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JP2001185210A - Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same - Google Patents

Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same

Info

Publication number
JP2001185210A
JP2001185210A JP37078899A JP37078899A JP2001185210A JP 2001185210 A JP2001185210 A JP 2001185210A JP 37078899 A JP37078899 A JP 37078899A JP 37078899 A JP37078899 A JP 37078899A JP 2001185210 A JP2001185210 A JP 2001185210A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phosphate
carbonate
secondary battery
lithium
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP37078899A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Yasukawa
栄起 安川
Kunihisa Shima
邦久 島
Asao Kominato
あさを 小湊
Kenichi Ishigaki
憲一 石垣
Shigeaki Kasuya
重明 粕谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP37078899A priority Critical patent/JP2001185210A/en
Publication of JP2001185210A publication Critical patent/JP2001185210A/en
Pending legal-status Critical Current

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

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リチウム二次電池に最適な電解液として、難
燃性を維持し、高い導電率及び電気化学安定性を兼ね備
え、安全性に優れた新規な電解液及びリチウム二次電池
を提供する。 【解決手段】 リチウム塩が、一般式(I): 【化10】 (式中、R1は炭素数1〜4のアルキル;R2は炭素数1
〜4のアルキル又はフッ素置換アルキル;R3は炭素数
1〜4のフッ素置換アルキル)で示されるリン酸エステ
ルを含む有機溶媒に、溶解したリチウム二次電池用電解
液。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel electrolyte and a lithium electrolyte which are excellent in safety while maintaining flame retardancy, having high electrical conductivity and electrochemical stability, as an optimal electrolyte for a lithium secondary battery. Provide the next battery. SOLUTION: The lithium salt is represented by the following general formula (I): (Wherein, R 1 is alkyl having 1 to 4 carbons; R 2 is 1 alkyl having 1 carbon)
Or a fluorine-substituted alkyl having from 4 to 4 carbon atoms; R 3 is a fluorine-substituted alkyl having 1 to 4 carbon atoms).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次電池
用電解液、及びそれを用いたリチウム二次電池に関す
る。特に、特定のリン酸エステルを含む有機溶媒に、溶
質のリチウム塩が溶解したリチウム二次電池用電解液、
及びそれを用いたリチウム二次電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery using the same. In particular, an electrolyte for a lithium secondary battery in which a solute lithium salt is dissolved in an organic solvent containing a specific phosphate ester,
And a lithium secondary battery using the same.

【0002】本発明の電解液は、難燃性(自己消火性)
と、高い導電率及び電気化学安定性とを兼ね備え、安全
性に優れたものである。
[0002] The electrolyte of the present invention is flame-retardant (self-extinguishing).
And high electrical conductivity and electrochemical stability, and are excellent in safety.

【0003】[0003]

【従来の技術】負極活物質として黒鉛等の炭素材料を、
正極活物質としてLiCoO2、LiNiO2、LiMn
24等のリチウム遷移金属複合酸化物を用いたリチウム
二次電池は、4V級の高い電圧及び高エネルギー密度を
有する、新しい小型の二次電池として急激に成長してい
る。こうしたリチウム二次電池の電解液としては、一般
的に、炭酸エチレン及び炭酸プロピレン等のような高誘
電率溶媒と、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル等のような低
粘度溶媒とを混合した有機溶媒に、リチウム塩を溶解し
たものが用いられている。
2. Description of the Related Art A carbon material such as graphite is used as a negative electrode active material.
LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn as positive electrode active material
A lithium secondary battery using a lithium transition metal composite oxide such as 2 O 4 is rapidly growing as a new small secondary battery having a high voltage of 4 V and a high energy density. As an electrolyte for such a lithium secondary battery, generally, a high dielectric constant solvent such as ethylene carbonate and propylene carbonate, and an organic solvent obtained by mixing a low-viscosity solvent such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate, A solution in which a lithium salt is dissolved is used.

【0004】しかしながら、従来の電解液は可燃性であ
るので、電池の破損又は何らかの原因による電池内部に
おける圧力上昇のため電解液が漏洩した場合、引火、燃
焼する危険性がある。
However, since the conventional electrolyte is flammable, there is a danger of ignition or burning if the electrolyte leaks due to damage to the battery or an increase in pressure inside the battery due to any cause.

【0005】リチウム電池用電解液として、リン酸エス
テルを用いることは公知である。例えば、特開昭58−
206078号公報、特開昭60−23973号公報、
特開昭61−227377号公報、特開昭61−284
070号公報及び特開平4−184870号公報には、
リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリブチ
ル、リン酸トリス(2−クロロエチル)のようなO=P
(OR)3型リン酸エステルを用いることが開示されてい
る。更に、特開平8−88023号公報には、上記Rの
少なくとも1個がハロゲン置換アルキルである、自己消
火性を有する電解液が開示されている。
It is known to use phosphate esters as electrolytes for lithium batteries. For example, JP-A-58-
No. 206078, JP-A-60-23973,
JP-A-61-227377, JP-A-61-284
070 and JP-A-4-184870,
O = P such as trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tributyl phosphate, tris (2-chloroethyl) phosphate
The use of (OR) type 3 phosphates is disclosed. Further, JP-A-8-88023 discloses a self-extinguishing electrolytic solution in which at least one of R is a halogen-substituted alkyl.

【0006】しかしながら、これらに用いられているリ
ン酸エステルのうち、リン酸トリメチルからは、優れた
難燃性を有する電解液が得られるが、負極の材質によっ
ては還元分解されやすい欠点がある。そのため、電解液
への配合量を増やすか、又は負極として天然黒鉛や人造
黒鉛を用いる場合、電池の充放電特性、例えば充放電効
率及び放電容量は、最近要求される特性を満足するもの
ではない。一方、リン酸トリエチルやリン酸トリブチル
を配合した電解液は、負極の材質によって制約されずに
良好な充放電特性が得られるが、電解液の難燃性は充分
ではない。
However, among the phosphoric esters used in these, trimethyl phosphate can provide an electrolytic solution having excellent flame retardancy, but has a disadvantage that it is easily decomposed by reduction depending on the material of the negative electrode. Therefore, when increasing the blending amount in the electrolyte or using natural graphite or artificial graphite as the negative electrode, the charge / discharge characteristics of the battery, for example, the charge / discharge efficiency and discharge capacity, do not satisfy the recently required characteristics. . On the other hand, an electrolytic solution containing triethyl phosphate or tributyl phosphate provides good charge / discharge characteristics without being restricted by the material of the negative electrode, but the flame retardancy of the electrolytic solution is not sufficient.

【0007】特に、分子中に塩素や臭素のようなハロゲ
ン原子を有するリン酸エステルは、耐酸化還元性が劣
り、高電圧を発生する4V級二次電池等に適用した場合
は、充分な充放電特性をもつ電池が得られない。更に、
不純物として存在する微量の遊離ハロゲンイオンが、正
極集電体として用いるアルミニウムを腐食させて、電池
特性を劣化させる原因となる。
[0007] In particular, a phosphoric acid ester having a halogen atom such as chlorine or bromine in a molecule is inferior in oxidation-reduction resistance and is sufficiently charged when applied to a 4V class secondary battery or the like which generates a high voltage. A battery with discharge characteristics cannot be obtained. Furthermore,
A small amount of free halogen ions present as impurities corrode aluminum used as a positive electrode current collector, causing deterioration of battery characteristics.

