JP2009117372A - 非水電解液二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】サイクル性が向上したリチウム二次電池の作成を可能にする非水電解液を提供す
る。
【解決手段】リチウム塩を含み、かつ下記一般式で表わされる化合物を含有する非水電解
液：
【化１】
Ｒ₁₁−ＣＨ−Ｒ₁₃
｜
Ｒ₁₂

［Ｒ₁₁はアリール基を表わし；Ｒ₁₂は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニ
ル基、アラルキル基、アリール基、あるいは複素環残基を表わす；そしてＲ₁₃は、アラル
キル基、複素環残基、アリール基、メトキシ基、あるいはベンジルオキシ基を表わす］。
【選択図】なし

Description

本発明は高電圧、高容量かつ充放電サイクル特性に優れる非水電解液二次電池に関する
ものである。

リチウムを利用する非水電解液二次電池（リチウム二次電池）はリチウムを可逆的に吸
蔵放出可能な材料を含む正極および負極、リチウム塩を含む非水電解液、およびこれらを
適切に保持、隔離する部材から構成される。リチウムが軽量かつ極めて卑な電位を有する
ため、リチウムまたはリチウム合金を負極とする二次電池は高電圧、高容量という優れた
特徴を有する反面、デンドライトが析出し短絡しやすいという欠点も有していた。負極に
炭素材料を有する電池は、長期にわたって充放電を繰り返した際の容量の低下の度合いが
小さいというサイクル特性の向上は認められるものの、リチウム金属を負極に用いた電池
程の高容量にはほど遠い。一方、非晶質の酸化物もしくはカルコゲン化合物を負極材料に
用いた場合、リチウムの吸蔵量が飛躍的に増大し極めて容量の高い優れた二次電池が得ら
れる。しかしながらこの電池では長期にわたって充放電を繰り返すと、容量の低下がみら
れるという問題があった。長期にわたって充放電を繰り返した際の充放電特性（サイクル
特性）を改良する試みは、様々な観点から検討されている。電解液に特定の化合物を添加
してサイクル特性を向上させる試みも多数検討され、例えば、特許文献１、特許文献２、
特許文献３にはアミン類を添加する事が、特許文献４にはリチウムに対する配位性基を有
する化合物を添加する事が記載されているが、サイクル性の改良効果は十分とは言い難く
、更なる向上が望まれていた。
特開平６−８４５２３号 特開平６−８４５２４号 特開平６−３３３５９５号 特開平５−２３４６１８号

本発明の課題は、リチウム二次電池のサイクル性を向上させることであり、特に、非晶
質の酸化物もしくはカルコゲン化合物を負極材料に用いたリチウム二次電池のサイクル性
を向上させることである。

本発明の課題は、正極、負極、リチウム塩を含む非水電解液からなる非水電解質二次電
池において、電池内に下記一般式（１）で表される化合物を含有させることを特徴とする
非水電解液二次電池により達成された。

一般式（１）においてＲ₁₁はアリール基を、Ｒ₁₂およびＲ₁₃は水素原子、アルキル基、
アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アリール基、もしくは複素環残基を表す。
Ｒ₁₁、Ｒ₁₂、及びＲ₁₃は互いに結合して環を形成しても良い。

本発明の化合物を用いれば容量が高く、充放電繰り返しによる放電容量の低下の少ない
非水電解液二次電池を得ることができる。

本発明の好ましい態様を以下に掲げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
１）正極、負極、リチウム塩を含む非水電解液からなる非水電解質二次電池において、
電池内に下記一般式（１）で表される化合物を含有させることを特徴とする非水電解液二
次電池により達成された。

一般式（１）においてＲ₁₁はアリール基を、Ｒ₁₂およびＲ₁₃は水素原子、アルキル基、
アルケニル基、アルキニル基、アラルキル基、アリール基、もしくは複素環残基を表す。
Ｒ₁₁、Ｒ₁₂、およびＲ₁₃は互いに結合して環を形成しても良い。
２）一般式（１）で表される化合物が下記一般式（２）または（３）で表される化合物
である事を特徴とする項１の非水電解液二次電池。

