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JP2016058163A - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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JP2016058163A
JP2016058163A JP2014181628A JP2014181628A JP2016058163A JP 2016058163 A JP2016058163 A JP 2016058163A JP 2014181628 A JP2014181628 A JP 2014181628A JP 2014181628 A JP2014181628 A JP 2014181628A JP 2016058163 A JP2016058163 A JP 2016058163A
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JP
Japan
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positive electrode
group
silicon
ion secondary
lithium ion
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JP2014181628A
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Japanese (ja)
Inventor
大橋 亜沙美
Asami Ohashi
亜沙美 大橋
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Asahi Kasei Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
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Publication date
Application filed by Asahi Kasei Corp filed Critical Asahi Kasei Corp
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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium ion secondary battery which can be charged and discharged with stability over a long period of time even if it is a high-energy density battery, and which is superior in safety.SOLUTION: A lithium ion secondary battery comprises: a nonaqueous electrolyte; a separator having a layer including an inorganic substance partially or totally in a base film; a positive electrode; and a negative electrode. The nonaqueous electrolyte includes: a silicon-containing compound; a lithium salt; and a nonaqueous solvent. The silicon-containing compound includes at least one compound selected from a group consisting of an inorganic acid, an organic acid, acid amide and amine, in which at least one hydrogen atom is substituted with a silicon-containing functional group.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery.

近年の電子技術の発展及び環境技術への関心の高まりに伴い、様々な電気化学デバイスが開発されている。それは創エネルギー(発電)、蓄エネルギー(蓄電)共に規模・用途・仕様等が多様化していることに基づく。このためそれらに対応した電気化学デバイス開発に対する要請が強く、これに対する期待はますます高くなっている。このような電気化学デバイスとしては、例えば、発電デバイスとして太陽電池等が挙げられ、蓄電デバイスとして、二次電池、キャパシタ、コンデンサ等が挙げられる。蓄電デバイスの代表例であるリチウムイオン二次電池は、従来、主に携帯機器用充電池として使用されていたが、近年では、ハイブリッド自動車及び電気自動車用電池としての使用、又は定置用蓄電池、航空産業用途、宇宙衛星産業用途等の大型用途での使用も行われ始めている。   With the recent development of electronic technology and increasing interest in environmental technology, various electrochemical devices have been developed. This is based on the diversification of scale, usage, and specifications of energy creation (power generation) and energy storage (storage). For this reason, the request | requirement with respect to the electrochemical device development corresponding to them is strong, and the expectation for this is increasing. As such an electrochemical device, a solar cell etc. are mentioned as an electric power generation device, for example, A secondary battery, a capacitor, a capacitor | condenser etc. are mentioned as an electrical storage device. Lithium ion secondary batteries, which are typical examples of power storage devices, have been used mainly as rechargeable batteries for portable devices, but in recent years, they have been used as batteries for hybrid and electric vehicles, or stationary storage batteries, aircraft It is also beginning to be used for large applications such as industrial applications and space satellite industrial applications.

リチウムイオン二次電池は、一般に、リチウムを吸蔵及び放出可能な活物質を主体として構成された正極と負極とがセパレータを介して配された構成を有する。リチウムイオン二次電池の正極は、正極活物質としてのLiCoO2、LiNiO2又はLiMn24等と、導電剤としてのカーボンブラック又は黒鉛等と、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン、ラテックス又はゴム等とが混合された正極合剤が、アルミニウム等からなる正極集電体上に被覆されて形成される。また、負極は、負極活物質としてのコークス又は黒鉛等と、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン、ラテックス又はゴム等とが混合された負極合剤及びリチウム金属が、銅等からなる負極集電体上に被覆されて形成される。さらに、セパレータは、多孔性ポリオレフィン等により形成され、その厚さは数μmから数百μmと非常に薄い。正極、負極及びセパレータは、電池内で電解液に浸漬されている。電解液は、例えば、LiPF6又はLiBF4のようなリチウム塩を、プロピレンカーボネート又はエチレンカーボネートのような非プロトン性溶媒に、又はポリエチレンオキシドのようなポリマーに溶解させることにより形成される。 A lithium ion secondary battery generally has a configuration in which a positive electrode and a negative electrode mainly composed of an active material capable of inserting and extracting lithium are arranged via a separator. The positive electrode of the lithium ion secondary battery includes LiCoO 2 , LiNiO 2 or LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material, carbon black or graphite as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride, latex or rubber as a binder. Is formed by covering a positive electrode current collector made of aluminum or the like. The negative electrode is a negative electrode mixture in which coke or graphite or the like as a negative electrode active material and polyvinylidene fluoride, latex or rubber as a binder are mixed, and a lithium metal on a negative electrode current collector made of copper or the like. It is formed by coating. Further, the separator is made of porous polyolefin or the like, and its thickness is very thin, from several μm to several hundred μm. The positive electrode, the negative electrode, and the separator are immersed in the electrolytic solution in the battery. The electrolyte is formed, for example, by dissolving a lithium salt such as LiPF 6 or LiBF 4 in an aprotic solvent such as propylene carbonate or ethylene carbonate, or in a polymer such as polyethylene oxide.

リチウムイオン二次電池は、他の蓄電池と比較して、高起電力、高エネルギー密度、充放電の繰り返し耐久性等の特徴があり、広く普及しているが、今後拡大が期待されている自動車、定置用等のリチウムイオン二次電池の用途では、従来よりも一層の高エネルギー密度化、繰り返し耐久性等が求められる。このような新規用途は主に大型の用途であることから安全性及び信頼性のより一層の向上も要求される。また、従来の小型機器用途においても機器が扱う情報量が増大しているため、高容量、高エネルギー密度の電池が求められる。   Compared to other storage batteries, lithium ion secondary batteries have features such as high electromotive force, high energy density, and repeated charge / discharge durability, and are widely used, but automobiles that are expected to expand in the future In the use of lithium ion secondary batteries such as stationary ones, higher energy density and repeated durability are required than before. Since such new applications are mainly large-scale applications, further improvements in safety and reliability are required. In addition, since the amount of information handled by devices is increasing in conventional small device applications, batteries with high capacity and high energy density are required.

このような高エネルギー密度化の要求に答えるために、例えば、電池内の電極の高密度化、又は吸蔵・脱離できるリチウム量の多い正極材の開発が行われており、耐久性の向上のためには各種添加剤の検討が行われており、安全性及び信頼性の向上のためには、電解液中に難燃剤を含有させたり、電極又はセパレータ上に絶縁層を形成する検討が行われたりしている。   In order to respond to such a demand for higher energy density, for example, a positive electrode material having a high lithium content that can be occluded / desorbed has been developed. For this purpose, various additives have been studied, and in order to improve safety and reliability, studies have been made to include a flame retardant in the electrolyte or to form an insulating layer on the electrode or separator. It has been broken.

特に最近では、高エネルギー密度化への対応として、高容量の正極を用いた電池又は高電位の正極を用いて高電圧で駆動する電池が求められるようになっている。しかし、正極を高電位化すると、その酸化力の強さのため、電池は劣化及び性能低下が著しく、長期にわたって高い品質を保持する電池を製造することは困難であった。高容量の正極を用いた電池であっても、従来の電池よりも高電圧での駆動、正極の高電位化が必要である。   In particular, recently, a battery using a high-capacity positive electrode or a battery driven at a high voltage using a high-potential positive electrode has been demanded as a measure for increasing the energy density. However, when the potential of the positive electrode is increased, due to the strength of the oxidizing power, the battery is remarkably deteriorated and the performance is lowered, and it is difficult to produce a battery that maintains high quality over a long period of time. Even a battery using a high-capacity positive electrode needs to be driven at a higher voltage and have a higher positive electrode potential than conventional batteries.

すなわち、このような高電位の正極を用いたリチウムイオン二次電池の用途においては、電解液に含まれるカーボネート系溶媒等が正極表面にて酸化分解し、電池のサイクル寿命が低下するという課題が生じ得るため、4.2V(vsLi/Li+)が安定して充電できる上限電位であった。そのため、従来のリチウムイオン二次電池は、満充電時の正極の電位が4.2V(vsLi/Li+)以下で設定されていた。 That is, in the use of a lithium ion secondary battery using such a high potential positive electrode, there is a problem that the carbonate-based solvent or the like contained in the electrolytic solution is oxidized and decomposed on the surface of the positive electrode, thereby reducing the cycle life of the battery. Since it may occur, 4.2 V (vsLi / Li + ) was the upper limit potential that can be stably charged. Therefore, in the conventional lithium ion secondary battery, the potential of the positive electrode when fully charged is set to 4.2 V (vsLi / Li + ) or less.

高電位の正極を用いて高品質なリチウムイオン二次電池を達成するため、含フッ素カーボネート化合物、含硫黄化合物、ニトリル化合物、リン酸化合物、含珪素化合物等を電解液成分として用いることで電池の劣化を抑制する検討がされている(例えば、特許文献1〜4参照)。   In order to achieve a high-quality lithium ion secondary battery using a positive electrode at a high potential, the use of a fluorine-containing carbonate compound, a sulfur-containing compound, a nitrile compound, a phosphoric acid compound, a silicon-containing compound, etc. as an electrolytic solution component Studies have been made to suppress deterioration (see, for example, Patent Documents 1 to 4).

特開2012−123989号公報JP 2012-123989 A 特開2010−245020号公報JP 2010-244502 A 国際公開第2012/77712号International Publication No. 2012/77712 特開2000−223152号公報JP 2000-223152 A

しかしながら、これらの添加剤を用いても長期にわたって安定して充放電ができる電池は達成していない。   However, even if these additives are used, a battery that can be charged and discharged stably over a long period of time has not been achieved.

また、セパレータ上の一部又は全体に無機粒子の層を形成する検討もされている。高電位の正極を用いて電池を高電圧で駆動するとくに加速されるセパレータの劣化が無機粒子の層によって抑制できる。しかし、それだけでは長期にわたって安定して充放電ができる電池には至っていない。   Further, studies have been made to form a layer of inorganic particles on a part or the whole of the separator. The battery is driven at a high voltage by using a positive electrode having a high potential. Particularly, accelerated deterioration of the separator can be suppressed by the inorganic particle layer. However, this alone has not led to a battery that can be charged and discharged stably over a long period of time.

また、従来、正極活物質には、LiCoO2が多く用いられている。しかし、4.2V〜3.0Vの電位範囲で充放電可能な正極単極の容量は、150mAh/g以下と低い。従って、更なる大エネルギー密度化のためには、材料自体の改良が必要である。一方、正極活物質において、LiCoO2のCoの代わりに、Ni、Mn等を用いることも可能である。Niを用いたLiNiO2は、4.3V〜3.0Vの電位範囲で200mAh/g程度の容量が得られるため、正極の大容量化のためには有効である。 Conventionally, LiCoO 2 is often used as the positive electrode active material. However, the capacity of the positive electrode single electrode that can be charged and discharged in the potential range of 4.2 V to 3.0 V is as low as 150 mAh / g or less. Therefore, in order to further increase the energy density, it is necessary to improve the material itself. On the other hand, in the positive electrode active material, Ni, Mn, or the like can be used instead of Co in LiCoO 2 . LiNiO 2 using Ni is effective for increasing the capacity of the positive electrode because a capacity of about 200 mAh / g is obtained in the potential range of 4.3 V to 3.0 V.

しかし、LiNiO2は、熱安定性が低く、反応性が高いため、二酸化炭素又は水の影響を受け、電極表層にLi2CO3等を生成させたり、電解液の分解を促進したりすることが知られている。これらの反応が起こると電池内にガスが発生するという課題が生じる。 However, since LiNiO 2 has low thermal stability and high reactivity, it is affected by carbon dioxide or water, and Li 2 CO 3 or the like is generated on the electrode surface layer, or the decomposition of the electrolytic solution is promoted. It has been known. When these reactions occur, there arises a problem that gas is generated in the battery.

電池の内部でガスが発生すると、電池が膨張し、安全性を確保することが難しくなる。また、この問題は、円筒形電池に比べ、角型又はパウチ型の電池で顕著に表れるため、これらの電池にNi系正極を適用するには、ガス発生量をより一層低下させる必要がある。   When gas is generated inside the battery, the battery expands and it is difficult to ensure safety. In addition, this problem appears more noticeably in prismatic or pouch-type batteries than in cylindrical batteries. Therefore, in order to apply a Ni-based positive electrode to these batteries, it is necessary to further reduce the amount of gas generated.

そこで、Niと他の金属、例えば、Co、Mn等の金属を合わせて用い、正極の熱安定性を向上させる試みも行われている。例えば、Ni、Mn及びCoを同量で用いたLiNi1/3Mn1/3Co1/32正極活物質が、開発されて、使用されている。 Therefore, attempts have been made to improve the thermal stability of the positive electrode by using Ni and another metal, for example, a metal such as Co or Mn. For example, a LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 positive electrode active material using Ni, Mn and Co in the same amount has been developed and used.

しかし、LiNi1/3Mn1/3Co1/32を用いるとLiNiO2と比してNiが少ないことから電池のエネルギー密度が小さいにも関わらず、Niを正極に含むために低い熱安定性を完全には克服することができなかった。 However, when LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 is used, since Ni is less than LiNiO 2 , the battery has a low energy density, so that Ni is contained in the positive electrode, so the heat is low. Stability could not be overcome completely.

また、これらの正極材を、例えば、満充電時における正極電位が4.2V(vsLi/Li+)を上回るような高電圧で使用すると、結晶構造の崩壊又は歪みが生じたり、金属元素が電解液中に溶出したりし、電池の繰り返し耐久を低下させたり、電池短絡の原因となって安全性を低下させたりするため、高電圧で駆動するにも限界があった。 In addition, when these positive electrode materials are used at a high voltage such that the positive electrode potential at full charge exceeds 4.2 V (vsLi / Li + ), for example, the crystal structure collapses or is distorted, or the metal element is electrolyzed. There is a limit to driving at a high voltage because it elutes into the liquid, reduces the repeated durability of the battery, or causes a short circuit of the battery and reduces safety.

そこでNi、Co、Mnの比を変えた正極活物質、各種正極活物質に対してさらに異種金属を少量コートしたりドープしたりして形成される正極活物質、等が検討され、従来よりも0.05V〜0.2V程度の高電圧駆動が可能な正極材が提案されつつある。このように各部材で高電圧化を達成する試みがされてきたが、電池全体として最適な高電圧駆動電池を達成することはできていなかった。   Therefore, positive electrode active materials in which the ratios of Ni, Co, and Mn are changed, positive electrode active materials formed by coating or doping a small amount of different metals with respect to various positive electrode active materials, and the like have been studied. A positive electrode material capable of being driven at a high voltage of about 0.05 V to 0.2 V is being proposed. As described above, attempts have been made to increase the voltage of each member, but it has not been possible to achieve an optimum high-voltage drive battery as a whole battery.

上記の通り、安全性、信頼性、及びエネルギー密度の高い電池を達成するための電池材料は種々検討されているが、電池各部材が持つ性能の有効な相乗効果を達成する電池はできていない。特に、高エネルギー密度の電池は、従来型の電池と比べて、ガスが発生したり、金属が溶出したりし易く、それによって充放電の繰り返し耐久性が低下したり、安全性が低下したりする傾向にある。   As described above, various battery materials for achieving a battery with high safety, reliability, and energy density have been studied, but a battery that achieves an effective synergistic effect of the performance of each battery member has not been achieved. . In particular, a battery with a high energy density is more likely to generate a gas or elute a metal than a conventional battery, thereby reducing repeated charge / discharge durability and safety. Tend to.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、高エネルギー密度の電池であっても、長期に渡って安定した充放電が可能であり、かつ安全性に優れるリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a lithium ion secondary battery that can be stably charged and discharged over a long period of time even in a high energy density battery and is excellent in safety. The purpose is to do.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、所定の含珪素化合物を含む電解液と、無機粒子の層を有するセパレータを用いることによって、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by using an electrolytic solution containing a predetermined silicon-containing compound and a separator having a layer of inorganic particles. Thus, the present invention has been completed.