【0008】また、先に引用した特開平4−18487
0号公報には、環状リン酸エステルを電解液として用い
ることが開示され、更に特開平11−67267号公報
には、該環状リン酸エステル20〜55容量%を、環状
炭酸エステルと併用するリチウム電池用電解液が開示さ
れている。しかしながら、この系の電解液を難燃化する
には、20容量%以上の環状リン酸エステルを配合する
必要があり、配合量の増大に伴い導電率が低下する欠点
がある。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4-18487 cited above.
No. 0 discloses the use of a cyclic phosphate as an electrolytic solution, and JP-A-11-67267 further discloses that 20 to 55% by volume of the cyclic phosphate is used in combination with a cyclic carbonate. An electrolyte for a battery is disclosed. However, in order to make the electrolytic solution of this system flame-retardant, it is necessary to incorporate 20% by volume or more of a cyclic phosphate, and there is a disadvantage that the conductivity decreases with an increase in the amount.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
点を解決するためになされたものであり、難燃性(自己
消火性)を付与するとともに、導電率が高く、電気化学
的にも安定なリチウム二次電池用電解液、及びこれを用
いた、充放電サイクル特性に優れ、安全性と信頼性を兼
ね備えたリチウム二次電池を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and provides flame retardancy (self-extinguishing property), high conductivity, and electrochemically. An object of the present invention is to provide a stable lithium secondary battery electrolyte and a lithium secondary battery using the same, which has excellent charge / discharge cycle characteristics and has both safety and reliability.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる事
情を鑑み鋭意検討した結果、有機溶媒として特定のリン
酸エステルを含む溶媒中に、溶質のリチウム塩を溶解さ
せることにより、難燃性(自己消火性)を有し、導電
率、電気化学的安定性に優れた電解液が得られるととも
に、リチウム二次電池の充放電サイクル特性を改善する
ことができることを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies in view of such circumstances, and as a result, by dissolving a lithium salt as a solute in a solvent containing a specific phosphoric acid ester as an organic solvent, flame retardancy has been achieved. Completed the present invention by finding that an electrolyte with excellent heat resistance (self-extinguishing properties), excellent electrical conductivity and electrochemical stability can be obtained, and that the charge / discharge cycle characteristics of a lithium secondary battery can be improved. I came to.

【0011】すなわち、本発明の要旨は、 1.リチウム塩が、一般式(I):That is, the gist of the present invention is as follows. The lithium salt has the general formula (I):

【0012】[0012]

【化5】 Embedded image

【0013】(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基
を表し、R2は炭素数1〜4のアルキル基又はフッ素置
換アルキル基を表し、R3は炭素数1〜4のフッ素置換
アルキル基を表す)で示されるリン酸エステルを含む有
機溶媒に、溶解されてなることを特徴とするリチウム二
次電池用電解液;及び 2.リチウムを吸蔵・放出可能な炭素質物又は化合物;
リチウム金属又はリチウム合金から選ばれた材料を含む
負極;リチウムを吸蔵・放出可能な化合物を含む正極;
請求項1〜4のいずれか1項に記載の電解液を含むリチ
ウム二次電池である。
(Wherein, R 1 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a fluorine-substituted alkyl group, and R 3 represents a fluorine atom having 1 to 4 carbon atoms. 1. An electrolyte solution for a lithium secondary battery, which is dissolved in an organic solvent containing a phosphoric acid ester represented by a substituted alkyl group); A carbonaceous material or compound capable of occluding and releasing lithium;
A negative electrode containing a material selected from lithium metal or a lithium alloy; a positive electrode containing a compound capable of occluding and releasing lithium;
A lithium secondary battery comprising the electrolytic solution according to claim 1.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。 (リチウム二次電池用電解液)本発明に係わる電解液の
溶媒は、(a)式(I):
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. (Electrolyte Solution for Lithium Secondary Battery) The solvent of the electrolyte solution according to the present invention is represented by the following formula (I):

【0015】[0015]

【化6】 Embedded image

【0016】(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基
を表し、R2は炭素数1〜4のアルキル基又はフッ素置
換アルキル基を表し、R3は炭素数1〜4のフッ素置換
アルキル基を表す)で示されるリン酸エステル化合物を
含む有機溶媒である。有機溶媒は、(a)式(I)のリ
ン酸エステルと、(b)式(II):
Wherein R 1 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a fluorine-substituted alkyl group, and R 3 represents a fluorine atom having 1 to 4 carbon atoms. (Representing a substituted alkyl group). The organic solvent comprises (a) a phosphoric ester of formula (I) and (b) a formula (II):

【0017】[0017]

【化7】 Embedded image

【0018】(式中、R4、R5及びR6は、それぞれ独
立して、炭素数1〜4のアルキル基を表す)のリン酸エ
ステル;及び/又は式(III):
Wherein R 4 , R 5 and R 6 each independently represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms; and / or formula (III):

【0019】[0019]

【化8】 Embedded image

【0020】(式中、R7は炭素数2〜8のアルキレン
基を表し、R8は炭素数1〜4のアルキル基を表す)の
リン酸エステルと、(c)炭酸エステルを含むことが好
ましい。
Wherein R 7 represents an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms, and R 8 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and (c) a carbonate ester. preferable.

【0021】式(I)において、R2が炭素数1〜4の
直鎖状又は分枝状のアルキル基である場合、アルキル基
の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、
イソプロピル基及びブチル基を挙げることができる。難
燃性及び高い導電率を発現する効果から、メチル基及び
エチル基が好ましい。また、R3が炭素数2〜4の直鎖
状又は分枝状のフッ素置換アルキル基である場合、フッ
素置換アルキル基の具体例としては、トリフルオロエチ
ル基、ペンタフルオロプロピル基、ヘキサフルオロイソ
プロピル基及びヘプタフルオロブチル基を挙げることが
できる。該溶媒の導電率及び電気化学的な安定性が優れ
ていることから、トリフルオロエチル基及びペンタフル
オロプロピル基が好ましい。
In the formula (I), when R 2 is a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group,
Isopropyl and butyl groups can be mentioned. A methyl group and an ethyl group are preferred from the viewpoint of exhibiting flame retardancy and high conductivity. When R 3 is a linear or branched fluorine-substituted alkyl group having 2 to 4 carbon atoms, specific examples of the fluorine-substituted alkyl group include a trifluoroethyl group, a pentafluoropropyl group, and a hexafluoroisopropyl group. And heptafluorobutyl groups. A trifluoroethyl group and a pentafluoropropyl group are preferred because the solvent has excellent conductivity and electrochemical stability.

