2-1 to 2-15.
From the result of Comparative Example 2-4, if the halogenated cyclic carbonate is not added, the increase in battery thickness at the first charge and the discharge capacity retention after 300 cycles are inferior to those in Examples 2-1 to 2-15. I understand that.
From the results of Comparative Example 2-5, when vinylene carbonate is added instead of the halogenated cyclic carbonate, the increase in battery thickness at the first charge and the discharge capacity maintenance rate after 300 cycles are improved as compared with Comparative Example 2-4. However, it turns out that it is inferior to Examples 2-1 to 2-15.
From the results of Comparative Example 2-6, if the chain carbonic acid ester having 5 or 6 carbon atoms is not used as a solvent, the swelling during storage at 90 ° C. is larger than those in Examples 2-9, 2-16 and 2-17. I understand.
From the result of Comparative Example 2-7, when a chain carbonic acid ester having 7 carbon atoms is used as a solvent, the discharge capacity retention after 300 cycles is inferior to that of Examples 2-9, 2-16, and 2-17. I understand.

20…巻回電極体、23…正極、23A…正極集電体、23B…正極活物質層、24…負極、24A…負極集電体、24B…負極活物質層、25…セパレータ、21…正極リード、22…負極リード、26…電解質層、27…保護テープ、30…外装部材、31…密着フィルム。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Winding electrode body, 23 ... Positive electrode, 23A ... Positive electrode collector, 23B ... Positive electrode active material layer, 24 ... Negative electrode, 24A ... Negative electrode collector, 24B ... Negative electrode active material layer, 25 ... Separator, 21 ... Positive electrode Lead, 22 ... negative electrode lead, 26 ... electrolyte layer, 27 ... protective tape, 30 ... exterior member, 31 ... adhesion film.

Claims (9)

正極および負極と共に非水電解液を備えた非水電解液電池であって、
前記非水電解液が、炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルと、炭素数5または6の鎖状カーボネートと、ハロゲン化環状炭酸エステルを含有する非水電解液電池。
A non-aqueous electrolyte battery comprising a non-aqueous electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
The non-aqueous electrolyte battery in which the non-aqueous electrolyte contains a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, a chain carbonate having 5 or 6 carbon atoms, and a halogenated cyclic carbonate.
前記ハロゲン化環状炭酸エステルの非水電解液における濃度が0.5〜2質量%である請求項1に記載の非水電解液電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein a concentration of the halogenated cyclic carbonate in the nonaqueous electrolyte is 0.5 to 2% by mass. 前記非水電解液が、ホウ素含有リチウム塩をさらに含有する請求項1に記載の非水電解液電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte further contains a boron-containing lithium salt. 前記非水電解液により膨潤する高分子化合物を含む請求項1に記載の非水電解液電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, comprising a polymer compound that swells with the non-aqueous electrolyte. 前記高分子化合物がポリフッ化ビニリデンである請求項4に記載の非水電解液電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 4, wherein the polymer compound is polyvinylidene fluoride. 前記正極および負極と非水電解液がラミネートフィルムからなる外装部材内に収容されてなる請求項1に記載の非水電解液電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the positive electrode, the negative electrode, and the non-aqueous electrolyte are accommodated in an exterior member made of a laminate film. 炭素数が13〜20の炭化水素基を有する鎖状炭酸エステルと、炭素数5または6の鎖状カーボネートと、ハロゲン化環状炭酸エステルを含有する非水電解液組成物。   A non-aqueous electrolyte composition containing a chain carbonate having a hydrocarbon group having 13 to 20 carbon atoms, a chain carbonate having 5 or 6 carbon atoms, and a halogenated cyclic carbonate. 前記ハロゲン化環状炭酸エステルの非水電解液における濃度が0.5〜2質量%である請求項7に記載の非水電解液組成物。   The non-aqueous electrolyte composition according to claim 7, wherein a concentration of the halogenated cyclic carbonate in the non-aqueous electrolyte is 0.5 to 2% by mass. 前記非水電解液が、ホウ素含有リチウム塩をさらに含有する請求項7に記載の非水電解液組成物。   The non-aqueous electrolyte composition according to claim 7, wherein the non-aqueous electrolyte further contains a boron-containing lithium salt.
JP2009114789A 2009-05-11 2009-05-11 Nonaqueous electrolytic solution battery Pending JP2010262905A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009114789A JP2010262905A (en) 2009-05-11 2009-05-11 Nonaqueous electrolytic solution battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009114789A JP2010262905A (en) 2009-05-11 2009-05-11 Nonaqueous electrolytic solution battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010262905A true JP2010262905A (en) 2010-11-18