すなわち、本発明は下記のとおりである。
〔1〕
非水電解液と、ベース膜の一部又は全体に無機物を含む層を有するセパレータと、正極と、負極と、を備え、
前記非水電解液が、含珪素化合物と、リチウム塩と、非水溶媒と、を含み、
前記含珪素化合物が、無機酸、有機酸、酸アミド、及びアミンからなる群より選ばれる1種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物を含む、リチウムイオン二次電池。
〔2〕
前記含珪素化合物が、ホウ素又はリンを含む無機酸、カルボン酸、スルホン酸、及びリン酸アミドからなる群より選ばれる1種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物を含む、前項〔1〕に記載のリチウムイオン二次電池。
〔3〕
前記含珪素化合物が、リンを含む無機酸、カルボン酸、及びリン酸アミドからなる群より選ばれる1種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物を含む、前項〔1〕又は〔2〕に記載のリチウムイオン二次電池。
〔4〕
前記含珪素化合物が、さらに、Si−F結合を有する化合物を含む、前項〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
〔5〕
前記無機物を含む層が、前記ベース膜の片面又は両面に存在する、前項〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
〔6〕
前記無機物が、金属酸化物、金属水酸化物、炭酸塩、及び粘土鉱物からなる群より選ばれる1種以上を含む、前項〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
〔7〕
前記無機物を含む層が、有機物をさらに含む、前項〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
〔8〕
満充電時におけるリチウム基準の前記正極の電位が、4.1V(vsLi/Li+)以上である、前項〔1〕〜〔7〕のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
〔9〕
前記正極が、
下記式(1):
LiMn2-xMax4 (1)
(式(1)中、Maは、遷移金属からなる群より選ばれる1種以上を示し、xは、0.2≦x≦0.7を満たす。)
で表される酸化物、
下記式(2):
LiMn1-uMeu2 (2)
(式(2)中、Meは、Mnを除く遷移金属からなる群より選ばれる1種以上を示し、uは、0.1≦u≦0.9を満たす。)
で表される酸化物、
下記式(3):
zLi2McO3−(1−z)LiMdO2 (3)
(式(3)中、Mc及びMdは、各々独立に、遷移金属からなる群より選ばれる1種以上を示し、zは、0.1≦z≦0.9を満たす。)
で表される複合酸化物、
下記式(4):
LiMb1-yFeyPO4 (4)
(式(4)中、Mbは、Mn及びCoからなる群より選ばれる1種以上を示し、yは、0≦y≦0.9を満たす。)
で表される化合物、及び
下記式(5):
Li2MfPO4F (5)
(式(5)中、Mfは、遷移金属からなる群より選ばれる1種以上を示す。)
で表される化合物、
からなる群より選ばれる1種以上の正極活物質を含む、前項〔1〕〜〔8〕のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
〔10〕
前記正極が、4.3V(vsLi/Li+)以上の電位において10mAh/g以上の放電容量を有する正極活物質を含む、前項〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
That is, the present invention is as follows.
[1]
A non-aqueous electrolyte, a separator having a layer containing an inorganic substance in a part or the whole of the base film, a positive electrode, and a negative electrode,
The non-aqueous electrolyte includes a silicon-containing compound, a lithium salt, and a non-aqueous solvent,
The silicon-containing compound includes a compound in which one or more hydrogen atoms of one or more compounds selected from the group consisting of inorganic acids, organic acids, acid amides, and amines are substituted with silicon-containing functional groups. Lithium ion secondary battery.
[2]
In the silicon-containing compound, one or more hydrogen atoms of one or more compounds selected from the group consisting of inorganic acids containing boron or phosphorus, carboxylic acids, sulfonic acids, and phosphoric acid amides are substituted with silicon-containing functional groups. The lithium ion secondary battery as described in the above item [1], which contains a compound that has been prepared.
[3]
The silicon-containing compound is a compound in which one or more hydrogen atoms of one or more compounds selected from the group consisting of an inorganic acid containing phosphorus, a carboxylic acid, and a phosphoric acid amide are substituted with a silicon-containing functional group. The lithium ion secondary battery according to [1] or [2] above.
[4]
The lithium ion secondary battery according to any one of [1] to [3], wherein the silicon-containing compound further includes a compound having a Si—F bond.
[5]
The lithium ion secondary battery according to any one of [1] to [4], wherein the inorganic-containing layer is present on one side or both sides of the base film.
[6]
The lithium ion 2 according to any one of [1] to [5], wherein the inorganic substance includes one or more selected from the group consisting of metal oxides, metal hydroxides, carbonates, and clay minerals. Next battery.
[7]
The lithium ion secondary battery according to any one of [1] to [6], wherein the layer containing the inorganic substance further contains an organic substance.
[8]
The lithium ion secondary battery according to any one of [1] to [7] above, wherein the potential of the positive electrode based on lithium at full charge is 4.1 V (vsLi / Li + ) or more.
[9]
The positive electrode is
Following formula (1):
LiMn 2-x Ma x O 4 (1)
(In formula (1), Ma represents one or more selected from the group consisting of transition metals, and x satisfies 0.2 ≦ x ≦ 0.7.)
An oxide represented by
Following formula (2):
LiMn 1-u Me u O 2 (2)
(In formula (2), Me represents one or more selected from the group consisting of transition metals excluding Mn, and u satisfies 0.1 ≦ u ≦ 0.9.)
An oxide represented by
Following formula (3):
zLi 2 McO 3 - (1- z) LiMdO 2 (3)
(In Formula (3), Mc and Md each independently represent one or more selected from the group consisting of transition metals, and z satisfies 0.1 ≦ z ≦ 0.9.)
A composite oxide represented by
Following formula (4):
LiMb 1-y Fe y PO 4 (4)
(In the formula (4), Mb represents one or more selected from the group consisting of Mn and Co, and y satisfies 0 ≦ y ≦ 0.9.)
And a compound represented by the following formula (5):
Li 2 MfPO 4 F (5)
(In formula (5), Mf represents one or more selected from the group consisting of transition metals.)
A compound represented by
The lithium ion secondary battery according to any one of [1] to [8] above, comprising at least one positive electrode active material selected from the group consisting of:
[10]
The lithium ion according to any one of [1] to [9], wherein the positive electrode includes a positive electrode active material having a discharge capacity of 10 mAh / g or more at a potential of 4.3 V (vsLi / Li + ) or more. Secondary battery.

本発明によれば、高エネルギー密度の電池であっても、長期に渡って安定した充放電が可能であり、かつ安全性に優れるリチウムイオン二次電池を達成することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is a battery of a high energy density, the charging / discharging stable over the long term is possible, and the lithium ion secondary battery excellent in safety | security can be achieved.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。   Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter, simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Deformation is possible.

<リチウムイオン二次電池>
本実施形態のリチウムイオン二次電池は、非水電解液と、ベース膜の一部又は全体に無機物を含む層を有するセパレータと、正極と、負極と、を備え、前記非水電解液が、含珪素化合物と、リチウム塩と、非水溶媒と、を含み、前記含珪素化合物が、無機酸、有機酸、酸アミド、及びアミンからなる群より選ばれる1種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物を含む。
<Lithium ion secondary battery>
The lithium ion secondary battery of the present embodiment includes a non-aqueous electrolyte, a separator having a layer containing an inorganic substance in a part or the whole of the base film, a positive electrode, and a negative electrode, and the non-aqueous electrolyte includes: A silicon-containing compound, a lithium salt, and a non-aqueous solvent, wherein the silicon-containing compound is a hydrogen atom of one or more compounds selected from the group consisting of inorganic acids, organic acids, acid amides, and amines. Including compounds in which one or more is substituted with a silicon-containing functional group.

非水電解液、セパレータ、正極、負極等の構成要素について以下に説明する。   Components such as the non-aqueous electrolyte, separator, positive electrode, and negative electrode will be described below.

[非水電解液]
非水電解液は、含珪素化合物と、リチウム塩と、非水溶媒と、を含む。また、必要に応じて、非水電解液は、例えば、添加剤、フッ酸、水等の他の成分を含んでもよい。以下、含珪素化合物、リチウム塩、非水溶媒、添加剤、フッ酸及び水について説明する。
[Non-aqueous electrolyte]
The nonaqueous electrolytic solution contains a silicon-containing compound, a lithium salt, and a nonaqueous solvent. Moreover, the non-aqueous electrolyte may contain other components such as an additive, hydrofluoric acid, and water, if necessary. Hereinafter, the silicon-containing compound, lithium salt, non-aqueous solvent, additive, hydrofluoric acid, and water will be described.

〔含珪素化合物〕
含珪素化合物は、無機酸、有機酸、酸アミド、及びアミンからなる群より選ばれる1種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物を含む。含珪素化合物としては、ホウ素又はリンを含む無機酸、カルボン酸、スルホン酸、及びリン酸アミドからなる群より選ばれる1種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物が好ましく、リンを含む無機酸、カルボン酸、及びリン酸アミドからなる群より選ばれる1種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物がより好ましい。このような構造の化合物は、珪素含有官能基とその他の部位との効果によって、高エネルギー密度の電池であっても、正極を保護する効果を示し、かつ、非水溶媒、リチウム塩及び他の添加剤の正極上での酸化及び副反応、並びに正極活物質成分の非水電解液への溶出を抑制することができる。これにより、電池特性がより向上する。
[Silicon-containing compound]
The silicon-containing compound includes a compound in which one or more hydrogen atoms of one or more compounds selected from the group consisting of inorganic acids, organic acids, acid amides, and amines are substituted with silicon-containing functional groups. As the silicon-containing compound, one or more hydrogen atoms of one or more compounds selected from the group consisting of inorganic acids containing boron or phosphorus, carboxylic acids, sulfonic acids, and phosphoric acid amides are substituted with silicon-containing functional groups. A compound in which one or more hydrogen atoms of one or more compounds selected from the group consisting of an inorganic acid containing phosphorus, a carboxylic acid, and a phosphoric acid amide are substituted with a silicon-containing functional group Is more preferable. The compound having such a structure exhibits an effect of protecting the positive electrode even in a battery having a high energy density due to the effect of the silicon-containing functional group and other sites, and is a non-aqueous solvent, a lithium salt, and other components. Oxidation and side reaction of the additive on the positive electrode and elution of the positive electrode active material component into the non-aqueous electrolyte can be suppressed. Thereby, a battery characteristic improves more.

(無機酸)
無機酸としては、特に限定されないが、例えば、ホウ素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、硫黄、セレン、テルル、窒素、リン、ヒ素等の、非金属元素を含む無機酸が挙げられる。これらのなかでも、ホウ素、硫黄、リン、又は窒素を含む無機酸が好ましく、ホウ素又はリンを含む無機酸がより好ましく、リンを含む無機酸がさらに好ましい。具体的には、無機酸としては、例えば、リン酸、亜リン酸、ポリリン酸又はホウ酸が好ましい。ホウ素又はリンを含む塩基と水素との結合により形成された無機酸の有する水素原子の一つ以上を珪素含有官能基で置換した化合物を用いることにより、正極を保護する効果がより向上し、かつ非水溶媒、リチウム塩及び他の添加剤の正極上での酸化及び副反応、並びに正極活物質成分の非水電解液への溶出をより抑制することができる傾向にある。これにより、電池特性がより向上する傾向にある。
(Inorganic acid)
The inorganic acid is not particularly limited, and examples thereof include inorganic acids containing nonmetallic elements such as boron, fluorine, chlorine, bromine, iodine, sulfur, selenium, tellurium, nitrogen, phosphorus, and arsenic. Among these, an inorganic acid containing boron, sulfur, phosphorus, or nitrogen is preferable, an inorganic acid containing boron or phosphorus is more preferable, and an inorganic acid containing phosphorus is more preferable. Specifically, as the inorganic acid, for example, phosphoric acid, phosphorous acid, polyphosphoric acid or boric acid is preferable. By using a compound in which one or more hydrogen atoms of an inorganic acid formed by the bond of a base containing boron or phosphorus and hydrogen are substituted with a silicon-containing functional group, the effect of protecting the positive electrode is further improved, and It tends to be possible to further suppress oxidation and side reactions of the nonaqueous solvent, lithium salt and other additives on the positive electrode, and elution of the positive electrode active material component into the nonaqueous electrolytic solution. Thereby, the battery characteristics tend to be further improved.

(有機酸)
有機酸としては、特に限定されないが、例えば、スルホン酸基又はカルボン酸基を一つ以上有する化合物が挙げられる。これらの化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物を用いることにより、正極を保護する効果がより向上し、かつ、非水溶媒、リチウム塩及び他の添加剤の正極上での酸化及び副反応、並びに正極活物質成分の非水電解液への溶出をより抑制することができる傾向にある。これにより、電池特性がより向上する傾向にある。有機酸としては、カルボン酸基を一つ以上有する化合物が好ましい。
(Organic acid)
Although it does not specifically limit as an organic acid, For example, the compound which has one or more sulfonic acid groups or carboxylic acid groups is mentioned. By using a compound in which one or more hydrogen atoms of these compounds are substituted with a silicon-containing functional group, the effect of protecting the positive electrode is further improved, and a non-aqueous solvent, a lithium salt, and other additives It tends to be possible to further suppress oxidation and side reactions on the positive electrode and elution of the positive electrode active material component into the non-aqueous electrolyte. Thereby, the battery characteristics tend to be further improved. As the organic acid, a compound having at least one carboxylic acid group is preferable.

スルホン酸基を一つ以上有する化合物としては、特に限定されないが、例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸、アクリル酸スルホン酸、ビニルスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、フルオロスルホン酸等が挙げられる。   The compound having one or more sulfonic acid groups is not particularly limited. For example, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, butanesulfonic acid, acrylic acid sulfonic acid, vinylsulfonic acid, benzenesulfonic acid, alkylbenzenesulfone. An acid, toluenesulfonic acid, fluorosulfonic acid etc. are mentioned.

カルボン酸基を一つ以上有する化合物としては、特に限定されないが、例えば、酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、サリチル酸、マロン酸、フマル酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、イタコン酸等が挙げられる。これらのなかでも、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、サリチル酸、マロン酸、フマル酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、イタコン酸等のジカルボン酸が好ましく、アジピン酸、イタコン酸、コハク酸、マロン酸、安息香酸、イソフタル酸、及びテレフタル酸がより好ましく、アジピン酸、イタコン酸、コハク酸、イソフタル酸、及びテレフタル酸がさらに好ましい。   The compound having one or more carboxylic acid groups is not particularly limited. For example, acetic acid, trifluoroacetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, acrylic acid, methacrylic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, benzoic acid. Phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, salicylic acid, malonic acid, fumaric acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, itaconic acid and the like. Of these, dicarboxylic acids such as benzoic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, salicylic acid, malonic acid, fumaric acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid and itaconic acid are preferred, and adipic acid, itaconic acid and succinic acid are preferred. Acid, malonic acid, benzoic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid are more preferable, and adipic acid, itaconic acid, succinic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid are more preferable.

(酸アミド)
酸アミドとしては、特に限定されないが、例えば、Nアルキル置換又は無置換のアセトアミド、及び、Nアルキル置換又は無置換のホルムアミドに代表されるカルボン酸アミド;スルホン酸アミド、Nアルキル置換又は無置換のリン酸モノアミド、Nアルキル置換又は無置換のリン酸ジアミド、及び、Nアルキル置換又は無置換のリン酸トリアミドに代表されるリン酸アミド等が挙げられる。これらのなかでも、Nアルキル置換カルボン酸アミド、又はNアルキル置換リン酸トリアミド等のリン酸アミドが好ましい。Nアルキル置換カルボン酸アミド又はリン酸アミドの有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物を用いることにより、正極を保護する効果がより向上し、かつ、非水溶媒、リチウム塩及び他の添加剤の正極上での酸化及び副反応、並びに正極活物質成分の非水電解液への溶出をより抑制することができる傾向にある。また、この化合物には、電池中で不要な酸分を除去する機能がある。これにより、電池特性がより向上する傾向にある。
(Acid amide)
The acid amide is not particularly limited, but examples thereof include N-alkyl substituted or unsubstituted acetamide and carboxylic acid amides represented by N-alkyl substituted or unsubstituted formamide; sulfonic acid amide, N-alkyl substituted or unsubstituted Examples thereof include phosphoric acid monoamides, N-alkyl-substituted or unsubstituted phosphoric acid diamides, and phosphoric acid amides represented by N-alkyl-substituted or unsubstituted phosphoric acid triamides. Among these, phosphoric acid amides such as N-alkyl-substituted carboxylic acid amides or N-alkyl-substituted phosphoric acid triamides are preferable. By using a compound in which one or more hydrogen atoms of the N-alkyl-substituted carboxylic acid amide or phosphoric acid amide are substituted with a silicon-containing functional group, the effect of protecting the positive electrode is further improved, and a non-aqueous solvent, There is a tendency that the oxidation and side reaction of the lithium salt and other additives on the positive electrode and the elution of the positive electrode active material component into the non-aqueous electrolyte can be further suppressed. This compound also has a function of removing unnecessary acid content in the battery. Thereby, the battery characteristics tend to be further improved.

(アミン)
アミンとしては、特に限定されないが、例えば、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン及び第四級アンモニウム塩が挙げられる。これらのなかでも、第二級アミン又は第三級アミンが好ましい。
(Amine)
Although it does not specifically limit as an amine, For example, a primary amine, a secondary amine, a tertiary amine, and a quaternary ammonium salt are mentioned. Among these, a secondary amine or a tertiary amine is preferable.

無機酸、有機酸、酸アミド及びアミンのなかでも、無機酸又は有機酸が好ましい。無機酸又は有機酸の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物を用いることにより、非水溶媒、リチウム塩及び添加剤の正極上での酸化及び副反応、並びに正極活物質成分の非水電解液への溶出を抑制する能力がより優れる傾向にある。   Among inorganic acids, organic acids, acid amides and amines, inorganic acids or organic acids are preferable. By using a compound in which one or more hydrogen atoms of an inorganic acid or an organic acid are substituted with a silicon-containing functional group, oxidation and side reactions on a positive electrode of a nonaqueous solvent, a lithium salt, and an additive, and a positive electrode The ability to suppress elution of the active material component into the non-aqueous electrolyte tends to be more excellent.