【0022】そして、式(I)のリン酸エステルの具体
例としては、例えばリン酸トリフルオロエチルジメチ
ル、リン酸ペンタフルオロプロピルジメチル、リン酸ヘ
キサフルオロイソプロピルジメチル、リン酸ヘプタフル
オロブチルジメチル、リン酸トリフルオロエチルメチル
エチル、リン酸ペンタフルオロプロピルメチルエチル、
リン酸ヘキサフルオロイソプロピルメチルエチル、リン
酸ヘプタフルオロブチルメチルエチル、リン酸トリフル
オロエチルメチルプロピル、リン酸ペンタフルオロプロ
ピルメチルプロピル、リン酸ヘキサフルオロイソプロピ
ルメチルプロピル、リン酸ヘプタフルオロブチルメチル
プロピル、リン酸トリフルオロエチルメチルブチル、リ
ン酸ペンタフルオロプロピルメチルブチル、リン酸ヘキ
サフルオロイソプロピルメチルブチル、リン酸ヘプタフ
ルオロブチルメチルブチル、リン酸トリフルオロエチル
ジエチル、リン酸ペンタフルオロプロピルジエチル、リ
ン酸ヘキサフルオロイソプロピルジエチル、リン酸ヘプ
タフルオロブチルジエチル、リン酸トリフルオロエチル
エチルプロピル、リン酸ペンタフルオロプロピルエチル
プロピル、リン酸ヘキサフルオロイソプロピルエチルプ
ロピル、リン酸ヘプタフルオロブチルエチルプロピル、
リン酸トリフルオロエチルエチルブチル、リン酸ペンタ
フルオロプロピルエチルブチル、リン酸ヘキサフルオロ
イソプロピルエチルブチル、リン酸ヘプタフルオロブチ
ルエチルブチル、リン酸トリフルオロエチルジプロピ
ル、リン酸ペンタフルオロプロピルジプロピル、リン酸
ヘキサフルオロイソプロピルジプロピル、リン酸ヘプタ
フルオロブチルジプロピル、リン酸トリフルオロエチル
プロピルブチル、リン酸ペンタフルオロプロピルプロピ
ルブチル、リン酸ヘキサフルオロイソプロピルプロピル
ブチル、リン酸ヘプタフルオロブチルプロピルブチル、
リン酸トリフルオロエチルジブチル、リン酸ペンタフル
オロプロピルジブチル、リン酸ヘキサフルオロイソプロ
ピルジブチル、リン酸ヘプタフルオロブチルジブチル等
が挙げられる。これらは単独で、又は二種以上混合して
用いることもできる。これらの中でも高い難燃性と、高
い導電率及び電気化学的安定性が得られることから、リ
ン酸トリフルオロエチルジメチル、リン酸ペンタフルオ
ロプロピルジメチル、リン酸トリフルオロエチルメチル
エチル、リン酸ペンタフルオロプロピルメチルエチル、
リン酸トリフルオロエチルメチルプロピル、リン酸ペン
タフルオロプロピルメチルプロピルが好ましく、特にリ
ン酸トリフルオロエチルジメチル、リン酸ペンタフルオ
ロプロピルジメチルが好ましい。
Specific examples of the phosphoric ester of the formula (I) include, for example, trifluoroethyl dimethyl phosphate, pentafluoropropyl dimethyl phosphate, hexafluoroisopropyl dimethyl phosphate, heptafluorobutyl dimethyl phosphate, phosphate Trifluoroethylmethylethyl, pentafluoropropylmethylethyl phosphate,
Hexafluoroisopropylmethylethyl phosphate, heptafluorobutylmethylethyl phosphate, trifluoroethylmethylpropyl phosphate, pentafluoropropylmethylpropyl phosphate, hexafluoroisopropylmethylpropyl phosphate, heptafluorobutylmethylpropyl phosphate, phosphoric acid Trifluoroethylmethylbutyl, pentafluoropropylmethylbutylphosphate, hexafluoroisopropylmethylbutylphosphate, heptafluorobutylmethylbutylphosphate, trifluoroethyldiethylphosphate, pentafluoropropyldiethylphosphate, hexafluoroisopropyldiethylphosphate , Heptafluorobutyldiethyl phosphate, trifluoroethylethylpropyl phosphate, pentafluoropropylethylpropyl phosphate, phosphoric acid Hexafluorobutene isopropyl ethylpropyl, phosphoric acid heptafluorobutyl ethylpropyl,
Trifluoroethylethyl butyl phosphate, pentafluoropropylethylbutyl phosphate, hexafluoroisopropylethylbutyl phosphate, heptafluorobutylethylbutyl phosphate, trifluoroethyldipropyl phosphate, pentafluoropropyldipropyl phosphate, phosphoric acid Hexafluoroisopropyldipropyl, heptafluorobutyldipropyl phosphate, trifluoroethylpropylbutyl phosphate, pentafluoropropylpropylbutyl phosphate, hexafluoroisopropylpropylbutyl phosphate, heptafluorobutylpropylbutyl phosphate,
Examples thereof include trifluoroethyl dibutyl phosphate, pentafluoropropyl dibutyl phosphate, hexafluoroisopropyl dibutyl phosphate, heptafluorobutyl dibutyl phosphate and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Among them, trifluoroethyl dimethyl phosphate, pentafluoropropyl dimethyl phosphate, trifluoroethyl methyl ethyl phosphate, and pentafluorophosphate can be obtained because of their high flame retardancy, high electrical conductivity and electrochemical stability. Propylmethylethyl,
Trifluoroethylmethylpropyl phosphate and pentafluoropropylmethylpropyl phosphate are preferred, and trifluoroethyldimethylphosphate and pentafluoropropyldimethylphosphate are particularly preferred.

【0023】式(II)において、R4、R5及びR6は、
それぞれ独立して、炭素数1〜4の直鎖状又は分枝状の
アルキル基であるが、アルキル基の具体例としては、メ
チル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基及びブ
チル基を挙げることができる。難燃性を発現する効果の
点からはメチル基が好ましく、電気化学的な安定性の観
点からは、エチル基、プロピル基、イソプロピル基およ
びブチル基が好ましい。
In the formula (II), R 4 , R 5 and R 6 are
Each is independently a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group and a butyl group. Can be. A methyl group is preferable from the viewpoint of the effect of exhibiting flame retardancy, and an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and a butyl group are preferable from the viewpoint of electrochemical stability.

【0024】そして、式(II)の鎖状リン酸エステルの
具体例としては、例えばリン酸トリメチル、リン酸トリ
エチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル、リン
酸ジメチルエチル、リン酸ジメチルプロピル、リン酸ジ
メチルイソプロピル、リン酸ジメチルブチル、リン酸メ
チルジエチル、リン酸ジエチルプロピル、リン酸ジエチ
ルブチル、リン酸ジプロピルエチル、リン酸ジプロピル
ブチル、リン酸ジブチルエチル、リン酸ジブチルプロピ
ル、リン酸エチルプロピルブチル等が挙げられる。これ
らは単独で、又は2種以上混合して用いることもでき
る。これらの中では、リン酸トリメチル、リン酸トリエ
チル、リン酸ジメチルエチル、リン酸ジメチルプロピル
が好ましい。
Specific examples of the linear phosphate ester of the formula (II) include, for example, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tripropyl phosphate, tributyl phosphate, dimethylethyl phosphate, dimethylpropyl phosphate, phosphorus Dimethyl isopropyl phosphate, dimethyl butyl phosphate, methyl diethyl phosphate, diethyl propyl phosphate, diethyl butyl phosphate, dipropyl ethyl phosphate, dipropyl butyl phosphate, dibutyl ethyl phosphate, dibutyl propyl phosphate, ethyl propyl phosphate Butyl and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, dimethylethyl phosphate, and dimethylpropyl phosphate are preferred.

【0025】式(I)において、R1は炭素数2〜8の
直鎖状又は分枝状のアルキレン基であり、その具体例と
しては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プ
ロピレン基、テトラメチレン基、ブチレン基、1,1−
ジメチルエチレン基、ペンタメチレン基、1,1,2−
トリメチルエチレン基、ヘキサメチレン基、テトラメチ
ルエチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基等
が挙げられる。これらの中、エチレン基が好ましい。
In the formula (I), R 1 is a linear or branched alkylene group having 2 to 8 carbon atoms, and specific examples thereof include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a propylene group and a tetraalkylene group. Methylene group, butylene group, 1,1-
Dimethylethylene group, pentamethylene group, 1,1,2-
Examples include a trimethylethylene group, a hexamethylene group, a tetramethylethylene group, a heptamethylene group, and an octamethylene group. Of these, an ethylene group is preferred.