Family

ID=43360811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009114789A Pending JP2010262905A (en) 2009-05-11 2009-05-11 Nonaqueous electrolytic solution battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010262905A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013048077A (en) * 2011-03-28 2013-03-07 Nissan Motor Co Ltd Additive for sodium ion secondary battery and sodium ion secondary battery
JP2013120659A (en) * 2011-12-06 2013-06-17 Denso Corp Laminate type nonaqueous secondary battery
JP2014503008A (en) * 2010-12-15 2014-02-06 ソルベイ チャイナ カンパニー、リミテッド Fluoropolymer composition
JP2014035952A (en) * 2012-08-09 2014-02-24 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2014034043A1 (en) * 2012-08-27 2014-03-06 三洋電機株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2014107222A (en) * 2012-11-29 2014-06-09 Toyota Industries Corp Lithium ion secondary battery
US12119439B2 (en) 2017-11-30 2024-10-15 Gs Yuasa International Ltd. Energy storage device

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014503008A (en) * 2010-12-15 2014-02-06 ソルベイ チャイナ カンパニー、リミテッド Fluoropolymer composition
JP2013048077A (en) * 2011-03-28 2013-03-07 Nissan Motor Co Ltd Additive for sodium ion secondary battery and sodium ion secondary battery
CN103493279A (en) * 2011-03-28 2014-01-01 日产自动车株式会社 Additive for sodium ion secondary battery and sodium ion secondary battery
EP2693556A1 (en) * 2011-03-28 2014-02-05 Nissan Motor Co., Ltd Additive for sodium ion secondary batteries, and sodium ion secondary battery
EP2693556A4 (en) * 2011-03-28 2014-09-17 Nissan Motor Additive for sodium ion secondary batteries, and sodium ion secondary battery
TWI456819B (en) * 2011-03-28 2014-10-11 Nissan Motor Sodium ion battery additive and sodium ion battery
US9466855B2 (en) 2011-03-28 2016-10-11 Nissan Motor Co., Ltd. Additive for sodium ion secondary battery and sodium ion secondary battery
JP2013120659A (en) * 2011-12-06 2013-06-17 Denso Corp Laminate type nonaqueous secondary battery
JP2014035952A (en) * 2012-08-09 2014-02-24 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2014034043A1 (en) * 2012-08-27 2014-03-06 三洋電機株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2014107222A (en) * 2012-11-29 2014-06-09 Toyota Industries Corp Lithium ion secondary battery
US12119439B2 (en) 2017-11-30 2024-10-15 Gs Yuasa International Ltd. Energy storage device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4992921B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5163065B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte composition
CN105720302B (en) Nonaqueous electrolyte battery
JP2007207617A (en) Non-aqueous solvent, non-aqueous electrolyte composition, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4655118B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery and non-aqueous electrolyte composition
JP2010262905A (en) Nonaqueous electrolytic solution battery
JP5181430B2 (en) Secondary battery
JP5045882B2 (en) Electrolyte and battery
JP2009152133A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP5050379B2 (en) Secondary battery
JP2009302022A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2009158460A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2008218381A (en) Nonaqueous electrolyte battery
JP2008210769A (en) Nonaqueous electrolyte battery
JP2009123497A (en) Nonaqueous electrolyte composition and nonaqueous electrolyte battery
JP2009123498A (en) Nonaqueous electrolyte composition and nonaqueous electrolyte battery
JP2008305772A (en) Nonaqueous electrolyte solution secondary battery and nonaqueous electrolyte solution
JP2009252645A (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte composition
JP2009211941A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2009093843A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2009099448A (en) Non-aqueous electrolytic liquid secondary battery and non-aqueous electrolytic liquid composition
JP2008305771A (en) Nonaqueous solution battery
JP2009134943A (en) Nonaqueous electrolyte battery
JP2010153207A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2009054354A (en) Nonaqueous electrolytic solution composition, and nonaqueous electrolytic solution secondary battery