珪素化合物は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。   A silicon compound may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

(珪素含有官能基)
珪素含有官能基としては、珪素を含有していれば特に限定されないが、例えば、下記式で表される官能基が挙げられる。
−Si(R1)(R2)(R3
(上記式中、R1〜R3は、各々独立して、ハロゲン置換又は無置換の、飽和又は不飽和の炭化水素基、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、メルカプト基、スルフィド基を示す。R1〜R3の少なくとも二つが結合して環を形成していてもよい。)
(Silicon-containing functional group)
The silicon-containing functional group is not particularly limited as long as it contains silicon, and examples thereof include a functional group represented by the following formula.
-Si (R 1 ) (R 2 ) (R 3 )
(In the above formula, R 1 to R 3 each independently represents a halogen-substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated hydrocarbon group, hydrogen atom, halogen atom, hydroxyl group, amino group, mercapto group, sulfide group. (At least two of R 1 to R 3 may be bonded to form a ring.)

ここで、R1〜R3の一つ以上が、ハロゲン置換又は無置換の、飽和又は不飽和の、炭素数1〜20の炭化水素基であることが好ましく、R1〜R3の二つ以上が、ハロゲン置換又は無置換の、飽和又は不飽和の、炭素数1〜20の炭化水素基であることがより好ましい。 Here, one or more of R 1 to R 3 is a halogen-substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated, preferably a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, two of R 1 to R 3 The above is more preferably a halogen-substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated, hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

ハロゲン置換又は無置換の、飽和又は不飽和の炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、N置換アルキル基、F置換アルキル基、F置換アルコキシ基、ビニル基、アクリル基、メタクリル基等が挙げられる。   The halogen-substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated hydrocarbon group is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, allyl group, alkoxy group, alkylthio group, N-substituted alkyl group, and F-substituted. Examples thereof include an alkyl group, an F-substituted alkoxy group, a vinyl group, an acrylic group, and a methacryl group.

また、R1〜R3の少なくとも二つが結合して環を形成していてもよい。環を形成する場合には、例えば、R1〜R3の少なくとも二つが、ハロゲン置換又は無置換の、飽和又は不飽和の、共通のアルキレン基を示す。 Further, at least two of R 1 to R 3 may be bonded to form a ring. In the case of forming a ring, for example, at least two of R 1 to R 3 represent a halogenated or unsubstituted, saturated or unsaturated, common alkylene group.

1〜R3のうち、ハロゲン置換又は無置換の飽和又は不飽和の炭化水素基以外の官能基としては、特に限定されないが、例えば、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、メルカプト基、スルフィド基等が挙げられる。 Among R 1 to R 3 , the functional group other than the halogen-substituted or unsubstituted saturated or unsaturated hydrocarbon group is not particularly limited, and examples thereof include a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a mercapto group, Examples thereof include a sulfide group.

含珪素化合物としては、特に限定されないが、例えば、無機酸、有機酸、酸アミド又はアミンの有する水素原子のうち、珪素含有官能基で置換されていない残りの水素原子が珪素非含有官能基で置換された化合物であってもよい。   The silicon-containing compound is not particularly limited. For example, among the hydrogen atoms possessed by inorganic acids, organic acids, acid amides or amines, the remaining hydrogen atoms not substituted with silicon-containing functional groups are silicon-free functional groups. It may be a substituted compound.

(珪素非含有官能基)
珪素非含有官能基としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン置換又は無置換の、飽和又は不飽和の、炭素数1〜20の炭化水素基が挙げられる。このような炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、N置換アルキル基、F置換アルキル基、F置換アルコキシ基、ビニル基、アクリル基、メタクリル基等が挙げられる。
(Functional group not containing silicon)
The silicon-free functional group is not particularly limited, and examples thereof include halogen-substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms. Such hydrocarbon groups are not particularly limited, and examples thereof include alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, allyl groups, alkoxy groups, alkylthio groups, N-substituted alkyl groups, F-substituted alkyl groups, F-substituted alkoxy groups, vinyls. Group, acrylic group, methacryl group and the like.

また、二つ以上の水素原子を置換する珪素非含有官能基が結合して環を形成していてもよい。環を形成する場合には、例えば二つの珪素非含有官能基が、置換又は無置換の、飽和又は不飽和の、共通のアルキレン基を示す。   In addition, a silicon-free functional group that replaces two or more hydrogen atoms may be bonded to form a ring. In the case of forming a ring, for example, two silicon-free functional groups represent a common alkylene group, which is substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated.

このような含珪素化合物としては、特に限定されないが、例えば、トリス(トリメチルシリル)リン酸、トリス(トリメチルシリル)亜リン酸、トリメチルシリルポリリン酸、ビス(トリメチルシリル)ホスホン酸エチル、ビス(トリメチルシリル)ホスホン酸ブチル、ビス(トリメチルシリル)ホスホン酸アリル、ビス(トリメチルシリル)ホスホン酸ビニル、トリス(トリメチルシリル)ホウ酸、トリス(トリエチルシリル)リン酸、トリメチルシリル酢酸、ビス(トリメチルシリル)コハク酸、ビス(トリメチルシリル)マロン酸、ビス(トリメチルシリル)アジピン酸、ビス(トリメチルシリル)イソフタル酸、ビス(トリメチルシリル)テレフタル酸、ビス(トリエチルシリル)マロン酸、ビス(トリエチルシリル)アジピン酸、ビス(トリエチルシリル)イタコン酸、ビス(トリエチルシリル)フマル酸、ビス(トリメチルシリル)コハク酸、ビス(トリメチルシリル)シュウ酸、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、1,3−ビス(トリメチルシロキシ)−1,3−ジメチルジシロキサン、トリメチルシリルイソシアネート等が挙げられる。   Examples of such silicon-containing compounds include, but are not limited to, tris (trimethylsilyl) phosphoric acid, tris (trimethylsilyl) phosphorous acid, trimethylsilylpolyphosphoric acid, ethyl bis (trimethylsilyl) phosphonate, butyl bis (trimethylsilyl) phosphonate Allyl, bis (trimethylsilyl) phosphonate, vinyl bis (trimethylsilyl) phosphonate, tris (trimethylsilyl) boric acid, tris (triethylsilyl) phosphoric acid, trimethylsilylacetic acid, bis (trimethylsilyl) succinic acid, bis (trimethylsilyl) malonic acid, bis (Trimethylsilyl) adipic acid, bis (trimethylsilyl) isophthalic acid, bis (trimethylsilyl) terephthalic acid, bis (triethylsilyl) malonic acid, bis (triethylsilyl) adipic acid, Sus (triethylsilyl) itaconic acid, bis (triethylsilyl) fumaric acid, bis (trimethylsilyl) succinic acid, bis (trimethylsilyl) oxalic acid, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide, 1,3-bis (trimethylsiloxy)- Examples include 1,3-dimethyldisiloxane and trimethylsilyl isocyanate.

非水電解液中の含珪素化合物の含有量は、特に限定されないが、非水電解液100質量%に対して、0.1質量%〜20質量%が好ましく、0.1質量%〜15質量%がより好ましく、0.5質量%〜10質量%がさらに好ましい。この含有量が上記範囲内であることにより、耐酸化性により優れ、より高い正極電位及び電池電圧を有する電池を得ることができる傾向にある。含珪素化合物の含有量は、非水電解液に混合された状態であっても、例えば核磁気共鳴分光分析法(NMR spectrometry)、ガスクロマトグラフィ等により測定することができる。核磁気共鳴分光分析法では珪素、ホウ素、リン、フッ素、水素等を測定核種として選択できる。   The content of the silicon-containing compound in the nonaqueous electrolytic solution is not particularly limited, but is preferably 0.1% by mass to 20% by mass, and 0.1% by mass to 15% by mass with respect to 100% by mass of the nonaqueous electrolytic solution. % Is more preferable, and 0.5% by mass to 10% by mass is more preferable. When this content is within the above range, it tends to be possible to obtain a battery that is more excellent in oxidation resistance and has a higher positive electrode potential and battery voltage. The content of the silicon-containing compound can be measured by, for example, nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR spectroscopy), gas chromatography or the like even when mixed with the non-aqueous electrolyte. In nuclear magnetic resonance spectroscopy, silicon, boron, phosphorus, fluorine, hydrogen, or the like can be selected as a measurement nuclide.

珪素含有化合物は前記化合物に加え、Si−F結合を有する化合物をさらに含むことが好ましい。Si−F結合を有する化合物としては、特に限定されないが、例えば、フルオロトリアルキルシラン、ジフルオロジアルキルシラン、トリフルオロアルキルシラン等を挙げることができる。これら化合物の有するアルキル基は飽和であっても不飽和であっても、置換基を有していてもよい。また、不飽和アルキル基は芳香族基を有するものであってもよい。   It is preferable that the silicon-containing compound further includes a compound having a Si—F bond in addition to the above compound. Although it does not specifically limit as a compound which has a Si-F bond, For example, a fluoro trialkylsilane, a difluoro dialkylsilane, a trifluoroalkylsilane etc. can be mentioned. The alkyl group of these compounds may be saturated, unsaturated, or have a substituent. The unsaturated alkyl group may have an aromatic group.

Si−F結合を有する化合物は、電池の負極表面の保護皮膜を安定化させる傾向にある。このため、電解液の分解を抑制したり、分解しても電池内のイオン伝導性の低下を抑制したりし、電池の寿命を向上させることができる傾向にある。   A compound having a Si-F bond tends to stabilize the protective film on the negative electrode surface of the battery. For this reason, it exists in the tendency which can suppress the decomposition | disassembly of electrolyte solution, suppress the fall of the ionic conductivity in a battery even if it decomposes | disassembles, and can improve the lifetime of a battery.

〔リチウム塩〕
リチウム塩としては、特に限定されないが、例えば、炭素原子をアニオンに含まない無機リチウム塩、炭素原子をアニオンに含む有機リチウム塩等が挙げられる。なお、リチウム塩は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
[Lithium salt]
Although it does not specifically limit as lithium salt, For example, the inorganic lithium salt which does not contain a carbon atom in an anion, the organic lithium salt which contains a carbon atom in an anion, etc. are mentioned. In addition, lithium salt may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

上記無機リチウム塩としては、特に限定されないが、例えば、通常の非水電解質として用いられているものを使用することができる。このような無機リチウム塩としては、特に限定されないが、例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、Li2SiF6、LiSbF6、LiAlO4、LiAlCl4、Li212b12-b(bは0〜3の整数)、多価アニオンと結合されたリチウム塩等が挙げられる。これら無機リチウム塩は1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、LiPF6、及びLiBF4からなる群より選ばれる1種以上の無機リチウム塩がより好ましく、LiPF6がさらに好ましい。フッ素原子を有する無機リチウム塩を用いることにより、電池特性のバランスがより優れる傾向にある。また、リン原子又はホウ素原子を有する無機リチウム塩を用いることにより、イオン伝導性と取扱い性がより優れる傾向にある。 Although it does not specifically limit as said inorganic lithium salt, For example, what is used as a normal nonaqueous electrolyte can be used. Such an inorganic lithium salt is not particularly limited. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , Li 2 B 12 F b H 12 -b (b is an integer of 0 to 3), a lithium salt bonded to a polyvalent anion, and the like. These inorganic lithium salts may be used alone or in combination of two or more. Among these, one or more inorganic lithium salts selected from the group consisting of LiPF 6 and LiBF 4 are more preferable, and LiPF 6 is more preferable. By using an inorganic lithium salt having a fluorine atom, the balance of battery characteristics tends to be more excellent. Further, by using an inorganic lithium salt having a phosphorus atom or a boron atom, ion conductivity and handleability tend to be more excellent.

上記有機リチウム塩としては、特に限定されないが、例えば、通常の非水電解質として用いられているものを使用することができる。このような有機リチウム塩としては、特に限定されないが、例えば、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252等のLiN(SO2m2m+12(mは1〜8の整数)で表される有機リチウム塩;LiPF5(CF3)等のLiPFn(Cp2p+16-n(nは1〜5の整数、pは1〜8の整数)で表される有機リチウム塩;LiBF3(CF3)等のLiBFq(Cs2s+14-q(qは1〜3の整数、sは1〜8の整数)で表される有機リチウム塩;LiB(C242で表されるリチウムビス(オキサラト)ボレート(LiBOB);LiBF2(C24)で表されるリチウムオキサラトジフルオロボレート(LiODFB)に代表されるハロゲン化LiBOB;LiB(C3422で表されるリチウムビス(マロネート)ボレート(LiBMB);LiPF4(C22)で表されるリチウムテトラフルオロオキサラトフォスフェート;下記式(1a)、(1b)及び(1c)で表される有機リチウム塩等が挙げられる。
LiC(SO24)(SO25)(SO26) (1a)
LiN(SO2OR7)(SO2OR8) (1b)
LiN(SO29)(SO2OR10) (1c)
(式(1a)〜(1c)中、R4、R5、R6、R7、R8、R9及びR10は、各々独立に、炭素数1〜8のパーフルオロアルキル基を示す。)
Although it does not specifically limit as said organic lithium salt, For example, what is used as a normal nonaqueous electrolyte can be used. Such an organic lithium salt is not particularly limited. For example, LiN (SO 2 C m F 2m + 1 ) 2 (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2, etc. m organolithium salt represented by an integer of 1 to 8); LiPF n (C p F 2p + 1) 6-n (n is an integer of from 1 to 5 such as LiPF 5 (CF 3), p is 1 An organic lithium salt represented by LiBF q (C s F 2s + 1 ) 4-q (q is an integer of 1 to 3, s is an integer of 1 to 8), such as LiBF 3 (CF 3 ) Lithium oxalate difluoroborate (LiODFB) represented by LiBF 2 (C 2 O 4 ); Lithium bis (oxalato) borate (LiBOB) represented by LiB (C 2 O 4 ) 2 Halogenated LiBOB typified by: LiB (C 3 O 4 H 2 ) 2 Malonate) borate (LiBMB); lithium tetrafluorooxalatophosphate represented by LiPF 4 (C 2 O 2 ); organic lithium salts represented by the following formulas (1a), (1b) and (1c) It is done.
LiC (SO 2 R 4 ) (SO 2 R 5 ) (SO 2 R 6 ) (1a)
LiN (SO 2 OR 7 ) (SO 2 OR 8 ) (1b)
LiN (SO 2 R 9 ) (SO 2 OR 10 ) (1c)
(In the formulas (1a) to (1c), R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 and R 10 each independently represent a perfluoroalkyl group having 1 to 8 carbon atoms. )

これらのなかでも、ホウ素原子を有する有機リチウム塩が好ましい。このような有機リチウム塩は、構造上安定である。   Among these, an organic lithium salt having a boron atom is preferable. Such an organic lithium salt is structurally stable.

非水電解液中のリチウム塩の濃度は、0.10mol/L〜5.0mol/Lが好ましく、0.50mol/L〜3.0mol/Lがより好ましく、0.80mol/L〜2.0mol/Lがさらに好ましい。リチウム塩の濃度が上記範囲内であることにより、非水電解液の導電率がより高い状態に保たれ、これを用いたリチウムイオン二次電池の充放電効率もより高い状態に保たれる傾向にある。   The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.10 mol / L to 5.0 mol / L, more preferably 0.50 mol / L to 3.0 mol / L, and 0.80 mol / L to 2.0 mol. / L is more preferable. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the conductivity of the non-aqueous electrolyte is kept higher, and the charge / discharge efficiency of the lithium ion secondary battery using the non-aqueous electrolyte tends to be kept higher. It is in.

〔非水溶媒〕
非水溶媒としては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、シュウ酸ジメチル、コハク酸ジメチル、マロン酸ジメチル等の鎖状エステル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等の環状エステル類;ジメチルケトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、3−ペンタノン、アセトン等のケトン類;ペンタン、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、フルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン等の炭化水素類;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、グライム類等の鎖状エーテル類;1,4−ジオキサン、クラウンエーテル類、テトラヒドロフラン等の環状エーテル類;N、N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;エチレンジアミン、ピリジン等のアミン類;プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、トランス−2,3−ブチレンカーボネート、シス−2,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレンカーボネート、トランス−2,3−ペンチレンカーボネート、シス−2,3−ペンチレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン等の環状カーボネート;エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート等の鎖状カーボネート類;アセトニトリル、プロピオニトリル、アジポニトリル、スクシノニトリル、マロノニトリル、アクリロニトリル、メトキシアセトニトリル等のニトリル類;N−メチルピロリドン(NMP)等のラクタム類;スルホラン、3−メチルスルホラン、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン等のスルホン類;プロパンスルトン、ブタンスルトン等のスルホン酸エステル類;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;シリコンオイル、石油等の工業オイル類;並びに、食用油が挙げられる。
[Nonaqueous solvent]
The non-aqueous solvent is not particularly limited. For example, alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol; methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, butyl propionate, dimethyl oxalate Chain esters such as dimethyl succinate and dimethyl malonate; cyclic esters such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, and ε-caprolactone; dimethyl ketone, diethyl ketone, methyl ethyl ketone, 3-pentanone, Ketones such as acetone; hydrocarbons such as pentane, hexane, octane, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, fluorobenzene, hexafluorobenzene; dimethyl ether, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, Chain ethers such as limes; Cyclic ethers such as 1,4-dioxane, crown ethers and tetrahydrofuran; Amides such as N, N-dimethylacetamide and N, N-dimethylformamide; Amines such as ethylenediamine and pyridine Propylene carbonate, ethylene carbonate, vinylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, trans-2,3-butylene carbonate, cis-2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, trans-2,3- Cyclic rings such as pentylene carbonate, cis-2,3-pentylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one Carbonate; ethyl methyl car Chain carbonates such as sulfonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, dibutyl carbonate, ethyl propyl carbonate; acetonitrile, propionitrile, adiponitrile, succinonitrile, malononitrile Nitriles such as acrylonitrile and methoxyacetonitrile; lactams such as N-methylpyrrolidone (NMP); sulfones such as sulfolane, 3-methylsulfolane, dimethylsulfone and ethylmethylsulfone; sulfonic acid esters such as propane sultone and butane sultone Sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; industrial oils such as silicon oil and petroleum; and edible oils It is.