【0026】また、R8は炭素数1〜4のアルキル基で
あるが、その具体例としては、メチル基、エチル基、プ
ロピル基、ブチル基が挙げられる。これらの中、難燃性
及び導電率が優れていることから、メチル基、エチル基
が好ましい。
R 8 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and a butyl group. Among these, a methyl group and an ethyl group are preferred because of excellent flame retardancy and electrical conductivity.

【0027】そして、式(III)の環状リン酸エステル
の具体例としては、リン酸エチレンメチル、リン酸エチ
レンエチル、リン酸エチレン−n−プロピル、リン酸エ
チレンイソプロピル、リン酸エチレン−n−ブチル、リ
ン酸エチレン−s−ブチル、リン酸エチレン−t−ブチ
ル、リン酸プロピレンメチル、リン酸プロピレンエチ
ル、リン酸プロピレン−n−プロピル、リン酸プロピレ
ンイソプロピル、リン酸プロピレン−n−ブチル、リン
酸プロピレン−s−ブチル、リン酸プロピレン−t−ブ
チル、リン酸トリメチレンメチル、リン酸トリメチレン
エチル、リン酸トリメチレン−n−プロピル、リン酸ト
リメチレンイソプロピル、リン酸トリメチレン−n−ブ
チル、リン酸トリメチレン−s−ブチル、リン酸トリメ
チレン−t−ブチル、リン酸ブチレンメチル、リン酸ブ
チレンエチル、リン酸ブチレン−n−プロピル、リン酸
ブチレンイソプロピル、リン酸ブチレン−n−ブチル、
リン酸ブチレン−s−ブチル、リン酸ブチレン−t−ブ
チル、リン酸イソブチレンメチル、リン酸イソブチレン
エチル、リン酸イソブチレン−n−ブチル、リン酸イソ
ブチレン−s−ブチル、リン酸イソブチレン−t−ブチ
ル、リン酸テトラメチレンメチル、リン酸テトラメチレ
ンエチル、リン酸テトラメチレン−n−プロピル、リン
酸テトラメチレンイソプロピル、リン酸テトラメチレン
−n−ブチル、リン酸テトラメチレン−s−ブチル、リ
ン酸テトラメチレン−t−ブチル、リン酸ペンタメチレ
ンメチル、リン酸ペンタメチレンエチル、リン酸ペンタ
メチレン−n−プロピル、リン酸ペンタメチレンイソプ
ロピル、リン酸ペンタメチレン−n−ブチル、リン酸ペ
ンタメチレン−s−ブチル、リン酸ペンタメチレン−t
−ブチル、リン酸トリメチルエチレンメチル、リン酸ト
リメチルエチレンエチル、リン酸トリメチルエチレン−
n−プロピル、リン酸トリメチルエチレンイソプロピ
ル、リン酸トリメチルエチレン−n−ブチル、リン酸ト
リメチルエチレン−s−ブチル、リン酸トリメチルエチ
レン−t−ブチル、リン酸ヘキサメチレンメチル、リン
酸ヘキサメチレンエチル、リン酸ヘキサメチレン−n−
プロピル、リン酸ヘキサメチレンイソプロピル、リン酸
ヘキサメチレン−n−ブチル、リン酸ヘキサメチレン−
s−ブチル、リン酸ヘキサメチレン−t−ブチル、リン
酸テトラメチルエチレンメチル、リン酸テトラメチルエ
チレンエチル、リン酸テトラメチルエチレン−n−プロ
ピル、リン酸テトラメチルエチレンイソプロピル、リン
酸テトラメチルエチレン−n−ブチル、リン酸テトラメ
チルエチレン−s−ブチル、リン酸テトラメチルエチレ
ン−t−ブチル、リン酸ヘプタメチレンメチル、リン酸
ヘプタメチレンエチル、リン酸ヘプタメチレン−n−プ
ロピル、リン酸ヘプタメチレンイソプロピル、リン酸ヘ
プタメチレン−n−ブチル、リン酸ヘプタメチレン−s
−ブチル、リン酸ヘプタメチレン−t−ブチル、リン酸
オクタメチレンメチル、リン酸オクタメチレンエチル、
リン酸オクタメチレン−n−プロピル、リン酸オクタメ
チレンイソプロピル、リン酸オクタメチレン−n−ブチ
ル、リン酸オクタメチレン−s−ブチル、リン酸オクタ
メチレン−t−ブチル等が挙げられる。中でも、リン酸
エチレンメチル、リン酸エチレンエチルが好ましい。
Specific examples of the cyclic phosphate of the formula (III) include ethylene methyl phosphate, ethylene ethyl phosphate, ethylene-n-propyl phosphate, ethylene isopropyl phosphate, and ethylene-n-butyl phosphate. , Ethylene-s-butyl phosphate, ethylene-t-butyl phosphate, propylene methyl phosphate, propylene ethyl phosphate, propylene-n-propyl phosphate, propylene isopropyl phosphate, propylene-n-butyl phosphate, phosphoric acid Propylene-s-butyl, propylene-t-butyl phosphate, trimethylene methyl phosphate, trimethylene ethyl phosphate, trimethylene-n-propyl phosphate, trimethylene isopropyl phosphate, trimethylene-n-butyl phosphate, phosphoric acid Trimethylene-s-butyl, trimethylene-t-butyl phosphate, Phosphate butylene methyl, butylene ethyl phosphate, butylene phosphate -n- propyl, phosphoric acid butylene isopropyl, butylene phosphate -n- butyl,
Butylene-s-butyl phosphate, butylene-t-butyl phosphate, isobutylene methyl phosphate, isobutylene ethyl phosphate, isobutylene-n-butyl, isobutylene-s-butyl phosphate, isobutylene-t-butyl phosphate, Tetramethylene methyl phosphate, tetramethylene ethyl phosphate, tetramethylene-n-propyl phosphate, tetramethylene isopropyl phosphate, tetramethylene-n-butyl phosphate, tetramethylene-s-butyl phosphate, tetramethylene phosphate t-butyl, pentamethylenemethyl phosphate, pentamethyleneethyl phosphate, pentamethylene-n-propyl, pentamethyleneisopropyl, pentamethylene-n-butyl, pentamethylene-s-butyl, phosphorus Pentamethylene-t
-Butyl, trimethylethylene methyl phosphate, trimethylethylene ethyl phosphate, trimethylethylene phosphate-
n-propyl, trimethylethylene isopropyl phosphate, trimethylethylene-n-butyl phosphate, trimethylethylene-s-butyl phosphate, trimethylethylene-t-butyl phosphate, hexamethylenemethyl phosphate, hexamethyleneethyl phosphate, phosphorus Hexamethylene acid-n-
Propyl, hexamethylene isopropyl phosphate, hexamethylene-n-butyl, hexamethylene phosphate
s-butyl, hexamethylene-t-butyl phosphate, tetramethylethylene methyl phosphate, tetramethylethylene ethyl phosphate, tetramethylethylene-n-propyl phosphate, tetramethylethylene isopropyl phosphate, tetramethylethylene phosphate n-butyl, tetramethylethylene-s-butyl phosphate, tetramethylethylene-t-butyl phosphate, heptamethylenemethyl phosphate, heptamethyleneethyl phosphate, heptamethylene-n-propyl phosphate, heptamethyleneisopropyl phosphate , Heptamethylene-n-butyl phosphate, heptamethylene-s phosphate
-Butyl, heptamethylene-t-butyl phosphate, octamethylenemethyl phosphate, octamethyleneethyl phosphate,
Octamethylene-n-propyl phosphate, octamethylene-isopropyl phosphate, octamethylene-n-butyl phosphate, octamethylene-s-butyl phosphate, octamethylene-t-butyl phosphate, and the like. Among them, ethylene methyl phosphate and ethylene ethyl phosphate are preferable.