また、上記非水溶媒としては、溶媒分子中の水素原子の一個以上がハロゲン原子又は官能基で置換されているものを用いることもできる。このような溶媒としては、特に限定されないが、例えば、カーボネート化合物の有する水素原子の1個又は2個以上がフッ素原子又は塩素原子で置換されている化合物、ニトリル類の有する水素原子の1個又は2個以上がフッ素原子又は塩素原子で置換されている化合物、スルホン類の有する水素原子の1個又は2個以上がフッ素原子又は塩素原子で置換されている化合物、エステル化合物の有する水素原子の1個又は2個以上がフッ素原子又は塩素原子で置換されている化合物等が挙げられる。   In addition, as the non-aqueous solvent, a solvent in which one or more hydrogen atoms in the solvent molecule are substituted with a halogen atom or a functional group can be used. Such a solvent is not particularly limited. For example, a compound in which one or two or more hydrogen atoms of a carbonate compound are substituted with a fluorine atom or a chlorine atom, one hydrogen atom of a nitrile or Compound in which 2 or more are substituted with fluorine atom or chlorine atom, Compound in which 1 or 2 or more of hydrogen atoms of sulfones are substituted with fluorine atom or chlorine atom, 1 of hydrogen atoms in ester compound Examples thereof include compounds in which one or two or more of them are substituted with a fluorine atom or a chlorine atom.

また、非水溶媒として、イオン液体を用いることもできる。ここで、「イオン液体」とは、有機カチオンとアニオンとを組み合わせたイオンからなる液体をいう。   Moreover, an ionic liquid can also be used as a non-aqueous solvent. Here, the “ionic liquid” refers to a liquid composed of ions obtained by combining an organic cation and an anion.

有機カチオンとしては、特に限定されないが、例えば、ジアルキルイミダゾリウムカチオン、トリアルキルイミダゾリウムカチオン等のイミダゾリウムイオン;テトラアルキルアンモニウムイオン;アルキルピリジニウムイオン;ジアルキルピロリジニウムイオン;及びジアルキルピペリジニウムイオンが挙げられる。   The organic cation is not particularly limited, and examples thereof include imidazolium ions such as dialkylimidazolium cation and trialkylimidazolium cation; tetraalkylammonium ion; alkylpyridinium ion; dialkylpyrrolidinium ion; and dialkylpiperidinium ion. .

これらの有機カチオンのカウンターとなるアニオンとしては、特に限定されないが、例えば、PF6アニオン、PF3(C253アニオン、PF3(CF33アニオン、BF4アニオン、BF2(CF32アニオン、BF3(CF3)アニオン、ビスオキサラトホウ酸アニオン、Tf(トリフルオロメタンスルホニル)アニオン、Nf(ノナフルオロブタンスルホニル)アニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドアニオン、ジシアノアミンアニオン、ハロゲン化物アニオン等を用いることができる。 The anion serving as a counter for these organic cations is not particularly limited. For example, PF 6 anion, PF 3 (C 2 F 5 ) 3 anion, PF 3 (CF 3 ) 3 anion, BF 4 anion, BF 2 ( CF 3 ) 2 anion, BF 3 (CF 3 ) anion, bisoxalatoborate anion, Tf (trifluoromethanesulfonyl) anion, Nf (nonafluorobutanesulfonyl) anion, bis (fluorosulfonyl) imide anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) ) Imide anion, bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide anion, dicyanoamine anion, halide anion and the like can be used.

非水溶媒は、環状エステル類、鎖状エステル類、ラクトン類、環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、環状エーテル類、鎖状エーテル類、及びニトリル類からなる群より選ばれる1種以上を含むことが好ましく、エステル類、ラクトン類、及びカーボネート類からなる群より選ばれる1種以上を含むことがより好ましく、カーボネート類を含むことが特に好ましい。   The non-aqueous solvent contains at least one selected from the group consisting of cyclic esters, chain esters, lactones, cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic ethers, chain ethers, and nitriles. It is more preferable that it contains at least one selected from the group consisting of esters, lactones, and carbonates, and it is particularly preferable that carbonates are included.

上記非水溶媒は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。   The said non-aqueous solvent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

2種以上の非水溶媒を併用する場合には、そのうち1種以上がカーボネート溶媒であることが好ましい。カーボネート溶媒としては、環状カーボネート溶媒と鎖状カーボネート溶媒のいずれか1種類以上を用いることが好ましく、両方を用いることがより好ましい。   When using 2 or more types of non-aqueous solvents together, it is preferable that 1 or more types is a carbonate solvent among them. As the carbonate solvent, it is preferable to use one or more of a cyclic carbonate solvent and a chain carbonate solvent, and it is more preferable to use both.

〔添加剤〕
本実施形態に係る非水電解液は、必要に応じて、添加剤をさらに含有してもよい。本実施形態で用いる添加剤としては、特に限定されないが、例えば、リチウム塩を溶解する溶媒としての役割を担う物質が挙げられる。このような物質は、上記の非水溶媒と実質的に重複してもよい。また、添加剤は、本実施形態に係る非水電解液及びリチウムイオン二次電池の性能向上に寄与する物質であることが好ましく、電気化学的な反応には直接関与しない物質を用いることもできる。または、安全性を向上させたり、電池作製のハンドリング性を向上させたりする添加剤を用いることもできる。なお、添加剤は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
〔Additive〕
The non-aqueous electrolyte according to the present embodiment may further contain an additive as necessary. Although it does not specifically limit as an additive used by this embodiment, For example, the substance which plays the role as a solvent which melt | dissolves lithium salt is mentioned. Such materials may substantially overlap with the non-aqueous solvent described above. Further, the additive is preferably a substance that contributes to the performance improvement of the non-aqueous electrolyte and the lithium ion secondary battery according to the present embodiment, and a substance that does not directly participate in the electrochemical reaction can also be used. . Or the additive which improves safety | security or improves the handleability of battery preparation can also be used. In addition, an additive may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

添加剤としては、特に限定されないが、例えば、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートに代表される不飽和結合含有環状カーボネート;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、δ−カプロラクトン、ε−カプロラクトンに代表されるラクトン;1,2−ジオキサン1,3−ジオキサンに代表される環状エーテル;メチルホルメート、メチルアセテート、メチルプロピオネート、メチルブチレート、エチルホルメート、エチルアセテート、エチルプロピオネート、エチルブチレート、n−プロピルホルメート、n−プロピルアセテート、n−プロピルプロピオネート、n−プロピルブチレート、イソプロピルホルメート、イソプロピルアセテート、イソプロピルプロピオネート、イソプロピルブチレート、n−ブチルホルメート、n−ブチルアセテート、n−ブチルプロピオネート、n−ブチルブチレート、イソブチルホルメート、イソブチルアセテート、イソブチルプロピオネート、イソブチルブチレート、sec−ブチルホルメート、sec−ブチルアセテート、sec−ブチルプロピオネート、sec−ブチルブチレート、tert−ブチルホルメート、tert−ブチルアセテート、tert−ブチルプロピオネート、tert−ブチルブチレート、メチルピバレート、n−ブチルピバレート、n−ヘキシルピバレート、n−オクチルピバレート、ジメチルオキサレート、エチルメチルオキサレート、ジエチルオキサレート、ジフェニルオキサレート、マロン酸エステル、フマル酸エステル、マレイン酸エステルに代表されるカルボン酸エステル;N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドに代表されるアミド;エチレンサルファイト、プロピレンサルファイト、ブチレンサルファイト、ペンテンサルファイト、スルホラン、3−メチルスルホラン、3−スルホレン、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−プロパンジオール硫酸エステル、テトラメチレンスルホキシド、チオフェン1−オキシドに代表される環状硫黄化合物;モノフルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン,ヘキサフルオロベンゼン、ビフェニル、フッ素化ビフェニルに代表される芳香族化合物;ニトロメタンに代表されるニトロ化合物;シッフ塩基;シッフ塩基錯体;オキサラト錯体、置換又は無置換のベンゼン、ビフェニル、ナフタレン、ターフェニルに代表される芳香族化合物;リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、フッ素置換のリン酸又は亜リン酸エステルに代表されるリン酸エステル又は亜リン酸エステル;ジフルオロリン酸塩、モノフルオロリン酸塩、硝酸塩、炭酸塩に代表される塩構造のものが挙げられる。これらは1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。   Although it does not specifically limit as an additive, For example, unsaturated bond containing cyclic carbonate represented by vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate; (gamma) -butyrolactone, (gamma) -valerolactone, (gamma) -caprolactone, (delta) -valerolactone, (delta) -caprolactone Lactone represented by ε-caprolactone; cyclic ether represented by 1,2-dioxane 1,3-dioxane; methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, methyl butyrate, ethyl formate, ethyl acetate, Ethyl propionate, ethyl butyrate, n-propyl formate, n-propyl acetate, n-propyl propionate, n-propyl butyrate, isopropyl formate, isopropyl acetate, isopropyl propionate, iso Propylbutyrate, n-butylformate, n-butylacetate, n-butylpropionate, n-butylbutyrate, isobutylformate, isobutylacetate, isobutylpropionate, isobutylbutyrate, sec-butylformate, sec- Butyl acetate, sec-butyl propionate, sec-butyl butyrate, tert-butyl formate, tert-butyl acetate, tert-butyl propionate, tert-butyl butyrate, methyl pivalate, n-butyl pivalate, n- For hexyl pivalate, n-octyl pivalate, dimethyl oxalate, ethyl methyl oxalate, diethyl oxalate, diphenyl oxalate, malonic acid ester, fumaric acid ester, maleic acid ester Carboxylic acid esters represented: N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, amides represented by N, N-dimethylacetamide; ethylene sulfite, propylene sulfite, butylene sulfite, pentene sulfite, sulfolane, 3 -Cyclic sulfur compounds represented by methylsulfolane, 3-sulfolene, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propanediol sulfate, tetramethylene sulfoxide, thiophene 1-oxide; monofluorobenzene, Aromatic compounds typified by difluorobenzene, hexafluorobenzene, biphenyl, fluorinated biphenyl; nitro compounds typified by nitromethane; Schiff base; Schiff base complex; oxalato complex, substituted or unsubstituted benzene, Aromatic compounds typified by biphenyl, naphthalene, terphenyl; phosphate esters typified by trimethyl phosphate, triethyl phosphate, trimethyl phosphite, triethyl phosphite, fluorine-substituted phosphoric acid or phosphite Phosphites: those having a salt structure typified by difluorophosphate, monofluorophosphate, nitrate and carbonate. These may be used alone or in combination of two or more.

(フッ酸)
また、非水電解液は、フッ酸を含有してもよい。フッ酸の含有量は、0.50〜50ppmが好ましく、1.0〜30ppmがより好ましく、2.0〜20ppmがさらに好ましい。フッ酸の含有率が上記範囲であることにより、SEI(solid electrolyte interface)膜の継続的な修復及び形成がより容易となる傾向にある。
(Hydrofluoric acid)
Moreover, the nonaqueous electrolytic solution may contain hydrofluoric acid. The content of hydrofluoric acid is preferably 0.50 to 50 ppm, more preferably 1.0 to 30 ppm, and still more preferably 2.0 to 20 ppm. When the content of hydrofluoric acid is in the above range, continuous repair and formation of a SEI (solid electrolyte interface) film tends to be easier.

(水)
非水電解液は、水分を含まないことが好ましいが、本実施形態の課題解決を阻害しない範囲であれば、ごく微量の水分を含有してもよい。そのような水分の含有量は、非水電解液の全量に対して、0〜100ppmが好ましく、1.0〜50ppmがより好ましく、1.0〜30ppmがさらに好ましい。
(water)
The non-aqueous electrolyte preferably does not contain moisture, but may contain a very small amount of moisture as long as the solution of the problem of the present embodiment is not hindered. Such water content is preferably 0 to 100 ppm, more preferably 1.0 to 50 ppm, and still more preferably 1.0 to 30 ppm with respect to the total amount of the nonaqueous electrolytic solution.

[セパレータ]
本実施形態のリチウムイオン二次電池は、正極と負極との間に、ベース膜の一部又は全体に無機物を含む層を有するセパレータを備える。ベース膜としては、特に限定されないが、例えば、イオン透過性が大きく、機械的強度に優れる絶縁性の膜を選択することが好ましい。
[Separator]
The lithium ion secondary battery of this embodiment includes a separator having a layer containing an inorganic substance in a part or the whole of a base film between a positive electrode and a negative electrode. Although it does not specifically limit as a base film, For example, it is preferable to select the insulating film | membrane with large ion permeability and excellent mechanical strength.

〔ベース膜〕
ベース膜の材質としては、特に限定されないが、例えば、セラミック、ガラス、樹脂、セルロース等が挙げられる。このなかでも、耐熱性の観点から、セラミック及びガラスが好ましい。また、ハンドリング性及び耐熱性の観点から、ポリエステル、ポリアミド、液晶ポリエステル、アラミド、及びセルロースを含む膜が好ましい。さらに、コスト及び加工性、シャットダウン性能の観点から、ポリオレフィンを含む膜が好ましい。
[Base membrane]
The material of the base film is not particularly limited, and examples thereof include ceramic, glass, resin, and cellulose. Among these, ceramic and glass are preferable from the viewpoint of heat resistance. Moreover, the film | membrane containing polyester, polyamide, liquid crystal polyester, aramid, and a cellulose is preferable from a viewpoint of handling property and heat resistance. Furthermore, from the viewpoint of cost, processability, and shutdown performance, a film containing polyolefin is preferable.

樹脂としては、合成樹脂であっても天然樹脂(天然高分子)であってもよく、また、有機樹脂であっても無機樹脂であってもよいが、セパレータとしての性能に優れるという観点から、有機樹脂が好適に用いられる。樹脂は、単独重合体でも共重合体でもよく、また、複数種の樹脂の混合体及びポリマーアロイ,添加剤を含むコンパウンドを用いてもよい。   The resin may be a synthetic resin or a natural resin (natural polymer), and may be an organic resin or an inorganic resin. From the viewpoint of excellent performance as a separator, Organic resins are preferably used. The resin may be a homopolymer or a copolymer, and a compound containing a mixture of plural kinds of resins, a polymer alloy, and an additive may be used.

有機樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、並びに、液晶ポリエステル及びアラミド等の耐熱樹脂が挙げられる。ポリオレフィンとしてはポリエチレンやポリプロピレンが用いられる。
有機樹脂の分子量は特に限定されないが,より分子量の高い樹脂を用いると耐熱性や機械強度に優れる膜が形成できる傾向にある。
Although it does not specifically limit as organic resin, For example, heat resistant resins, such as polyolefin, polyester, polyamide, a polyimide, liquid crystal polyester, and aramid, are mentioned. Polyethylene or polypropylene is used as the polyolefin.
The molecular weight of the organic resin is not particularly limited, but if a resin having a higher molecular weight is used, a film having excellent heat resistance and mechanical strength tends to be formed.

また、無機樹脂としては、特に限定されないが、例えば、シリコーン樹脂等が挙げられる。   Moreover, it does not specifically limit as inorganic resin, For example, a silicone resin etc. are mentioned.

なお、ベース膜にセラミックやガラスを用いる場合、ベース膜と無機物の材質とは実質的に同一のものであっても異なるものであってもよい。   When ceramic or glass is used for the base film, the base film and the inorganic material may be substantially the same or different.

以下、ベース膜としてポリオレフィンを用いる場合について説明する。この場合、ベース膜を構成するポリオレフィンの含有量は、シャットダウン性能等の観点から、膜の総量に対して、好ましくは50質量%以上100質量%以下であり、より好ましくは60質量%以上100質量%以下であり、さらに好ましくは70質量%以上100質量%以下である。   Hereinafter, the case where polyolefin is used as the base film will be described. In this case, the content of the polyolefin constituting the base film is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 60% by mass or more and 100% by mass with respect to the total amount of the film, from the viewpoint of shutdown performance and the like. % Or less, and more preferably 70% by mass or more and 100% by mass or less.

ベース膜を構成するポリオレフィンとしては、特に限定されないが、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、及び1−オクテン等のホモ重合体、共重合体、又は多段重合体等が挙げられる。また、これらのポリオレフィン樹脂は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。ポリオレフィンの具体例としては、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、アイソタクチックポリプロピレン、アタクティックポリプロピレン、エチレン−プロピレンランダム共重合体、ポリブテン、エチレンプロピレンラバー等が挙げられる。   Although it does not specifically limit as polyolefin which comprises a base film, For example, homopolymers, copolymers, such as ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, and 1-octene, Or a multistage polymer etc. are mentioned. Moreover, these polyolefin resin may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. Specific examples of polyolefin include low density polyethylene, linear low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene, isotactic polypropylene, atactic polypropylene, ethylene-propylene random copolymer, polybutene, ethylene Examples include propylene rubber.

シャットダウン性と高強度の観点から、ポリオレフィン樹脂として特に高密度ポリエチレンを主成分とする樹脂組成物を用いることが好ましい。   From the viewpoint of shutdown properties and high strength, it is preferable to use a resin composition mainly composed of high-density polyethylene as the polyolefin resin.

また、耐熱性の観点からポリプロピレンと他の樹脂との樹脂組成物であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that it is a resin composition of a polypropylene and other resin from a heat resistant viewpoint.

また、ベース膜は、複数の材質の膜を積層した積層体であってもよい。セパレータが積層体の場合、各層の材質が互いに同じものであっても異なるものであってもよい。   Further, the base film may be a laminated body in which films made of a plurality of materials are laminated. When the separator is a laminate, the material of each layer may be the same or different.

積層体の膜を作製する場合、ある層を別の層上に形成することを繰り返すことで順に積層して、すなわち逐次多層化して作製してもよく、それぞれ別に作製した複数の膜を貼り合わせることで積層体を作製してもよい。   In the case of manufacturing a film of a laminated body, it may be formed in order by repeating the formation of one layer on another layer, that is, sequentially multilayered, and a plurality of films prepared separately are bonded together. Thus, a laminate may be produced.

本実施形態におけるベース膜の形態としては、例えば、合成樹脂を製膜して製造した合成樹脂性微多孔膜、合成樹脂又は天然高分子を紡糸した繊維、ガラス繊維又はセラミック繊維を加工した織布、不織布、編布、抄紙、並びに、合成樹脂、セラミック粒子及びガラスの微粒子を配列して作製した膜が挙げられる。   Examples of the form of the base membrane in the present embodiment include a synthetic resin microporous membrane manufactured by forming a synthetic resin, a fiber spun from a synthetic resin or a natural polymer, a woven fabric processed from a glass fiber or a ceramic fiber. , Nonwoven fabrics, knitted fabrics, papermaking, and films prepared by arranging fine particles of synthetic resin, ceramic particles and glass.

〔無機物を含む層〕
本実施形態におけるセパレータは、膜の一部又は全部に無機物を含む層を有することで、電池を高電圧で駆動しても耐久性に優れる電池が達成できると共に、膜の補強や耐熱性向上等も達成することができる。無機物を含む層は、ベース膜内部、表面、又はその両方に存在していてもよい。無機物を含む層をベース膜表面に形成する場合には、無機物を含む層は、ベース膜の片面又は両面に存在してもよい。このなかでも、本発明の効果の観点から、ベース膜の表面の少なくとも片方の面に無機物の多孔層が形成されていることが好ましい。
[Inorganic layer]
The separator in the present embodiment has a layer containing an inorganic substance in part or all of the film, so that a battery having excellent durability can be achieved even when the battery is driven at a high voltage, and the film is reinforced or heat resistance is improved. Can also be achieved. The layer containing an inorganic substance may be present inside the base film, on the surface, or both. In the case where a layer containing an inorganic substance is formed on the surface of the base film, the layer containing an inorganic substance may be present on one side or both sides of the base film. Among these, from the viewpoint of the effect of the present invention, it is preferable that an inorganic porous layer is formed on at least one surface of the surface of the base film.

(無機物)
無機物の種類はリチウムイオン二次電池の充放電を阻害するものでなければ特に限定はないが、融点と電気絶縁性が高いものが好ましい。無機粒子としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化クロム、水酸化ジルコニウム、水酸化ニッケル、水酸化ホウ素等の金属水酸化物;シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄やITO等の金属酸化物;窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の金属窒化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩;硫酸バリウム、硫酸アルミニウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩;ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、タルク、カオリン、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アパタイト、ゼオライト、ベーマイト、ムライト、スピネル、ディカイト、ナクライト、ハロイサイト、パイロフィライト、ケイ藻土、ケイ砂等の粘土鉱物、フッ化カルシウム、フッ化バリウム等のフッ化物、カーボンブラックやグラファイト等の炭素材;シリコンカーバイド、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、シリコン、ダイヤモンド、ガラス繊維等が挙げられる。これらの無機物は1種または2種以上を併用して用いることができる。また、同種の無機物で、形状や性質の異なるものを複数併用することもできる。
(Inorganic)
The kind of the inorganic substance is not particularly limited as long as it does not inhibit charging / discharging of the lithium ion secondary battery, but those having a high melting point and high electrical insulation are preferable. Inorganic particles include metal hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, chromium hydroxide, zirconium hydroxide, nickel hydroxide, boron hydroxide; silica, alumina, titania, zirconia, magnesia, ceria , Yttria, zinc oxide, metal oxides such as iron oxide and ITO; metal nitrides such as silicon nitride, titanium nitride, boron nitride and aluminum nitride; carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate; barium sulfate, aluminum sulfate and sulfuric acid Sulfates such as calcium; calcium silicate, magnesium silicate, talc, kaolin, kaolinite, halloysite, pyrophyllite, montmorillonite, sericite, mica, amicite, bentonite, apatite, zeolite, boehmite, mullite, spinel, dica Clay minerals such as calcium, barium fluoride, carbon materials such as carbon black and graphite; silicon carbide, potassium titanate, titanium Examples include barium acid, silicon, diamond, and glass fiber. These inorganic substances can be used alone or in combination of two or more. A plurality of inorganic substances of the same type and having different shapes and properties can be used in combination.

無機物としては電気的、熱的安定性の観点から、金属酸化物、金属水酸化物、炭酸塩、硫酸塩又は粘土鉱物が好ましく、金属酸化物、水酸化物、炭酸塩又は粘土鉱物がより好ましく、金属酸化物又は粘土鉱物がさらに好ましい。金属酸化物又は粘土鉱物の中でもアルミニウムを含む化合物が好ましい。入手性を加味すると焼成カオリン及びベーマイトが好適に使用される。   From the viewpoint of electrical and thermal stability, the inorganic substance is preferably a metal oxide, metal hydroxide, carbonate, sulfate or clay mineral, more preferably a metal oxide, hydroxide, carbonate or clay mineral. More preferred are metal oxides or clay minerals. Among metal oxides or clay minerals, compounds containing aluminum are preferred. In consideration of availability, calcined kaolin and boehmite are preferably used.

無機物の形状は特に限定はなく、球状、多面体状、柱状、繊維状、板状、針状、紡錘状等の様々な形状のものを使用することができる。短絡防止の観点からは板状粒子が好適に使用され、イオン透過性の観点からは複数の面からなる多面体状、柱状、紡錘状が好適に使用される。   The shape of the inorganic substance is not particularly limited, and various shapes such as a spherical shape, a polyhedral shape, a columnar shape, a fiber shape, a plate shape, a needle shape, and a spindle shape can be used. From the viewpoint of short circuit prevention, plate-like particles are preferably used, and from the viewpoint of ion permeability, a polyhedral shape having a plurality of faces, a columnar shape, and a spindle shape are preferably used.

また、無機物の表面は表面処理をされていてもよい。例えばシランカップリング剤等のカップリング剤を用いたり、親水化又は疎水化処理を行ったりしてもよい。このような処理を行うことで無機物とベース膜やバインダーとの接着性や無機物同士の凝集性を制御することができる。   Moreover, the surface of the inorganic substance may be surface-treated. For example, a coupling agent such as a silane coupling agent may be used, or a hydrophilic or hydrophobic treatment may be performed. By performing such treatment, it is possible to control the adhesion between the inorganic material and the base film or the binder and the cohesiveness between the inorganic materials.

本実施形態の無機物の平均一次粒子径は1nm以上15μm以下であることが好ましく、10nm以上10μm以下であることがより好ましく、30nm以上5μm以下であることがさらに好ましい。   The average primary particle diameter of the inorganic substance in the present embodiment is preferably 1 nm or more and 15 μm or less, more preferably 10 nm or more and 10 μm or less, and further preferably 30 nm or more and 5 μm or less.

なお、実際にセパレータに形成される層においては一次粒子が凝集した二次粒子となっていることが多い。二次粒子は一次粒子の3倍から30倍程度の粒子径を有する。   In addition, in the layer actually formed in the separator, the primary particles are often agglomerated secondary particles. Secondary particles have a particle size of about 3 to 30 times that of primary particles.

無機物の平均粒子径が上記範囲にあることで、ベース膜の厚みや孔構造にかかわらず、高温や高電圧環境下において熱収縮を抑制する等の耐熱性、耐電圧性を有する。   When the average particle diameter of the inorganic material is in the above range, it has heat resistance and voltage resistance such as suppression of thermal shrinkage under high temperature and high voltage environment regardless of the thickness of the base film and the pore structure.

なお、無機物の粒子径を制御する方法としては、ボールミル、ビーズミル、ジェットミル等を用いて無機物を粉砕して粒径を小さくする方法等がある。   In addition, as a method for controlling the particle size of the inorganic material, there is a method of reducing the particle size by pulverizing the inorganic material using a ball mill, a bead mill, a jet mill or the like.

無機物の含有量は、無機物を含む層の総量に対して、好ましくは50質量%以上100質量%未満であり、より好ましくは60質量%以上90質量%以下である。無機物の含有量が上記範囲内であることにより、無機物の結着性、セパレータの透過性、耐熱性等がより向上する傾向にある。   The content of the inorganic substance is preferably 50% by mass or more and less than 100% by mass, and more preferably 60% by mass or more and 90% by mass or less, with respect to the total amount of the layer containing the inorganic substance. When the content of the inorganic material is within the above range, the binding property of the inorganic material, the permeability of the separator, the heat resistance and the like tend to be further improved.

(有機物)
無機物を含む層は、無機物に加えて有機物をさらに有していてもよい。有機物としては、特に限定されないが、例えば、無機物を含む層を形成するために用いる有機バインダーを挙げることができる。ベース膜の表面に無機の多孔層を形成する場合には、無機物を含む層が有機バインダーを含むことが好ましい。有機バインダーとしては、特に限定されないが、例えば、リチウムイオン二次電池の使用条件下において、電気化学的に安定であって、かつ、非水電解液に対して不溶なものが挙げられる。
(organic matter)
The layer containing an inorganic substance may further have an organic substance in addition to the inorganic substance. Although it does not specifically limit as an organic substance, For example, the organic binder used in order to form the layer containing an inorganic substance can be mentioned. In the case where an inorganic porous layer is formed on the surface of the base film, the layer containing an inorganic substance preferably contains an organic binder. Although it does not specifically limit as an organic binder, For example, it is electrochemically stable on the use conditions of a lithium ion secondary battery, and a thing insoluble with respect to nonaqueous electrolyte solution is mentioned.

このような有機バインダーとしては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ素系ゴム等の含フッ素ポリマー;ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール(PVB)等のゴム類;エチレン−アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリ−アクリル酸エステル共重合体等のアクリル酸エステルを含む共重合体;スチレン−ブタジエンゴム(SBR)及びその水素化物;アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体及びその水素化物;エチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)等のセルロース誘導体;ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルピロリドン(PVP)、架橋アクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂等が挙げられる。   Such an organic binder is not particularly limited. For example, polyolefin such as polyethylene and polypropylene; fluorine-containing polymer such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, and fluorine-based rubber; Rubbers such as vinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral (PVB); ethylene-acrylic acid ester copolymer, methacrylic acid ester-acrylic acid ester copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, acrylonitrile-acrylic acid ester Copolymers containing acrylic esters such as copolymers; Styrene-butadiene rubber (SBR) and hydrides thereof; Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers and hydrides thereof; Ethylcellulose, Methyl Cell Cellulose derivatives such as cellulose, carboxymethylcellulose (CMC), hydroxyethylcellulose (HEC); polyphenylene ether, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyamideimide, polyamide, polyester, polyvinylpyrrolidone (PVP), crosslinked acrylic Resins, polyurethane, epoxy resins and the like can be mentioned.

このなかでも、特に、150℃以上の耐熱温度を有する耐熱性のバインダーが好ましく、180℃以上の耐熱温度を有する耐熱性のバインダーがより好ましく用いられる。有機バインダーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Among these, a heat-resistant binder having a heat-resistant temperature of 150 ° C. or higher is particularly preferable, and a heat-resistant binder having a heat-resistant temperature of 180 ° C. or higher is more preferably used. An organic binder may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

有機バインダーとしては、ラテックスバインダーを使用することもできる。ラテックスバインダーとしては、電気化学的安定性と結着性の観点から、脂肪族共役ジエン系単量体や不飽和カルボン酸単量体、及びこれらと共重合可能な他の単量体を乳化重合して得られるものが好ましい。乳化重合は常法によっておこなうことができる。   A latex binder can also be used as the organic binder. Latex binders are emulsion polymerized from aliphatic conjugated diene monomers, unsaturated carboxylic acid monomers, and other monomers copolymerizable with these from the viewpoints of electrochemical stability and binding properties. What is obtained is preferable. Emulsion polymerization can be performed by a conventional method.

共役ジエン系化合物としては、特に限定されないが、例えば1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換及び側鎖共役ヘキサジエン類等が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a conjugated diene type compound, For example, 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene Substituted linear conjugated pentadienes, substituted and side chain conjugated hexadienes, and the like.

不飽和カルボン酸単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のモノ又はジカルボン酸等が挙げられ、特にアクリル酸、メタクリル酸が好ましい。   The unsaturated carboxylic acid monomer is not particularly limited, and examples thereof include mono- or dicarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid. Acid is preferred.

無機物を含む層は、上記に述べた材料以外のものをさらに含んでいてもよい。   The layer containing an inorganic substance may further contain materials other than the materials described above.

〔正極〕
正極は、リチウムイオン二次電池の正極として作用するものであれば特に限定されず、既知のものを用いることができる。正極は、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上を含有することが好ましい。
[Positive electrode]
A positive electrode will not be specifically limited if it acts as a positive electrode of a lithium ion secondary battery, A well-known thing can be used. The positive electrode preferably contains one or more selected from the group consisting of materials capable of inserting and extracting lithium ions as a positive electrode active material.

(正極活物質)
また、正極活物質の4.4V(vsLi/Li+)以上の電位における放電容量は、好ましくは10mAh/g以上であり、より好ましくは15mAh/g以上であり、さらに好ましくは20mAh/g以上である。正極活物質の4.3V(vsLi/Li+)以上の電位における放電容量が上記範囲内であることにより、より高電圧でリチウムイオン二次電池を駆動して、高いエネルギー密度を達成することができる傾向にある。さらに、かかる正極を備えた場合であっても、本実施形態のリチウムイオン二次電池であれば、サイクル寿命をより向上できる傾向にある。なお、正極活物質の放電容量は、実施例に記載の方法により測定することができる。
(Positive electrode active material)
Further, the discharge capacity of the positive electrode active material at a potential of 4.4 V (vsLi / Li + ) or more is preferably 10 mAh / g or more, more preferably 15 mAh / g or more, and further preferably 20 mAh / g or more. is there. When the discharge capacity of the positive electrode active material at a potential of 4.3 V (vsLi / Li + ) or higher is within the above range, a lithium ion secondary battery can be driven at a higher voltage to achieve a high energy density. It tends to be possible. Furthermore, even if it is a case where this positive electrode is provided, if it is the lithium ion secondary battery of this embodiment, it exists in the tendency which can improve a cycle life more. The discharge capacity of the positive electrode active material can be measured by the method described in the examples.

ここで、4.3V(vsLi/Li+)以上の電位において10mAh/g以上の放電容量を有する正極活物質とは、4.3V(vsLi/Li+)以上の電位においてリチウムイオン二次電池の正極として充電及び放電反応を起こし得る正極活物質であり、0.1Cの定電流放電時の放電容量が活物質の質量1gに対して10mAh以上であるものである。よって、正極活物質が、4.3V(vsLi/Li+)以上の電位において10mAh/g以上の放電容量を有していればよく、4.3V(vsLi/Li+)以下の電位において放電容量を有していても何ら差支えない。 Here, 4.3 V and a positive electrode active material having a 10 mAh / g or more discharge capacity in (vsLi / Li +) or more potential, 4.3V (vsLi / Li +) of the lithium ion secondary battery in the above potential It is a positive electrode active material capable of causing charge and discharge reactions as a positive electrode, and has a discharge capacity at a constant current discharge of 0.1 C of 10 mAh or more with respect to 1 g of mass of the active material. Therefore, it is sufficient that the positive electrode active material has a discharge capacity of 10 mAh / g or more at a potential of 4.3 V (vsLi / Li + ) or higher, and a discharge capacity at a potential of 4.3 V (vsLi / Li + ) or lower. There is no problem even if it has.