【0028】炭酸エステルとしては、炭酸エチレン、炭
酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ジメチル、炭酸エチ
ルメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジプロピル、炭酸ジイソ
プロピル、炭酸メチルプロピル、炭酸エチルプロピル、
炭酸エチルイソプロピル等が挙げられる。これらは単独
で、又は2種以上混合して用いることができる。これら
の中でも炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチ
ル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチルが好ましい。
Examples of the carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, diisopropyl carbonate, methylpropyl carbonate, ethylpropyl carbonate,
Ethyl isopropyl carbonate and the like can be mentioned. These can be used alone or in combination of two or more. Among them, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate are preferred.

【0029】有機溶媒中における各成分の割合は、
(a)成分、(b)成分及び(c)成分の合計量に対し
て、(a)成分:10〜90容量%、好ましくは15〜
80容量%、更に好ましくは20〜70容量%、(b)
成分:0〜40容量%(0を含まない)、好ましくは0
〜35容量%(0を含まない)、更に好ましくは0〜3
0容量%(0を含まない)、(c)成分:10〜90容
量%、好ましくは20〜85容量%、更に好ましくは3
0〜80容量%である。
The ratio of each component in the organic solvent is as follows:
Component (a): 10 to 90% by volume, preferably 15 to 90% by volume based on the total amount of component (a), component (b) and component (c).
80% by volume, more preferably 20 to 70% by volume, (b)
Ingredient: 0 to 40% by volume (excluding 0), preferably 0
~ 35% by volume (not including 0), more preferably 0-3
0% by volume (not including 0), component (c): 10 to 90% by volume, preferably 20 to 85% by volume, more preferably 3%
0 to 80% by volume.

【0030】なお、上記の容量比において、各成分の体
積としては、すなわち25℃で測定した値を用いる。ま
た、炭酸エチレンのように室温で固体のものは、融点ま
で加熱して溶融状態で測定した値を用いる。
In the above-mentioned volume ratio, the value measured at 25 ° C. is used as the volume of each component. In the case of a solid such as ethylene carbonate at room temperature, a value measured in a molten state by heating to a melting point is used.

【0031】上記の(a)、(b)及び(c)成分に加
えて、本発明の特徴を損なわない範囲で、リチウム二次
電池用電解液用として従来から知られているその他の有
機溶媒を、混合して用いることもできる。
In addition to the above components (a), (b) and (c), other organic solvents conventionally known as electrolytes for lithium secondary batteries as long as the characteristics of the present invention are not impaired. Can also be used as a mixture.

【0032】本発明に係わる溶質のリチウム塩として
は、LiPF6、LiBF4の無機酸リチウム塩又は前記
の一般式(IV):
The lithium salt of the solute according to the present invention includes lithium inorganic acid salts of LiPF 6 and LiBF 4 or the above-mentioned general formula (IV):

【0033】[0033]

【化9】 Embedded image

【0034】(式中、m及びnは、それぞれ独立して、
1〜4の整数を示す)で示される有機酸リチウム塩を用
いることが好ましい。
(Wherein m and n are each independently:
It is preferable to use an organic acid lithium salt represented by the following formula:

【0035】一般式(IV)で示される有機酸リチウム塩
としては、LiN(SO2CF32、LiN(SO22
52、LiN(SO2372、LiN(SO24
92、LiN(SO2CF3)・(SO225)、Li
N(SO2CF3)・(SO2 37)、LiN(SO2
3)・(SO249)、LiN(SO225)・
(SO237)、LiN(SO225)・(SO24
9)、LiN(SO237)・(SO249)など
が挙げられる。これらの中、LiN(SO2CF3 2
LiN(SO2252、LiN(SO2CF3)・(S
249)が好ましい。
An organic acid lithium salt represented by the general formula (IV)
As LiN (SOTwoCFThree)Two, LiN (SOTwoCTwo
FFive)Two, LiN (SOTwoCThreeF7)Two, LiN (SOTwoCFourF
9)Two, LiN (SOTwoCFThree) ・ (SOTwoCTwoFFive), Li
N (SOTwoCFThree) ・ (SOTwoC ThreeF7), LiN (SOTwoC
FThree) ・ (SOTwoCFourF9), LiN (SOTwoCTwoFFive) ・
(SOTwoCThreeF7), LiN (SOTwoCTwoFFive) ・ (SOTwoCFour
F9), LiN (SOTwoCThreeF7) ・ (SOTwoCFourF9)Such
Is mentioned. Among them, LiN (SOTwoCFThree) Two,
LiN (SOTwoCTwoFFive)Two, LiN (SOTwoCFThree) ・ (S
OTwoCFourF9Is preferred.

【0036】本発明の電解液において、LiPF6、L
iBF4の無機酸リチウム塩;又は前記式(IV)で示さ
れる有機酸リチウム塩が、該リン酸エステルを含む混合
溶媒に溶解して用いることにより、難燃性を維持し、高
い導電率と電気化学的に優れた電解液を得るとともに、
充放電容量及び充放電サイクル特性に優れた電池を得る
ことができる。
In the electrolyte of the present invention, LiPF 6 , L
The inorganic acid lithium salt of iBF 4 ; or the organic acid lithium salt represented by the formula (IV) is dissolved in a mixed solvent containing the phosphoric acid ester to be used, thereby maintaining flame retardancy and achieving high electrical conductivity. Along with obtaining an electrochemically superior electrolyte,
A battery having excellent charge / discharge capacity and charge / discharge cycle characteristics can be obtained.

【0037】また、該リチウム塩は、電解液の高い導電
率を得るために、電解液中の溶質濃度が、通常、0.5
〜2mol/dm3、好ましくは0.5〜1.5mol/dm3となる
ように使用される。
In order to obtain a high conductivity of the electrolyte, the concentration of the solute in the electrolyte is usually 0.5%.
22 mol / dm 3 , preferably 0.5 to 1.5 mol / dm 3 .

【0038】(リチウム二次電池)本発明のリチウム二
次電池は、上記の電解液と、負極及び正極を含んで構成
される。
(Lithium Secondary Battery) The lithium secondary battery of the present invention comprises the above-mentioned electrolytic solution, a negative electrode and a positive electrode.

【0039】電池を構成する負極材料としては、リチウ
ムを吸蔵・放出可能な炭素質物;リチウム金属;及びリ
チウムとアルミニウム、スズ、亜鉛、銀、鉛等の金属と
の合金等を用いることができる。該炭素質物としては、
例えば黒鉛、難黒鉛化性炭素及び非晶質炭素;並びにこ
れらの中間の層状構造を示すメソフェーズのもの等が例
示される。これらの負極材料は、単独で、又は2種類以
上混合して用いることができる。
As the negative electrode material constituting the battery, a carbonaceous substance capable of occluding and releasing lithium; lithium metal; and an alloy of lithium with a metal such as aluminum, tin, zinc, silver, and lead can be used. As the carbonaceous material,
Examples thereof include graphite, non-graphitizable carbon, and amorphous carbon; and those having a mesophase exhibiting an intermediate layer structure. These negative electrode materials can be used alone or in combination of two or more.

【0040】負極は、シート電極、ベレット電極等、任
意の形状に形成できる。シート電極は、例えば必要に応
じて結着剤及び導電剤とともに混合した後、集電体に塗
布して形成される。ペレット電極は、例えばプレス成形
によって形成される。
The negative electrode can be formed in any shape such as a sheet electrode and a bellet electrode. The sheet electrode is formed by, for example, mixing with a binder and a conductive agent as necessary, and then coating the current collector. The pellet electrode is formed by, for example, press molding.

【0041】電池を構成する正極材料としては、リチウ
ムを吸蔵・放出可能な、リチウムマンガン酸化物、リチ
ウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物等のリチ
ウム遷移金属複合酸化物材料が使用可能である。これら
は単独で、又は2種以上を混合して用いることができ
る。
As the positive electrode material constituting the battery, a lithium transition metal composite oxide material such as lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide or the like which can insert and extract lithium can be used. These can be used alone or in combination of two or more.

【0042】正極の形状は、特に限定されるものではな
く、例えば、シート電極及びペレット電極が使用可能で
ある。これらは、負極について示したのと同様にして、
形成される。
The shape of the positive electrode is not particularly limited, and for example, a sheet electrode and a pellet electrode can be used. These are similar to those shown for the negative electrode,
It is formed.

【0043】本発明のリチウム二次電池には、上記の電
解液、負極及び正極のほかに、電池を構成するための、
負極用集電体、正極用集電体、セパレータ等を配設する
ことができる。
The lithium secondary battery of the present invention includes, in addition to the above-described electrolyte solution, negative electrode and positive electrode,
A current collector for a negative electrode, a current collector for a positive electrode, a separator, and the like can be provided.

【0044】負極用集電体の材質は、銅、ニッケル、ス
テンレス等の金属が使用され、これらの中で、薄膜に加
工しやすいという点とコストの点から銅箔が好ましい。
As the material of the current collector for the negative electrode, metals such as copper, nickel, and stainless steel are used, and among these, copper foil is preferred from the viewpoint of easy processing into a thin film and cost.

【0045】正極集電体の材質は、アルミニウム、チタ
ン、タンタル等の金属又はその合金が用いられる。これ
らの中で、特にアルミニウム又はその合金が、軽量であ
り、エネルギー密度の点で好ましい。
As the material of the positive electrode current collector, a metal such as aluminum, titanium, and tantalum or an alloy thereof is used. Among these, aluminum or an alloy thereof is particularly preferable in terms of light weight and energy density.

【0046】セパレータとしては、ポリエチレン、ポリ
プロピレン等のポリオレフィンを原料とする多孔性シー
ト又は不織布等が使用可能であり、本発明の電解液を含
浸して用いられる。
As the separator, a porous sheet or a nonwoven fabric made of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene can be used. The separator is impregnated with the electrolytic solution of the present invention.

【0047】電池は、これらのシート電極とセパレータ
をスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極
とセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシ
リンダータイプ、ペレット電極とセパレータを積層した
コインタイプ等、公知の形状にすることが可能である。
The battery has a known shape such as a cylinder type in which the sheet electrode and the separator are formed in a spiral shape, a cylinder type having an inside-out structure in which the pellet electrode and the separator are combined, and a coin type in which the pellet electrode and the separator are laminated. It is possible.

【0048】[0048]

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明する。本発明はその要旨を超えない限り、これらの実
施例に制約されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The present invention is not limited to these embodiments unless it exceeds the gist.

【0049】なお、電解液の性能及び電池性能は、以下
の方法で評価した。
The performance of the electrolyte and the battery performance were evaluated by the following methods.

【0050】1.電解液の自己消火性評価:幅15mm、
長さ300mm、厚さ0.19mmの短冊状のガラス繊維ろ
紙を電解液の入ったビーカーに10分間以上浸して電解
液をガラス繊維ろ紙に充分に含浸させた。次に、ガラス
繊維ろ紙に付着した過剰の電解液をビーカーの縁で除い
た後、ガラス繊維ろ紙の一端をクリップで挟み垂直に吊
した。この下端よりライター類の小ガス炎で約3秒間加
熱し、火源を取り除いた状態での自己消火性の有無及び
消火するまでの時間を測定した。
1. Self-extinguishing property evaluation of electrolyte solution: width 15 mm,
A strip of glass fiber filter paper having a length of 300 mm and a thickness of 0.19 mm was immersed in a beaker containing an electrolyte for 10 minutes or more to sufficiently impregnate the glass fiber filter with the electrolyte. Next, after removing excess electrolyte adhering to the glass fiber filter paper at the edge of the beaker, one end of the glass fiber filter paper was hung vertically with a clip. The lower end was heated with a small gas flame of a lighter for about 3 seconds, and the presence or absence of self-extinguishing property with the fire source removed and the time to extinguish the fire were measured.

【0051】2.電解液の導電率の測定:東亜電波工業
(株)製の導電率計CM−30S及び電導度セルCG−
511Bを用いて、25℃における導電率を測定した。
2. Measurement of conductivity of electrolyte: conductivity meter CM-30S and conductivity cell CG- manufactured by Toa Denpa Kogyo KK
The conductivity at 25 ° C. was measured using 511B.

【0052】3.充放電サイクル特性の測定: 1)試験セルA:電解液及び負極を評価するために、下
記のようにして、コイン型電池である試験セルAを作製
した。すなわち、活物質である後述の炭素材料と、結着
剤であるフッ素樹脂とを、重量比90:10の比率で混
合し、これをN−メチルピロリドンに分散させてスラリ
ーとした後、集電体として用いる銅箔に塗布して乾燥す
ることにより、直径12.5mmの作用極を作製した。対
極としては、直径12.5mm、厚さ1.0mmのリチウム
金属シートを用いた。次いで、正極端子を兼ねたステン
レスケース内に、作用極と対極とを、電解液を含浸した
多孔性ポリプロピレンフィルムのセパレータを介して重
ねて収容し、ポリプロピレン製ガスケットを介して、負
極端子を兼ねるステンレス製封口板で密封して、直径2
0mm、厚さ1.6mmのコイン型電池を作製した。
3. Measurement of charge / discharge cycle characteristics: 1) Test cell A: In order to evaluate the electrolytic solution and the negative electrode, a test cell A as a coin-type battery was prepared as described below. That is, a carbon material described below, which is an active material, and a fluororesin, which is a binder, are mixed at a weight ratio of 90:10, and this is dispersed in N-methylpyrrolidone to form a slurry. A working electrode having a diameter of 12.5 mm was prepared by applying the coating to a copper foil used as a body and drying the coating. As a counter electrode, a lithium metal sheet having a diameter of 12.5 mm and a thickness of 1.0 mm was used. Next, the working electrode and the counter electrode are accommodated in a stainless steel case also serving as the positive electrode terminal, with the working electrode and the counter electrode stacked one on top of the other through a porous polypropylene film separator impregnated with an electrolytic solution, and the stainless steel serving as the negative electrode terminal is also interposed via a polypropylene gasket. Seal with a sealing plate, diameter 2
A coin-type battery having a thickness of 0 mm and a thickness of 1.6 mm was manufactured.

【0053】上記のようにして作製したコイン型電池を
用いて、0〜1.5Vまでの電圧範囲で、0.2mA/cm2
の電流密度による充放電によって、充放電サイクル特性
の測定を行った。電池容量としては、5サイクル後の放
電容量(脱ドープ容量)を求めた。
Using the coin-type battery manufactured as described above, a voltage of 0.2 mA / cm 2 in a voltage range of 0 to 1.5 V.
The charge / discharge cycle characteristics were measured by charging / discharging using the current density of the sample. As the battery capacity, the discharge capacity (dedoping capacity) after 5 cycles was determined.