本実施形態で用い得る正極活物質としては、特に限定されないが、例えば、リチウム含有化合物が挙げられ、より具体的には、
下記式(1):
LiMn2-xMax4 (1)
(式(1)中、Maは、遷移金属からなる群より選ばれる1種以上を示し、xは、0.2≦x≦0.7を満たす。)
で表される酸化物、
下記式(2):
LiMn1-uMeu2 (2)
(式(2)中、Meは、Mnを除く遷移金属からなる群より選ばれる1種以上を示し、uは、0.1≦u≦0.9を満たす。)
で表される酸化物、
下記式(3):
zLi2McO3−(1−z)LiMdO2 (3)
(式(3)中、Mc及びMdは、各々独立に、遷移金属からなる群より選ばれる1種以上を示し、zは、0.1≦z≦0.9を満たす。)
で表される複合酸化物、
下記式(4):
LiMb1-yFeyPO4 (4)
(式(4)中、Mbは、Mn及びCoからなる群より選ばれる1種以上を示し、yは、0≦y≦0.9を満たす。)
で表される化合物、及び
下記式(5):
Li2MfPO4F (5)
(式(5)中、Mfは、遷移金属からなる群より選ばれる1種以上を示す。)
で表される化合物、
からなる群より選ばれる1種以上であることが好ましい。これらの正極活物質は、構造安定性がより優れる傾向にある。
Although it does not specifically limit as a positive electrode active material which can be used by this embodiment, For example, a lithium containing compound is mentioned, More specifically,
Following formula (1):
LiMn 2-x Ma x O 4 (1)
(In formula (1), Ma represents one or more selected from the group consisting of transition metals, and x satisfies 0.2 ≦ x ≦ 0.7.)
An oxide represented by
Following formula (2):
LiMn 1-u Me u O 2 (2)
(In formula (2), Me represents one or more selected from the group consisting of transition metals excluding Mn, and u satisfies 0.1 ≦ u ≦ 0.9.)
An oxide represented by
Following formula (3):
zLi 2 McO 3 - (1- z) LiMdO 2 (3)
(In Formula (3), Mc and Md each independently represent one or more selected from the group consisting of transition metals, and z satisfies 0.1 ≦ z ≦ 0.9.)
A composite oxide represented by
Following formula (4):
LiMb 1-y Fe y PO 4 (4)
(In the formula (4), Mb represents one or more selected from the group consisting of Mn and Co, and y satisfies 0 ≦ y ≦ 0.9.)
And a compound represented by the following formula (5):
Li 2 MfPO 4 F (5)
(In formula (5), Mf represents one or more selected from the group consisting of transition metals.)
A compound represented by
It is preferable that it is 1 or more types chosen from the group which consists of. These positive electrode active materials tend to be more excellent in structural stability.

式(1)で表される酸化物は、スピネル型正極活物質であってもよい。スピネル型正極活物質としては、特に限定されないが、下記式(1a):
LiMn2-xNix4 (1a)
(式(1a)中、xは、0.2≦x≦0.7を満たす。)
で表される酸化物が好ましく、下記式(1b):
LiMn2-xNix4 (1b)
(式(1b)中、xは、0.3≦x≦0.6を満たす。)
で表される酸化物がより好ましい。
The oxide represented by the formula (1) may be a spinel positive electrode active material. Although it does not specifically limit as a spinel type positive electrode active material, following formula (1a):
LiMn 2-x Ni x O 4 (1a)
(In the formula (1a), x satisfies 0.2 ≦ x ≦ 0.7.)
An oxide represented by the following formula (1b):
LiMn 2-x Ni x O 4 (1b)
(In the formula (1b), x satisfies 0.3 ≦ x ≦ 0.6.)
Is more preferable.

式(1a)又は式(1b)で表される酸化物としては、特に限定されないが、例えば、LiMn1.5Ni0.54及びLiMn1.6Ni0.44が挙げられる。式(1)で表されるスピネル型酸化物を用いることにより、正極活物質の安定性がより優れる傾向にある。 The oxide represented by the formula (1a) or formula (1b), is not particularly limited, for example, LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 and LiMn 1.6 Ni 0.4 O 4 and the like. By using the spinel type oxide represented by the formula (1), the stability of the positive electrode active material tends to be more excellent.

式(1)で表されるスピネル型酸化物は、正極活物質の安定性、電子伝導性等の観点から、Mn原子のモル数に対して10モル%以下の範囲で、上記構造以外に、さらに遷移金属又は遷移金属酸化物を含有してもよい。式(1)で表される化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   From the viewpoint of stability of the positive electrode active material, electronic conductivity, and the like, the spinel oxide represented by the formula (1) is within a range of 10 mol% or less with respect to the number of moles of Mn atoms, in addition to the above structure. Further, a transition metal or a transition metal oxide may be contained. The compound represented by Formula (1) is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

式(2)で表される酸化物は、層状酸化物正極活物質であってもよい。層状酸化物正極活物質としては、特に限定されないが、例えば、下記式(2a):
LiMn1-v-wCovNiw2 (2a)
(式(2a)中、vは、0.1≦v≦0.4を満たし、wは、0.1≦w≦0.8を満たす。)
で表される酸化物が好ましい。
The oxide represented by the formula (2) may be a layered oxide positive electrode active material. Although it does not specifically limit as a layered oxide positive electrode active material, For example, following formula (2a):
LiMn 1-vw Co v Ni w O 2 (2a)
(In the formula (2a), v satisfies 0.1 ≦ v ≦ 0.4, and w satisfies 0.1 ≦ w ≦ 0.8.)
The oxide represented by these is preferable.

式(2a)で表される層状酸化物としては、特に限定されないが、例えば、LiMn1/3Co1/3Ni1/32、LiMn0.1Co0.1Ni0.82、LiMn0.3Co0.2Ni0.52等が挙げられる。式(2)で表される化合物を用いることにより、正極活物質の安定性がより優れる傾向にある。式(2)で表される化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 The layered oxide represented by the formula (2a) is not particularly limited. For example, LiMn 1/3 Co 1/3 Ni 1/3 O 2 , LiMn 0.1 Co 0.1 Ni 0.8 O 2 , LiMn 0.3 Co 0.2 Ni 0.5 O 2 or the like. By using the compound represented by Formula (2), the stability of the positive electrode active material tends to be more excellent. The compound represented by Formula (2) is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

式(3)で表される複合酸化物は、複合層状酸化物であってもよい。複合層状酸化物としては、特に限定されないが、例えば、下記式(3a):
zLi2MnO3−(1−z)LiNiaMnbCoc2 (3a)
(式(3a)中、zは、0.3≦z≦0.7を満たし、aは、0.2≦a≦0.6を満たし、bは、0.2≦b≦0.6を満たし、cは、0.05≦c≦0.4を満たし、a、b及びcは、a+b+c=1の関係を満たす。)
で表される複合酸化物が好ましい。
The composite oxide represented by the formula (3) may be a composite layered oxide. Although it does not specifically limit as a composite layered oxide, For example, following formula (3a):
zLi 2 MnO 3 - (1- z) LiNi a Mn b Co c O 2 (3a)
(In the formula (3a), z satisfies 0.3 ≦ z ≦ 0.7, a satisfies 0.2 ≦ a ≦ 0.6, and b satisfies 0.2 ≦ b ≦ 0.6. And c satisfies 0.05 ≦ c ≦ 0.4, and a, b, and c satisfy the relationship of a + b + c = 1.)
A composite oxide represented by

式(3a)において、0.4≦z≦0.6、a+b+c=1、0.3≦a≦0.4、0.3≦b≦0.4、0.2≦c≦0.3である複合酸化物がより好ましい。式(3)で表される複合酸化物を用いることにより、正極活物質の安定性がより優れる傾向にある。式(3)で表される複合層状酸化物は、正極活物質の安定性、電子伝導性等の観点から、Mn、Ni及びCo原子のモル数の総和に対して10モル%以下の範囲で、上記構造以外に、さらに遷移金属又は遷移金属酸化物を含有してもよい。式(3)で表される複合酸化物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   In Formula (3a), 0.4 ≦ z ≦ 0.6, a + b + c = 1, 0.3 ≦ a ≦ 0.4, 0.3 ≦ b ≦ 0.4, 0.2 ≦ c ≦ 0.3 A certain complex oxide is more preferable. By using the composite oxide represented by the formula (3), the stability of the positive electrode active material tends to be more excellent. The composite layered oxide represented by the formula (3) is within a range of 10 mol% or less with respect to the total number of moles of Mn, Ni and Co atoms from the viewpoint of stability of the positive electrode active material, electronic conductivity and the like. In addition to the above structure, a transition metal or a transition metal oxide may be further contained. The composite oxide represented by the formula (3) is used alone or in combination of two or more.

式(4)で表される化合物は、オリビン型正極活物質であってもよい。オリビン型正極活物質としては、特に限定されないが、例えば、下記式(4a):
LiMh1-yFeyPO4 (4a)
(式(4a)中、yは、0.05≦y≦0.8を満たし、Mhは、Mn、Co等の遷移金属を示す。)、又は
下記式(4b):
LiMh1-yCoyPO4 (4b)
(式(4b)中、yは、0.05≦y≦0.8を満たし、Mhは、Mn、Ti等の遷移金属を示す。)
で表される化合物が好ましい。
The compound represented by the formula (4) may be an olivine type positive electrode active material. Although it does not specifically limit as an olivine type positive electrode active material, For example, following formula (4a):
LiMh 1-y Fe y PO 4 (4a)
(In formula (4a), y satisfies 0.05 ≦ y ≦ 0.8, Mh represents a transition metal such as Mn and Co), or the following formula (4b):
LiMh 1-y Co y PO 4 (4b)
(In formula (4b), y satisfies 0.05 ≦ y ≦ 0.8, and Mh represents a transition metal such as Mn or Ti.)
The compound represented by these is preferable.

式(4)で表される化合物を用いることにより、正極活物質の安定性及び電子伝導性がより優れる傾向にある。式(4)で表される化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   By using the compound represented by the formula (4), the stability and electronic conductivity of the positive electrode active material tend to be more excellent. The compound represented by Formula (4) is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

式(5)で表される化合物は、フッ化オリビン型正極活物質であってもよい。フッ化オリビン型正極活物質としては、特に限定されないが、例えば、Li2FePO4F、Li2MnPO4F及びLi2CoPO4Fが好ましい。式(5)で表される化合物を用いることにより、正極活物質の安定性がより優れる傾向にある。式(5)で表される化合物は、正極活物質の安定性、電子伝導性等の観点から、Mn、Fe及びCo原子のモル数の総和に対して10モル%以下の範囲で、上記構造以外に、さらに遷移金属又は遷移金属酸化物を含有してもよい。式(5)で表される化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 The compound represented by the formula (5) may be a fluorinated olivine type positive electrode active material. The fluoride olivine-type positive electrode active material is not particularly limited, for example, Li 2 FePO 4 F, Li 2 MnPO 4 F and Li 2 CoPO 4 F are preferred. By using the compound represented by Formula (5), the stability of the positive electrode active material tends to be more excellent. The compound represented by the formula (5) has the above structure in a range of 10 mol% or less with respect to the total number of moles of Mn, Fe and Co atoms from the viewpoint of stability of the positive electrode active material, electronic conductivity and the like. In addition, a transition metal or a transition metal oxide may be further contained. The compound represented by Formula (5) is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

上記4.4V(vsLi/Li+)以上の電位で10mAh/g以上の放電容量を有する正極活物質は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また、正極活物質として、4.4V(vsLi/Li+)以上の電位で10mAh/g以上の放電容量を有する正極活物質と、4.4V(vsLi/Li+)以上の電位で10mAh/g以上の放電容量を有しない正極活物質とを組み合わせて用いることもできる。4.4V(vsLi/Li+)以上の電位で10mAh/g以上の放電容量を有しない正極活物質としては、特に限定されないが、例えば、LiFePO4が挙げられる。 The positive electrode active materials having a discharge capacity of 10 mAh / g or more at a potential of 4.4 V (vsLi / Li + ) or more can be used singly or in combination of two or more. Also, as the positive electrode active material, 4.4V (vsLi / Li +) and the positive electrode active material having a 10 mAh / g or more discharge capacity than the potential, 4.4V (vsLi / Li +) or more potential 10 mAh / g A positive electrode active material having no discharge capacity as described above can also be used in combination. The positive electrode active material that does not have a discharge capacity of 10 mAh / g or more at a potential of 4.4 V (vsLi / Li + ) or more is not particularly limited, and examples thereof include LiFePO 4 .

正極活物質の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.050μm〜100μmであり、より好ましくは1.0μm〜10μmである。この数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡にて観察した粒子100個をランダムに抽出し、画像解析ソフトで解析し、その相加平均(arithmetic average)を算出することで得られる。この場合、同じ試料に対して、測定方法間で数平均粒子径が異なる場合は、標準試料を対象として作成した検量線を用いてもよい。   The number average particle diameter (primary particle diameter) of the positive electrode active material is preferably 0.050 μm to 100 μm, more preferably 1.0 μm to 10 μm. This number average particle diameter is obtained by randomly extracting 100 particles observed with a transmission electron microscope, analyzing them with image analysis software, and calculating the arithmetic average thereof. In this case, when the number average particle diameter differs between measurement methods for the same sample, a calibration curve created for the standard sample may be used.

(満充電時におけるリチウム基準の正極電位)
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の満充電時におけるリチウム基準の正極電位は、好ましくは4.1V(vsLi/Li+)以上であり、より好ましくは4.2V(vsLi/Li+)以上であり、さらに好ましくは4.3V(vsLi/Li+)以上であり、特に好ましくは4.35V(vsLi/Li+)以上である。また、リチウムイオン二次電池の満充電時におけるリチウム基準の正極電位の上限は、特に限定されないが、5.0V(vsLi/Li+)以下が好ましい。満充電時におけるリチウム基準の正極電位が満充電時におけるリチウム基準の正極電位が4.1V(vsLi/Li+)以上であったとしても、本実施形態のリチウムイオン二次電池であれば、充放電又は保存において非水電解液の分解を抑制できる傾向にある。これにより、長期にわたって安定した充放電を行うことができ、信頼性及び安全性に優れた電池を形成することができる。そのため、リチウムイオン二次電池の有する正極活物質の充放電容量をより効率的に活用でき、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度をより向上できる傾向にある。なお、満充電時におけるリチウム基準の正極電位は、満充電時の電池の電圧を制御することにより、制御することができる。
(Lithium standard positive electrode potential at full charge)
The lithium-based positive electrode potential when the lithium ion secondary battery according to the present embodiment is fully charged is preferably 4.1 V (vsLi / Li + ) or more, more preferably 4.2 V (vsLi / Li + ) or more. More preferably, it is 4.3 V (vsLi / Li + ) or more, and particularly preferably 4.35 V (vsLi / Li + ) or more. The upper limit of the lithium-based positive electrode potential when the lithium ion secondary battery is fully charged is not particularly limited, but is preferably 5.0 V (vsLi / Li + ) or less. Even if the lithium-based positive electrode potential at the time of full charge is 4.1 V (vsLi / Li + ) or more at the time of full charge, the lithium-ion secondary battery of the present embodiment can be charged. It tends to be able to suppress decomposition of the non-aqueous electrolyte during discharge or storage. Thereby, stable charge and discharge can be performed over a long period of time, and a battery excellent in reliability and safety can be formed. Therefore, the charge / discharge capacity of the positive electrode active material of the lithium ion secondary battery can be more efficiently utilized, and the energy density of the lithium ion secondary battery tends to be further improved. The lithium-based positive electrode potential at the time of full charge can be controlled by controlling the voltage of the battery at the time of full charge.

満充電時におけるリチウム基準の正極電位は、満充電状態のリチウムイオン二次電池をArグローブボックス中で解体し、正極を取り出し、対極に金属リチウムを用いて再度電池を組み、電圧を測定することで容易に測定することができる。また、負極に炭素負極活物質を用いる場合、満充電時の炭素負極活物質の電位が0.05V(vsLi/Li+)であることから、満充電時におけるリチウムイオン二次電池の電圧(Va)に0.05Vを足すことで、容易に満充電時における正極の電位を算出することができる。例えば、負極に炭素負極活物質を用いたリチウムイオン二次電池において、満充電時におけるリチウムイオン二次電池の電圧(Va)が4.4Vであった場合、満充電時の正極の電位は、4.4V+0.05V=4.45Vと算出することができる。 Lithium-based positive electrode potential at full charge is to disassemble a fully charged lithium ion secondary battery in an Ar glove box, take out the positive electrode, reassemble the battery using metallic lithium as the counter electrode, and measure the voltage Can be measured easily. Further, when a carbon negative electrode active material is used for the negative electrode, the potential of the lithium ion secondary battery at the time of full charge (Va) since the potential of the carbon negative electrode active material at the time of full charge is 0.05 V (vsLi / Li + ). ) To 0.05V, the potential of the positive electrode at full charge can be easily calculated. For example, in a lithium ion secondary battery using a carbon negative electrode active material for the negative electrode, when the voltage (Va) of the lithium ion secondary battery at full charge is 4.4 V, the potential of the positive electrode at full charge is It can be calculated as 4.4V + 0.05V = 4.45V.

(正極活物質の製造方法)
正極活物質としては、特に限定されないが、例えば、一般的な無機酸化物の製造方法と同様の方法で製造できる。具体的には、所定の割合で金属塩(例えば硫酸塩及び/又は硝酸塩)を混合した混合物を、酸素を含む雰囲気環境下で焼成することで無機酸化物を含む正極活物質を得る方法が挙げられる。また、金属塩を溶解させた液に炭酸塩及び/又は水酸化物塩を作用させて難溶性の金属塩を析出させ、それを抽出分離したものに、リチウム源として炭酸リチウム及び/又は水酸化リチウムを混合した後、酸素を含む雰囲気環境下で焼成することで、無機酸化物を含む正極活物質を得る方法が挙げられる。
(Method for producing positive electrode active material)
Although it does not specifically limit as a positive electrode active material, For example, it can manufacture with the method similar to the manufacturing method of a general inorganic oxide. Specifically, a method of obtaining a positive electrode active material containing an inorganic oxide by firing a mixture in which metal salts (for example, sulfate and / or nitrate) are mixed at a predetermined ratio in an atmosphere environment containing oxygen. It is done. In addition, a carbonate and / or hydroxide salt is allowed to act on a solution in which the metal salt is dissolved to precipitate a hardly soluble metal salt, which is extracted and separated into a lithium source and lithium carbonate and / or hydroxide as a lithium source. After lithium is mixed, a method of obtaining a positive electrode active material containing an inorganic oxide by firing in an atmosphere containing oxygen can be given.