【0054】2)試験セルB:電解液及び正極を評価す
るために、下記のようにして、コイン型電池である試験
セルBを作製した。すなわち、正極活物質としてリチウ
ムマンガン複合酸化物(LiMn24)を用い、該酸化
物と、導電剤であるアセチレンブラックと、結着剤であ
るフッ素樹脂とを、重量比で90:5:5で混合し、こ
れをN−メチルピロリドンに分散させてスラリーとした
ものを、正極集電体としてのアルミニウム箔に塗布・乾
燥した後、直径12.5mmの円板状に打ち抜いて、正極
を作製した。負極としては、直径12.5mm、厚さ1.
0mmのリチウム金属シートを用いた。次いで、正極端子
を兼ねたステンレスケース内に、正極と負極とを、電解
液を含浸した多孔性ポリプロピレンフィルムのセパレー
タを介して重ねて収容し、ポリプロピレン製ガスケット
を介して負極端子を兼ねるステンレス製封口板で密封し
て、直径20mm、厚さ1.6mmのコイン型電池を作製し
た。
2) Test cell B: In order to evaluate the electrolytic solution and the positive electrode, a test cell B as a coin-type battery was prepared as follows. That is, a lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) was used as a positive electrode active material, and the oxide, acetylene black as a conductive agent, and fluororesin as a binder were mixed in a weight ratio of 90: 5: 5 and dispersed in N-methylpyrrolidone to form a slurry, coated and dried on an aluminum foil as a positive electrode current collector, and then punched into a 12.5 mm diameter disk to form a positive electrode. Produced. The negative electrode has a diameter of 12.5 mm and a thickness of 1.
A 0 mm lithium metal sheet was used. Next, in a stainless steel case also serving as a positive electrode terminal, the positive electrode and the negative electrode are stacked and accommodated via a separator made of a porous polypropylene film impregnated with an electrolytic solution, and a stainless steel seal serving also as a negative electrode terminal is provided via a polypropylene gasket. It sealed with the board and produced the coin-shaped battery of diameter 20mm and thickness 1.6mm.

【0055】上記のようにして作製したコイン型電池を
用い、4.3〜3.5Vの電圧範囲で、0.6mA/cm2
電流密度による充放電サイクルによって、充放電サイク
ル特性の測定を行った。電池容量としては、初期20サ
イクルの平均値(放電容量)を求めた。
Using the coin-type battery manufactured as described above, the charge / discharge cycle characteristics were measured by a charge / discharge cycle at a current density of 0.6 mA / cm 2 in a voltage range of 4.3 to 3.5 V. went. As the battery capacity, an average value (discharge capacity) in the initial 20 cycles was obtained.

【0056】実施例1〜12及び比較例1〜2 表1に示す混合溶媒に表1に示す溶質を溶解して、溶質
濃度が1mol/dm3の電解液を調製した。この電解液を用
いて、自己消火性(難燃性)、導電率及び作用極に非晶
質炭素を用いたコイン型電池(試験セルA)の充放電容
量を測定した。その結果を表1に示す。また、実施例1
の電解液を用いて作製したコイン型電池の初回充放電曲
線及びサイクル特性の結果を図1及び図2に示す。
Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2 The solutes shown in Table 1 were dissolved in the mixed solvents shown in Table 1 to prepare an electrolyte having a solute concentration of 1 mol / dm 3 . Using this electrolytic solution, the self-extinguishing property (flame retardancy), the electrical conductivity, and the charge / discharge capacity of a coin-type battery (test cell A) using amorphous carbon for the working electrode were measured. Table 1 shows the results. Example 1
1 and 2 show the results of the initial charge / discharge curve and cycle characteristics of the coin-type battery manufactured using the electrolyte solution of FIG.

【0057】実施例13〜15及び比較例3 表1に示す混合溶媒に表1に示す溶質を溶解して、溶質
濃度が1mol/dm3の電解液を調製し、作用極に天然黒鉛
を用いた他は実施例1と同様にしてコイン型電池(試験
セルA)を作製し、電解液の自己消火性(難燃性)、導
電率及び電池の充放電容量を測定した。その結果を表1
に示す。また、実施例13の電解液を用いて作製したコ
イン型電池の初回充放電曲線とサイクル特性の結果を図
3及び図4に示す。
Examples 13 to 15 and Comparative Example 3 A solute shown in Table 1 was dissolved in a mixed solvent shown in Table 1 to prepare an electrolyte having a solute concentration of 1 mol / dm 3 , and natural graphite was used as a working electrode. Except for this, a coin-type battery (test cell A) was produced in the same manner as in Example 1, and the self-extinguishing property (flame retardancy) of the electrolytic solution, the conductivity, and the charge / discharge capacity of the battery were measured. Table 1 shows the results.
Shown in 3 and 4 show the results of the initial charge / discharge curve and cycle characteristics of the coin-type battery manufactured using the electrolyte solution of Example 13.

【0058】[0058]

【表1】 [Table 1]

【0059】表1から明らかなように、本発明の電解液
は、本発明のリン酸エステルを含有しない比較例の電解
液に比べて優れた難燃性を有するとともに、リン酸トリ
メチルを配合した電解液が、黒鉛電極において放電容量
が得られなかったのに対して優れた放電容量が得られ
た。
As is clear from Table 1, the electrolytic solution of the present invention has excellent flame retardancy as compared with the electrolytic solution of the comparative example not containing the phosphate ester of the present invention, and was mixed with trimethyl phosphate. In the case of the electrolytic solution, a discharge capacity was not obtained in the graphite electrode, but an excellent discharge capacity was obtained.

【0060】実施例16〜17 表2に示す混合溶媒に溶質としてのLiPF6を溶解し
て、溶質濃度が1mol/dm3の電解液を調製した。この電
解液を用いて、自己消火性(難燃性)、導電率及び上記
のコイン型電池(試験セルB)の充放電容量を測定し
た。その結果を表2に示す。また、実施例14の電解液
を用いて作製したコイン型電池の初回充放電曲線及びサ
イクル特性の結果を図5及び図6に示す。
Examples 16 to 17 LiPF 6 as a solute was dissolved in a mixed solvent shown in Table 2 to prepare an electrolyte having a solute concentration of 1 mol / dm 3 . Using this electrolytic solution, the self-extinguishing property (flame retardancy), the electrical conductivity, and the charge / discharge capacity of the coin-type battery (test cell B) were measured. Table 2 shows the results. 5 and 6 show the results of the initial charge / discharge curve and the cycle characteristics of the coin-type battery manufactured using the electrolyte solution of Example 14.

【0061】[0061]

【表2】 [Table 2]

【0062】なお、表中の略号は下記のとおりである。 LiBETI :LiN(SO2252 TFEDMP :リン酸トリフルオロエチルジメチル PFPDMP :リン酸ペンタフルオロプロピルジメ
チル EDMP :リン酸ジメチルエチル PrDMP :リン酸ジメチルプロピル MEP :リン酸エチレンメチル EEP :リン酸エチレンエチル TMP :リン酸トリメチル EC :炭酸エチレン PC :炭酸プロピレン DMC :炭酸ジメチル DEC :炭酸ジエチル
The abbreviations in the table are as follows. LiBETI: LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 TFEDMP: trifluoroethyl dimethyl phosphate PFPDMP: pentafluoropropyl dimethyl phosphate EDMP: dimethyl ethyl phosphate PrDMP: dimethyl propyl phosphate MEP: ethylene methyl phosphate EEP: phosphoric acid Ethylene ethyl TMP: Trimethyl phosphate EC: Ethylene carbonate PC: Propylene carbonate DMC: Dimethyl carbonate DEC: Diethyl carbonate

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明のリチウム二次電池用電解液は、
良好な充放電サイクル特性が得られるとともに、難燃性
(自己消火性)を有し、毒性がなく、安全性、信頼性も
高い等、本発明は優れた特有の効果を奏する。
The electrolytic solution for a lithium secondary battery of the present invention comprises:
The present invention has excellent unique effects such as good charge / discharge cycle characteristics, flame retardancy (self-extinguishing properties), no toxicity, high safety and high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1で調製した電解液を用いて作製したコ
イン型電池(試験セルA)の初回充放電曲線を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing an initial charge / discharge curve of a coin-type battery (test cell A) produced using the electrolytic solution prepared in Example 1.

【図2】実施例1で調製した電解液を用いて作製したコ
イン型電池(試験セルA)のサイクル特性を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing the cycle characteristics of a coin-type battery (test cell A) manufactured using the electrolytic solution prepared in Example 1.

【図3】実施例13で調製した電解液を用いて作製した
コイン型電池(試験セルA)の初回充放電曲線を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing an initial charge / discharge curve of a coin-type battery (test cell A) manufactured using the electrolytic solution prepared in Example 13.

【図4】実施例13で調製した電解液を用いて作製した
コイン型電池(試験セルA)のサイクル特性を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing the cycle characteristics of a coin-type battery (test cell A) manufactured using the electrolytic solution prepared in Example 13.

【図5】実施例14で調製した電解液を用いて作製した
コイン型電池(試験セルB)の初回充放電曲線を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing an initial charge / discharge curve of a coin-type battery (test cell B) produced using the electrolytic solution prepared in Example 14.

【図6】実施例14で調製した電解液を用いて作製した
コイン型電池(試験セルB)のサイクル特性を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing the cycle characteristics of a coin-type battery (test cell B) manufactured using the electrolytic solution prepared in Example 14.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小湊 あさを 茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目3番1号 三菱化学株式会社筑波研究所内 (72)発明者 石垣 憲一 茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目3番1号 三菱化学株式会社筑波研究所内 (72)発明者 粕谷 重明 茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目3番1号 三菱化学株式会社筑波研究所内 Fターム(参考) 5H029 AJ05 AJ12 AK03 AK19 AL06 AL07 AL08 AL12 AL18 AM02 AM03 AM05 AM07 CJ08 HJ02 HJ07  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Asato Kominato 8-3-1 Chuo, Ami-cho, Inashiki-gun, Ibaraki Prefecture Within the Tsukuba Research Laboratory, Mitsubishi Chemical Corporation (72) Inventor Kenichi Ishigaki Chuo-Hachi, Ami-cho, Inashiki-gun, Ibaraki Prefecture No.3-1, Mitsubishi Tsukuba Research Laboratory (72) Inventor Shigeaki Kasuya 8-3-1, Chuo, Ami-cho, Inashiki-gun, Ibaraki Pref. AL07 AL08 AL12 AL18 AM02 AM03 AM05 AM07 CJ08 HJ02 HJ07

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウム塩が、一般式(I): 【化1】 (式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基を表し、R2
炭素数1〜4のアルキル基又はフッ素置換アルキル基を
表し、R3は炭素数1〜4のフッ素置換アルキル基を表
す)で示されるリン酸エステルを含む有機溶媒に、溶解
されてなることを特徴とするリチウム二次電池用電解
液。
The lithium salt is represented by the general formula (I): (Wherein, R 1 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a fluorine-substituted alkyl group, and R 3 represents a fluorine-substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Which is dissolved in an organic solvent containing a phosphoric acid ester represented by the following formula:
【請求項2】 有機溶媒が、(a)成分、(b)成分及
び(c)成分の合計量に対して、(a)前記の一般式
(I)で示されるリン酸エステル10〜90容量%と、
(b)一般式(II): 【化2】 (式中、R4、R5及びR6は、それぞれ独立して、炭素
数1〜4のアルキル基を表す)で示される鎖状リン酸エ
ステル;及び/又は一般式(III): 【化3】 (式中、R7は炭素数2〜8のアルキレン基を表し、R8
は炭素数1〜4のアルキル基を表す)で示される環状リ
ン酸エステル40容量%以下と、(c)炭酸エステル1
0〜90容量%とを含む混合溶媒である、請求項1に記
載のリチウム二次電池用電解液。
2. The organic solvent is used in an amount of 10 to 90 volumes of (a) the phosphoric ester represented by the general formula (I) based on the total amount of the components (a), (b) and (c). %When,
(B) General formula (II): (Wherein R 4 , R 5 and R 6 each independently represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms); and / or a general formula (III): 3] (Wherein, R 7 represents an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms, R 8
Represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms), and (c) carbonate ester 1
The electrolyte solution for a lithium secondary battery according to claim 1, which is a mixed solvent containing 0 to 90% by volume.
【請求項3】 前記の(b)成分が、リン酸トリメチ
ル、リン酸トリエチル、リン酸ジメチルエチル、リン酸
ジメチルプロピル、リン酸エチレンメチル及びリン酸エ
チレンエチルからなる群より選ばれる少なくとも1種で
あることを特徴とする請求項2に記載のリチウム二次電
池用電解液。
3. The component (b) is at least one selected from the group consisting of trimethyl phosphate, triethyl phosphate, dimethylethyl phosphate, dimethylpropyl phosphate, ethylene methyl phosphate and ethylene ethyl phosphate. The electrolytic solution for a lithium secondary battery according to claim 2, wherein
【請求項4】 前記の一般式(I)で示されるリン酸エ
ステルが、リン酸トリフルオロエチルジメチル及びリン
酸ペンタフルオロプロピルジメチルからなる群より選ば
れることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記
載のリチウム二次電池用電解液。
4. The method according to claim 1, wherein the phosphate represented by the general formula (I) is selected from the group consisting of trifluoroethyl dimethyl phosphate and pentafluoropropyl dimethyl phosphate. The electrolytic solution for a lithium secondary battery according to claim 1.
【請求項5】 炭酸エステルが、炭酸エチレン、炭酸プ
ロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジ−n−
プロピル、炭酸ジイソプロピル、炭酸メチルエチル、炭
酸メチル−n−プロピル、炭酸メチルイソプロピル、炭
酸エチル−n−プロピル、炭酸エチルイソプロピル及び
炭酸−n−プロピルイソプロピルからなる群より選ばれ
た少なくとも1種である、請求項2〜4のいずれか1項
に記載のリチウム二次電池用電解液。
5. The carbonate ester is ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-carbonate.
Propyl, diisopropyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, ethyl isopropyl carbonate and at least one selected from the group consisting of -n-propyl isopropyl carbonate, The electrolyte for a lithium secondary battery according to claim 2.
【請求項6】 リチウム塩が、LiPF6、LiBF4
は一般式(IV): 【化4】 (式中、m及びnは、それぞれ独立して、1〜4の整数
を表す)で示される有機酸リチウム塩である、請求項1
〜5のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用電解
液。
6. The lithium salt is LiPF 6 , LiBF 4 or the general formula (IV): (Wherein m and n each independently represent an integer of from 1 to 4).
The electrolyte solution for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 リチウムを吸蔵・放出可能な炭素質物又
は化合物;リチウム金属又はリチウム合金から選ばれた
材料を含む負極;リチウムを吸蔵・放出可能な化合物を
含む正極;及び請求項1〜6のいずれか1項に記載の電
解液を含むリチウム二次電池。
7. A carbonaceous substance or compound capable of occluding and releasing lithium; a negative electrode including a material selected from lithium metal or a lithium alloy; a positive electrode including a compound capable of occluding and releasing lithium; A lithium secondary battery comprising the electrolytic solution according to claim 1.
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JP2011049157A (en) * 2009-07-27 2011-03-10 Tosoh F-Tech Inc High purity fluorine-containing phosphate for nonaqueous electrolyte
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