(正極の製造方法)
ここで、正極の製造方法の一例を以下に示す。まず、上記正極活物質に対して、必要に応じて、導電助剤、バインダー等を加えて混合した正極合剤を溶剤に分散させて正極合剤を含有するペーストを調製する。次いで、このペーストを正極集電体に塗布し、乾燥して正極合剤層を形成し、正極合剤層を必要に応じて加圧し厚さを調整することによって、正極を作製することができる。
(Production method of positive electrode)
Here, an example of the manufacturing method of a positive electrode is shown below. First, a paste containing a positive electrode mixture is prepared by dispersing, in a solvent, a positive electrode mixture obtained by adding a conductive auxiliary agent, a binder, and the like to the positive electrode active material as necessary. Next, this paste is applied to a positive electrode current collector, dried to form a positive electrode mixture layer, and the positive electrode mixture layer is pressurized as necessary to adjust the thickness, whereby a positive electrode can be produced. .

正極集電体としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム箔、又はステンレス箔等の金属箔により構成されるものが挙げられる。   Although it does not specifically limit as a positive electrode electrical power collector, For example, what is comprised with metal foil, such as aluminum foil or stainless steel foil, is mentioned.

〔負極〕
負極は、リチウムイオン二次電池の負極として作用するものであれば特に限定されず、既知のものを用いることができる。負極は、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料及び金属リチウムからなる群より選ばれる1種以上の材料を含有することが好ましい。このような負極活物質としては、特に限定されないが、例えば、金属リチウム、炭素材料、珪素材料、リチウムと合金形成が可能な元素を含む材料、及び、リチウム含有化合物からなる群より選ばれる1種以上が挙げられる。このなかでも、金属リチウム、炭素材料、珪素材料、及びリチウムと合金形成が可能な元素を含む材料からなる群より選ばれる1種以上の材料がより好ましい。このような負極活物質を用いることにより、電池容量がより向上する傾向にある。
[Negative electrode]
A negative electrode will not be specifically limited if it acts as a negative electrode of a lithium ion secondary battery, A well-known thing can be used. The negative electrode preferably contains at least one material selected from the group consisting of a material capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material and metallic lithium. Such a negative electrode active material is not particularly limited, but for example, one type selected from the group consisting of metallic lithium, a carbon material, a silicon material, a material containing an element capable of forming an alloy with lithium, and a lithium-containing compound. The above is mentioned. Among these, one or more materials selected from the group consisting of metallic lithium, carbon materials, silicon materials, and materials containing an element capable of forming an alloy with lithium are more preferable. By using such a negative electrode active material, the battery capacity tends to be further improved.

炭素材料としては、特に限定されないが、例えば、ハードカーボン、ソフトカーボン、人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛、熱分解炭素、コークス、ガラス状炭素、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭、グラファイト、炭素コロイド、カーボンブラックが挙げられる。コークスとしては、特に限定されないが、例えば、ピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークスが挙げられる。また、有機高分子化合物の焼成体としては、特に限定されないが、例えば、フェノール樹脂、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が挙げられる。なお、本実施形態においては、負極活物質に金属リチウムを採用した電池もリチウムイオン二次電池に含めるものとする。   The carbon material is not particularly limited. For example, hard carbon, soft carbon, artificial graphite, natural graphite, graphite, pyrolytic carbon, coke, glassy carbon, fired body of organic polymer compound, mesocarbon microbead, carbon Examples thereof include fibers, activated carbon, graphite, carbon colloid, and carbon black. Although it does not specifically limit as coke, For example, pitch coke, needle coke, and petroleum coke are mentioned. Further, the fired body of the organic polymer compound is not particularly limited, and examples thereof include those obtained by firing and carbonizing a polymer material such as phenol resin and furan resin at an appropriate temperature. In the present embodiment, a battery employing metallic lithium as the negative electrode active material is also included in the lithium ion secondary battery.

珪素材料としては、特に限定されないが、例えば、結晶性珪素化合物、アモルファス珪素化合物、有機珪素化合物、珪素と金属との合金等が挙げられる。また、ナノ珪素材料、繊維状珪素材料等の各種形態の珪素材料が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a silicon material, For example, a crystalline silicon compound, an amorphous silicon compound, an organic silicon compound, an alloy of silicon and a metal, etc. are mentioned. In addition, various forms of silicon materials such as nano silicon materials and fibrous silicon materials can be used.

さらに、上記リチウムと合金を形成可能な元素を含む材料としては、特に限定されないが、例えば、金属若しくは半金属の単体、又は合金が挙げられる。また、これらの1種又は2種以上の相を少なくとも一部に有するような化合物を用いることもできる。   Furthermore, the material containing an element capable of forming an alloy with lithium is not particularly limited, and examples thereof include a metal or a semimetal simple substance or an alloy. Moreover, the compound which has these 1 type, or 2 or more types of phases in at least one part can also be used.

なお、本明細書において、「合金」には、2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを有するものも含む。また、合金は、その全体として金属の性質を有するものであれば、非金属元素を有していてもよい。その合金の組織には、固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物又はこれらのうちの2種以上が共存してもよい。   In the present specification, “alloy” includes, in addition to an alloy composed of two or more metal elements, an alloy having one or more metal elements and one or more metalloid elements. Further, the alloy may have a nonmetallic element as long as it has metal properties as a whole. In the alloy structure, a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of these may coexist.

金属元素及び半金属元素としては、特に限定されないが、例えば、チタン(Ti)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、アルミニウム、インジウム(In)、珪素(Si)、亜鉛(Zn)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ヒ素(As)、銀(Ag)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)及びイットリウム(Y)が挙げられる。これらの中でも、長周期型周期表における4族又は14族の金属元素及び半金属元素が好ましく、より好ましくはチタン、珪素及びスズである。   Although it does not specifically limit as a metal element and a metalloid element, For example, titanium (Ti), tin (Sn), lead (Pb), aluminum, indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), antimony ( Sb), bismuth (Bi), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), hafnium (Hf), zirconium (Zr) and yttrium (Y). Among these, metal elements and metalloid elements of Group 4 or Group 14 in the long-period periodic table are preferable, and titanium, silicon, and tin are more preferable.

珪素の合金としては、特に限定されないが、例えば、珪素以外の第2の構成元素として、スズ、マグネシウム、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン、及びクロムからなる群より選ばれる1種以上の元素を有するものが挙げられる。   Although it does not specifically limit as an alloy of silicon, For example, as a 2nd element other than silicon, tin, magnesium, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony And one having at least one element selected from the group consisting of chromium.

スズの合金としては、特に限定されないが、例えば、スズ以外の第2の構成元素として、珪素、マグネシウム(Mg)、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン(Ti)、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン、及びクロム(Cr)からなる群より選ばれる1種以上の元素を有するものが挙げられる。   Although it does not specifically limit as an alloy of tin, For example, as a 2nd structural element other than tin, silicon, magnesium (Mg), nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium (Ti) And one having at least one element selected from the group consisting of germanium, bismuth, antimony, and chromium (Cr).

チタンの化合物、スズの化合物及び珪素の化合物としては、特に限定されないが、例えば酸素(O)又は炭素(C)を有するものが挙げられ、チタン、スズ又は珪素に加えて、上述の第2の構成元素を有していてもよい。   The titanium compound, the tin compound, and the silicon compound are not particularly limited, and examples thereof include those having oxygen (O) or carbon (C). In addition to titanium, tin, or silicon, the second compound described above is used. It may have a constituent element.

リチウム含有化合物としては、特に限定されないが、例えば、正極材料として例示したものと同じものを用いることができる。   Although it does not specifically limit as a lithium containing compound, For example, the same thing as what was illustrated as a positive electrode material can be used.

負極活物質は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   A negative electrode active material is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

負極活物質の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.1μm〜100μmであり、より好ましくは1μm〜10μmである。負極活物質の数平均粒子径は、正極活物質の数平均粒子径と同様にして測定される。   The number average particle diameter (primary particle diameter) of the negative electrode active material is preferably 0.1 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm. The number average particle size of the negative electrode active material is measured in the same manner as the number average particle size of the positive electrode active material.

(負極の製造方法)
負極は、例えば、下記のようにして得られる。すなわち、まず、上記負極活物質に対して、必要に応じて、導電助剤、バインダー等を加えて混合した負極合剤を溶剤に分散させて負極合剤含有ペーストを調製する。次いで、この負極合剤含有ペーストを負極集電体に塗布し、乾燥して負極合剤層を形成し、それを必要に応じて加圧し厚みを調整することによって、負極を作製することができる。
(Method for producing negative electrode)
A negative electrode is obtained as follows, for example. That is, first, a negative electrode mixture-containing paste is prepared by dispersing, in a solvent, a negative electrode mixture obtained by adding a conductive additive, a binder, and the like to the negative electrode active material as necessary. Next, the negative electrode mixture-containing paste is applied to a negative electrode current collector and dried to form a negative electrode mixture layer, which is pressurized as necessary to adjust the thickness, whereby a negative electrode can be produced. .

ここで、負極合剤含有ペースト中の固形分濃度は、好ましくは30〜80質量%であり、より好ましくは40〜70質量%である。   Here, the solid content concentration in the negative electrode mixture-containing paste is preferably 30 to 80% by mass, and more preferably 40 to 70% by mass.

負極集電体は、特に限定されないが、例えば、銅箔、ニッケル箔又はステンレス箔等の金属箔が挙げられる。   Although a negative electrode collector is not specifically limited, For example, metal foil, such as copper foil, nickel foil, or stainless steel foil, is mentioned.

〔正極及び負極の作製に使用される導電助剤又はバインダー〕
正極及び負極の作製時に、必要に応じて用いられる導電助剤としては、特に限定されないが、例えば、グラファイト、アセチレンブラック及びケッチェンブラックに代表されるカーボンブラック;並びに炭素繊維が挙げられる。導電助剤の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.1μm〜100μmであり、より好ましくは1μm〜10μmである。導電助剤の数平均粒子径は、正極活物質の数平均粒子径と同様にして測定される。
[Conductive aid or binder used to produce positive and negative electrodes]
Although it does not specifically limit as a conductive support agent used as needed at the time of preparation of a positive electrode and a negative electrode, For example, carbon black represented by graphite, acetylene black, and ketjen black; and carbon fiber are mentioned. The number average particle diameter (primary particle diameter) of the conductive assistant is preferably 0.1 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm. The number average particle size of the conductive additive is measured in the same manner as the number average particle size of the positive electrode active material.

また、バインダーとしては、特に限定されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリル酸、スチレンブタジエンゴム及びフッ素ゴムが挙げられる。   The binder is not particularly limited, and examples thereof include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylic acid, styrene butadiene rubber, and fluorine rubber.

<リチウムイオン二次電池の作製方法>
本実施形態におけるリチウムイオン二次電池の作製方法としては、一般的な方法を用いればよく、特に限定されないが、例えば下記の方法を選択することができる。
<Method for manufacturing lithium ion secondary battery>
A general method may be used as a method for manufacturing the lithium ion secondary battery in the present embodiment, and is not particularly limited. For example, the following method can be selected.

まず、電池ケース(外装)に、正極、負極及びセパレータを用いて作製された積層体を収容することで電池構造体を作製する。そして、その中に、本実施形態の非水電解液を注入することで電池を作製することができる。   First, a battery structure is produced by housing a laminate produced using a positive electrode, a negative electrode, and a separator in a battery case (exterior). And a battery can be produced by injecting the non-aqueous electrolyte of the present embodiment into it.

積層体は、例えば、まず、正極と負極とを、その間にセパレータを介在させた積層状態で巻回して巻回構造の積層体に成形したり、それらの折り曲げ、複数層の積層等によって、交互に積層した複数の正極と負極との間にセパレータが介在する積層体に成形したりすることで作製できる。   For example, the laminated body is formed by alternately winding a positive electrode and a negative electrode in a laminated state with a separator interposed therebetween to form a laminated structure having a wound structure, or bending them, laminating a plurality of layers, etc. It can produce by shape | molding into the laminated body in which a separator interposes between the some positive electrode and negative electrode which were laminated | stacked.

本実施形態におけるリチウムイオン二次電池の製造方法においては、電池内部を加圧したり、減圧したりする工程を含むこともできる。加圧及び減圧の方法は特に限定されず、また、上記加熱と、減圧及び加圧を同時に行っても別々に行ってもよい。これらの工程を経ることにより、電池構造体の電極及びセパレータへの非水電解液の含浸性が向上したり、電池製造時間が短縮したりすることがある。   In the manufacturing method of the lithium ion secondary battery in this embodiment, the process of pressurizing or depressurizing the inside of the battery may be included. The method of pressurization and pressure reduction is not particularly limited, and the heating and the pressure reduction and pressurization may be performed simultaneously or separately. By passing through these steps, the impregnation property of the non-aqueous electrolyte into the electrode and separator of the battery structure may be improved, or the battery manufacturing time may be shortened.

上述の各工程を経た後、必要に応じて、電池構造体に残りの部材を組み込んだり、電池ケース(外装)が完全に密閉(シール)されていない場合には密閉したりして、電池を得ることができる。なお、必要に応じて、上述の各工程を経た後に、電池の余剰部の除去等によって電池の形状を整えたり、電池の再締め付け又は再シールを行ったりしてもよい。   After passing through the above steps, if necessary, the remaining members are incorporated into the battery structure, and if the battery case (exterior) is not completely sealed (sealed), the battery is sealed. Can be obtained. If necessary, after passing through the above-described steps, the shape of the battery may be adjusted by removing an excess part of the battery, or the battery may be retightened or resealed.

本実施形態における電池の形状としては、特に限定されず、例えば、円筒形、楕円形、角筒型、ボタン形、コイン形、扁平形、ラミネート形等が挙げられる。それらの中でも、コイン型、円筒型、角筒型、扁平型及びラミネート型が好ましく、コイン型、円筒型、扁平型及びラミネート型がより好ましい。このような形状の電池は、非水電解液と電池構造体との親和性をより高めることができ、本実施形態における非水電解液が有する様々な性能を一層高く発現し、また、電池の製造も比較的容易である。また、電池の大きさについても特に限定されず、複数個の電池を重ねたり並べたりする構造も、多数種の電池を併用することも可能である。また、ラミネート型の電池は、軽量性、耐久性、取扱い性及びコスト等の観点から、電池ケース(外装)が、アルミニウムラミネート材のようにアルミニウムフィルムと樹脂とを積層して構成されるものであることがさらに好ましい。   The shape of the battery in the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical shape, an oval shape, a rectangular tube shape, a button shape, a coin shape, a flat shape, and a laminate shape. Among these, a coin type, a cylindrical type, a rectangular tube type, a flat type and a laminate type are preferable, and a coin type, a cylindrical type, a flat type and a laminate type are more preferable. The battery having such a shape can further enhance the affinity between the non-aqueous electrolyte and the battery structure, and expresses various performances of the non-aqueous electrolyte in the present embodiment to a higher degree. Manufacture is also relatively easy. Also, the size of the battery is not particularly limited, and a structure in which a plurality of batteries are stacked or arranged can be used in combination with many kinds of batteries. In addition, a laminated battery has a battery case (exterior) configured by laminating an aluminum film and a resin like an aluminum laminate material from the viewpoints of lightness, durability, handleability, and cost. More preferably it is.

本実施形態のリチウムイオン二次電池は、初回充電により電池として機能し得る。本実施形態における初回充電の方法については、特に限定されないが、初回充電は、0.001C〜0.5Cで行われることが好ましく、0.002C〜0.3Cで行われることがより好ましく、0.003C〜0.2Cで行われることがさらに好ましい。また、初回充電が定電圧充電を途中に経由して行われることも好ましい結果を与える。なお、定格容量を1時間で放電する定電流が1Cである。リチウム塩が電気化学的な反応に関与する電圧範囲を長く設定することによって、SEI(solid electrolyte interface)膜が電極表面に形成され、正極を含めた内部抵抗の増加を抑制する効果がある。このような電気化学的な反応を考慮して初回充電を行うことは非常に有効である。   The lithium ion secondary battery of this embodiment can function as a battery by initial charge. The method of initial charge in the present embodiment is not particularly limited, but the initial charge is preferably performed at 0.001 C to 0.5 C, more preferably 0.002 C to 0.3 C, and 0 More preferably, it is performed at 0.003C to 0.2C. In addition, it is also preferable that the initial charging is performed via the constant voltage charging in the middle. In addition, the constant current which discharges rated capacity in 1 hour is 1C. By setting the voltage range in which the lithium salt is involved in the electrochemical reaction to be long, a SEI (Solid Electrolyte Interface) film is formed on the electrode surface, which has an effect of suppressing an increase in internal resistance including the positive electrode. It is very effective to perform the first charge in consideration of such an electrochemical reaction.

なお、本実施形態のリチウムイオン二次電池は、直列又は並列につないで使用することもできる。   In addition, the lithium ion secondary battery of this embodiment can also be connected and used in series or in parallel.

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、リチウムイオン二次電池の各種特性は下記のようにして測定、評価した。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples. Various characteristics of the lithium ion secondary battery were measured and evaluated as follows.

(1)非水電解液の調製
(非水電解液(A)の調製)
エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとを体積比で3:7になるように混合して得られた混合溶媒に対して、LiPF6が1モル%になるように溶解して、非水電解液(A)を得た。なお、これらの調製はアルゴン雰囲気下で行った。
(1) Preparation of non-aqueous electrolyte (preparation of non-aqueous electrolyte (A))
In a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate in a volume ratio of 3: 7, LiPF 6 was dissolved so as to be 1 mol%, and a non-aqueous electrolyte (A ) These preparations were performed in an argon atmosphere.

(非水電解液(B)の調製)
非水電解液(A)に対して、リン酸トリス(トリメチルシリル)を1重量%添加して非水電解液(B)を得た。なお、これらの調製はアルゴン雰囲気下で行った。
(Preparation of non-aqueous electrolyte (B))
1% by weight of tris (trimethylsilyl) phosphate was added to the nonaqueous electrolyte (A) to obtain a nonaqueous electrolyte (B). These preparations were performed in an argon atmosphere.

(2)セパレータの製造
(セパレータ(C)の製造)
重量平均分子量が700,000のポリエチレン47.5質量部と、重量平均分子量が250,000のホモポリマーのポリエチレン47.5質量部と、重量平均分子量が400,000のホモポリマーのポリプロピレン5質量部と、ペンタエリスリチル−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]1質量部と、をドライブレンドして、混合物を得た。この混合物を、窒素雰囲気下の押し出し機に投入して溶融混練を行った。この時に、可塑剤として流動パラフィンを添加した。押し出し組成物中に占める流動パラフィン量が65質量%となるように調整した。
(2) Manufacture of separator (Manufacture of separator (C))
47.5 parts by weight of polyethylene having a weight average molecular weight of 700,000, 47.5 parts by weight of polyethylene having a weight average molecular weight of 250,000, and 5 parts by weight of polypropylene having a homopolymer having a weight average molecular weight of 400,000 And 1 part by mass of pentaerythrityl-tetrakis- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] were dry blended to obtain a mixture. This mixture was put into an extruder under a nitrogen atmosphere and melt kneaded. At this time, liquid paraffin was added as a plasticizer. It adjusted so that the liquid paraffin amount which occupies in an extrusion composition might be 65 mass%.

この溶融混練物を同時二軸テンター延伸機に導き、MD方向に7倍、TD方向に6.4倍の同時二軸延伸を行った。延伸後の膜をメチルエチルケトン槽に投入し、流動パラフィンを抽出除去し、メチルエチルケトンを乾燥させた。その後、122℃の熱固定機で熱固定を行い、セパレータのベース膜を得た。ベース膜の膜厚は16μmであった。   This melt-kneaded product was guided to a simultaneous biaxial tenter stretching machine, and subjected to simultaneous biaxial stretching of 7 times in the MD direction and 6.4 times in the TD direction. The stretched membrane was put into a methyl ethyl ketone bath, liquid paraffin was extracted and removed, and methyl ethyl ketone was dried. Then, heat setting was performed with a 122 ° C. heat fixing machine to obtain a separator base film. The film thickness of the base film was 16 μm.

次いで、平均粒子径2μmの焼成カオリン96.0質量部と、アクリルラテックス(平均粒径140nm、固形分濃度40%)4.0質量部と、ポリアクリル酸アンモニウム水溶液(サンノプコ製 SNディスパーサント5468)0.5質量部と、を180質量部の水に均一に分散させて塗布液を調製した。得られた塗布液を、ベース膜の両方の表面にグラビアコーターを用いて塗布した。60℃で塗布液を乾燥し、ベース膜上に厚さ5μmの焼成カオリン層を有する、セパレータ(C)を得た。   Subsequently, 96.0 parts by mass of calcined kaolin having an average particle diameter of 2 μm, 4.0 parts by mass of acrylic latex (average particle diameter 140 nm, solid content concentration 40%), and an aqueous ammonium polyacrylate solution (SN Dispersant 5468 manufactured by San Nopco) 0.5 parts by mass was uniformly dispersed in 180 parts by mass of water to prepare a coating solution. The obtained coating solution was applied to both surfaces of the base film using a gravure coater. The coating solution was dried at 60 ° C. to obtain a separator (C) having a fired kaolin layer having a thickness of 5 μm on the base film.

(セパレータ(D)の製造)
上記と同様にして膜厚20μmのセパレータのベース膜を製造した。このベース膜をセパレータ(D)として用いた。
(Manufacture of separator (D))
A separator base film having a thickness of 20 μm was produced in the same manner as described above. This base film was used as a separator (D).

(3)正極の製造
正極活物質であるリチウム、ニッケル、コバルト、及びマンガンの複合酸化物(LiNi1/3Mn1/3Co1/32)と、助剤であるSuperP Li(TIMCAL社製)と、バインダーであるPVDF(クラレ製、ポリフッ化ビニリデン)と、N−メチル−ピロリドンと、を混合して正極スラリーを得た。この正極スラリーを、アルミニウム集電体上に、正極活物質目付が18mg/cm2、電極密度が2.7g/cm3になるように塗工し、正極(E)を得た。
(3) Manufacture of positive electrode Composite oxide (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ) of lithium, nickel, cobalt and manganese, which are positive electrode active materials, and SuperP Li (TIMCAL, Inc.), which is an auxiliary agent Product), PVDF (made by Kuraray, polyvinylidene fluoride) as a binder, and N-methyl-pyrrolidone were mixed to obtain a positive electrode slurry. This positive electrode slurry was applied onto an aluminum current collector so that the positive electrode active material weight per unit area was 18 mg / cm 2 and the electrode density was 2.7 g / cm 3 to obtain a positive electrode (E).

(4)負極の製造
負極活物質であるカーボン(OMAC)と、バインダーであるスチレン−ブタジエンゴムと、増粘剤であるカルボキシメチルセルロースと、水と、を混合して、負極スラリーを得た。この負極スラリーを、銅集電体上に、負極活物質目付が10mg/cm2、電極密度が1.5g/cm3となるように塗工し、負極(F)を得た。
(4) Production of negative electrode Carbon (OMAC) as a negative electrode active material, styrene-butadiene rubber as a binder, carboxymethyl cellulose as a thickener, and water were mixed to obtain a negative electrode slurry. This negative electrode slurry was applied on a copper current collector so that the negative electrode active material weight per unit area was 10 mg / cm 2 and the electrode density was 1.5 g / cm 3 to obtain a negative electrode (F).

(5)電池の作製
上記正極(E)と負極(F)の間にセパレータが存するように電極−セパレータ積層体を作製し、アルミニウムと樹脂が積層されたラミネート型セルの外装体の中に導入した。セルの3方向を専用のラミネータでシールした。その後、外装体中に非水電解液を注入し、脱泡し、電極−セパレータ積層体に非水電解質を含浸させた後に、残りの1方向をシールした。なお、1C=1Ahになるように電池を製造した。
(5) Production of battery An electrode-separator laminate was produced so that a separator was present between the positive electrode (E) and the negative electrode (F), and was introduced into the outer package of a laminated cell in which aluminum and a resin were laminated. did. Three directions of the cell were sealed with a dedicated laminator. Thereafter, a non-aqueous electrolyte was poured into the exterior body, defoamed, the electrode-separator laminate was impregnated with the non-aqueous electrolyte, and the remaining one direction was sealed. The battery was manufactured so that 1C = 1 Ah.

(6)電池評価
得られた電池を25℃に設定した恒温槽(二葉科学社製恒温槽PLM−63S(商品名))に24時間保持した後、充放電装置(アスカ電子(株)製、商品名「ACD−01」)に接続した。そして、0.05Cで4.35Vまで充電(定電流−定電圧充電/充電時間3時間)し、0.2Cで3.0Vまで定電流放電をおこない、初期コンディショニングとした。なお、この時の環境温度は25℃である。
(6) Battery evaluation After the obtained battery was held in a thermostatic bath set at 25 ° C. (constant bath PLM-63S (trade name) manufactured by Futaba Kagaku Co., Ltd.) for 24 hours, a charge / discharge device (manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.) Product name “ACD-01”). Then, the battery was charged to 4.35 V at 0.05 C (constant current-constant voltage charging / charging time 3 hours), and was discharged at a constant current to 3.0 V at 0.2 C for initial conditioning. In addition, the environmental temperature at this time is 25 degreeC.

続いて、50℃の環境下で、1Cで4.35Vまで充電(定電流−定電圧充電/充電時間1時間)し、1Cで3.0Vまで定電流放電をおこなった。この充放電は繰り返し100サイクル行った。1サイクル目の放電容量に対する100サイクル目の放電容量を放電容量維持率(%)として算出した。   Subsequently, in an environment of 50 ° C., the battery was charged to 4.35 V at 1 C (constant current-constant voltage charging / charging time 1 hour), and constant current discharge was performed to 3.0 V at 1 C. This charge / discharge was repeated 100 cycles. The discharge capacity at the 100th cycle relative to the discharge capacity at the first cycle was calculated as a discharge capacity retention rate (%).

〔実施例1〕
非水電解液(B)と、セパレータ(C)と、を用いて電池を製造し、電池評価を行った。放電容量維持率は95%であった。なお、満充電時におけるリチウム基準の正極の電位は、4.4V(vsLi/Li+)であった。また、正極は、4.4V(vsLi/Li+)の電位において20mAh/gを超える放電容量を有するものであった。
[Example 1]
A battery was manufactured using the non-aqueous electrolyte (B) and the separator (C), and the battery was evaluated. The discharge capacity retention rate was 95%. The potential of the positive electrode based on lithium at the time of full charge was 4.4 V (vsLi / Li + ). The positive electrode had a discharge capacity exceeding 20 mAh / g at a potential of 4.4 V (vsLi / Li + ).

〔比較例1〕
非水電解液(A)と、セパレータ(D)と、を用いて電池を製造し、電池評価を行った。放電容量維持率は10%であった。
[Comparative Example 1]
A battery was manufactured using the non-aqueous electrolyte (A) and the separator (D), and the battery was evaluated. The discharge capacity retention rate was 10%.

〔比較例2〕
非水電解液(A)と、セパレータ(C)と、を用いて電池を製造し、電池評価を行った。放電容量維持率は40%であった。
[Comparative Example 2]
A battery was manufactured using the non-aqueous electrolyte (A) and the separator (C), and the battery was evaluated. The discharge capacity retention rate was 40%.

〔比較例3〕
非水電解液(B)と、セパレータ(D)と、を用いて電池を製造し、電池評価を行った。放電容量維持率は55%であった。
[Comparative Example 3]
A battery was manufactured using the non-aqueous electrolyte (B) and the separator (D), and the battery was evaluated. The discharge capacity retention rate was 55%.

含珪素化合物を含む非水電解液も、無機物を含むセパレータも、高電圧充放電サイクルでの放電容量維持率を向上させるが、それらを併用すると、きわめて高い性能を示すことがわかった。これは、含珪素化合物及びセパレータに含まれる無機物が、高電圧下における電池特性向上効果において、共通の機能とそれぞれ異なる機能とを有しているためであると考えられる。特に、セパレータの機能を向上させる無機物と、電極の機能を向上させる含珪素化合物が併用されていることで、短絡、微短絡が抑制され、それが長期にわたる充放電特性保持と信頼性に関わっていると考えられる。   Both the non-aqueous electrolyte containing the silicon-containing compound and the separator containing the inorganic substance improve the discharge capacity retention rate in the high-voltage charge / discharge cycle, but it has been found that when they are used in combination, extremely high performance is exhibited. This is presumably because the inorganic compound contained in the silicon-containing compound and the separator has a common function and a different function in the effect of improving battery characteristics under high voltage. In particular, the use of an inorganic substance that improves the function of the separator and the silicon-containing compound that improves the function of the electrode suppresses short-circuiting and micro-short-circuiting, which are related to long-term charge and discharge characteristics retention and reliability. It is thought that there is.

本発明は、リチウムイオン二次電池の技術分野において産業上の利用可能性を有する。   The present invention has industrial applicability in the technical field of lithium ion secondary batteries.

Claims (10)

非水電解液と、ベース膜の一部又は全体に無機物を含む層を有するセパレータと、正極と、負極と、を備え、
前記非水電解液が、含珪素化合物と、リチウム塩と、非水溶媒と、を含み、
前記含珪素化合物が、無機酸、有機酸、酸アミド、及びアミンからなる群より選ばれる1種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物を含む、リチウムイオン二次電池。
A non-aqueous electrolyte, a separator having a layer containing an inorganic substance in a part or the whole of the base film, a positive electrode, and a negative electrode,
The non-aqueous electrolyte includes a silicon-containing compound, a lithium salt, and a non-aqueous solvent,
The silicon-containing compound includes a compound in which one or more hydrogen atoms of one or more compounds selected from the group consisting of inorganic acids, organic acids, acid amides, and amines are substituted with silicon-containing functional groups. Lithium ion secondary battery.
前記含珪素化合物が、ホウ素又はリンを含む無機酸、カルボン酸、スルホン酸、及びリン酸アミドからなる群より選ばれる1種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物を含む、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。   In the silicon-containing compound, one or more hydrogen atoms of one or more compounds selected from the group consisting of inorganic acids containing boron or phosphorus, carboxylic acids, sulfonic acids, and phosphoric acid amides are substituted with silicon-containing functional groups. The lithium ion secondary battery of Claim 1 containing the compound currently made. 前記含珪素化合物が、リンを含む無機酸、カルボン酸、及びリン酸アミドからなる群より選ばれる1種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物を含む、請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池。   The silicon-containing compound is a compound in which one or more hydrogen atoms of one or more compounds selected from the group consisting of an inorganic acid containing phosphorus, a carboxylic acid, and a phosphoric acid amide are substituted with a silicon-containing functional group. The lithium ion secondary battery of Claim 1 or 2 containing. 前記含珪素化合物が、さらに、Si−F結合を有する化合物を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the silicon-containing compound further includes a compound having a Si-F bond. 前記無機物を含む層が、前記ベース膜の片面又は両面に存在する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the layer containing the inorganic substance is present on one side or both sides of the base film. 前記無機物が、金属酸化物、金属水酸化物、炭酸塩、及び粘土鉱物からなる群より選ばれる1種以上を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the inorganic substance includes one or more selected from the group consisting of metal oxides, metal hydroxides, carbonates, and clay minerals. 前記無機物を含む層が、有機物をさらに含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the layer containing an inorganic substance further contains an organic substance. 満充電時におけるリチウム基準の前記正極の電位が、4.1V(vsLi/Li+)以上である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein a potential of the positive electrode based on lithium at a full charge is 4.1 V (vsLi / Li + ) or more. 前記正極が、
下記式(1):
LiMn2-xMax4 (1)
(式(1)中、Maは、遷移金属からなる群より選ばれる1種以上を示し、xは、0.2≦x≦0.7を満たす。)
で表される酸化物、
下記式(2):
LiMn1-uMeu2 (2)
(式(2)中、Meは、Mnを除く遷移金属からなる群より選ばれる1種以上を示し、uは、0.1≦u≦0.9を満たす。)
で表される酸化物、
下記式(3):
zLi2McO3−(1−z)LiMdO2 (3)
(式(3)中、Mc及びMdは、各々独立に、遷移金属からなる群より選ばれる1種以上を示し、zは、0.1≦z≦0.9を満たす。)
で表される複合酸化物、
下記式(4):
LiMb1-yFeyPO4 (4)
(式(4)中、Mbは、Mn及びCoからなる群より選ばれる1種以上を示し、yは、0≦y≦0.9を満たす。)
で表される化合物、及び
下記式(5):
Li2MfPO4F (5)
(式(5)中、Mfは、遷移金属からなる群より選ばれる1種以上を示す。)
で表される化合物、
からなる群より選ばれる1種以上の正極活物質を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
The positive electrode is
Following formula (1):
LiMn 2-x Ma x O 4 (1)
(In formula (1), Ma represents one or more selected from the group consisting of transition metals, and x satisfies 0.2 ≦ x ≦ 0.7.)
An oxide represented by
Following formula (2):
LiMn 1-u Me u O 2 (2)
(In formula (2), Me represents one or more selected from the group consisting of transition metals excluding Mn, and u satisfies 0.1 ≦ u ≦ 0.9.)
An oxide represented by
Following formula (3):
zLi 2 McO 3 - (1- z) LiMdO 2 (3)
(In Formula (3), Mc and Md each independently represent one or more selected from the group consisting of transition metals, and z satisfies 0.1 ≦ z ≦ 0.9.)
A composite oxide represented by
Following formula (4):
LiMb 1-y Fe y PO 4 (4)
(In the formula (4), Mb represents one or more selected from the group consisting of Mn and Co, and y satisfies 0 ≦ y ≦ 0.9.)
And a compound represented by the following formula (5):
Li 2 MfPO 4 F (5)
(In formula (5), Mf represents one or more selected from the group consisting of transition metals.)
A compound represented by
The lithium ion secondary battery as described in any one of Claims 1-8 containing the 1 or more types of positive electrode active material chosen from the group which consists of.
前記正極が、4.3V(vsLi/Li+)以上の電位において10mAh/g以上の放電容量を有する正極活物質を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 9, wherein the positive electrode includes a positive electrode active material having a discharge capacity of 10 mAh / g or more at a potential of 4.3 V (vsLi / Li + ) or more. .
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