一般式（２）および（３）においてＲ₂₁は芳香族炭化水素から任意の２乃至６個の水素
原子を除いて得られる２乃至６価残基、Ｒ₃₁およびＲ₃₂は一般式（１）のＲ₁₁と同義であ
り、Ｒ₂₂、Ｒ₂₃、Ｒ₃₃およびＲ₃₄は一般式（１）のＲ₁₂と同義である。ｎはＲ₂₁の価数に
対応した２乃至６の整数を表す。Ｒ₂₂およびＲ₂₃は互いに結合して環を形成しても良い。
また、Ｒ₂₁を置換している二つのＣＨ（Ｒ₂₂）Ｒ₂₃が互いに結合して環を形成しても良い
。Ｒ₃₁、Ｒ₃₂、Ｒ₃₃およびＲ₃₄は互いに結合して環を形成しても良い。Ｒ₃₁とＲ₃₂は縮環
して多核芳香環を形成しても良い。
３）上記一般式（１）で表される化合物を電解液中に含有する事を特徴とする項１に記
載の非水電解液二次電池。
４）電解液中に含まれる上記一般式（１）で表される化合物の量が、電解液１ｋｇあた
り１ｇ以上、５０ｇ以下である事を特徴とする項３に記載の非水電解液二次電池。
５）負極が周期表１、２、１３、１４、１５族原子から選ばれる三種以上の原子を含む
主として非晶質のカルコゲン化合物または酸化物を含有する負極であることを特徴とする
項１から４のいずれか１項に記載の非水電解液二次電池。
６）該負極が一般式（４）で表される化合物を含有することを特徴とする項５に記載の
非水電解液二次電池。
一般式（４） ＳｎＭ³ _pＭ⁵ _qＭ⁷ _r
式中、Ｍ³はＳｉ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｐ、Ｂ、Ａｌから選ばれる少なくとも一種の元素を、Ｍ⁵
はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれる少なくとも一種の
元素を、Ｍ⁷はＯ、Ｓから選ばれる少なくとも一種の元素を表す。ｐ、ｑは各々０．１以
上２以下の数値を、ｒは１以上６以下の数値を表す。
７）項６に記載の一般式（４）におけるＭ⁷が酸素である事を特徴とする項６に記載の
非水電解液二次電池。

リチウム二次電池では充電時、正極はリチウムイオンと電子を放出する事により電位が
上昇し、負極はリチウムイオンと電子を吸蔵する事により電位が下降し、電気エネルギー
が蓄えられる。放電時は上記の逆反応により電気エネルギーが放出される。一連の電気化
学反応は可逆的である事が理想であるが、現実には充放電の繰り返しによって電池内部で
の不可逆的な化学変化が避けられないため、容量低下など電池性能の劣化が起きる。本発
明者らは、かかる電池性能の劣化の主要因は正極上で電解液溶媒が酸化分解し、該分解物
が正極上に徐々に堆積するなどして電池内部での望ましい電気化学反応を阻害するためで
はないかと推測した。というのもリチウム含有遷移金属酸化物を活物質として含む正極は
電位の上昇にともなって酸化的となり、活性酸素等の強酸化剤を発生し易くなるものと考
えられるからである。電解液溶媒の酸化分解を防ぐ目的で種々の化合物を添加してその効
果を調べた結果、上記一般式（１）の化合物が極めて有効である事を見出し本発明をなす
に至った。

以下に一般式（１）の化合物について詳しく説明する。一般式（１）においてＲ₁₁は総
炭素数６ないし２４の置換もしくは無置換のアリール基（例えばフェニル基、ナフチル基
、アンスリル基など）を表す。Ｒ₁₂およびＲ₁₃は水素原子、総炭素数１乃至２４の置換も
しくは無置換のアルキル基（メチル基、エチル基、ブチル基、ドデシル基、シクロヘキシ
ル基など）、総炭素数２乃至２４の置換もしくは無置換のアルケニル基（ビニル基、アリ
ル基、１−デセン−１０−イル基、シクロペンタジエニル基など）、総炭素数２乃至２４
の置換もしくは無置換のアルキニル基（エチニル基、プロパギル基、１−エチニルシクロ
ヘキシル基など）、総炭素数７乃至２４の置換もしくは無置換のアラルキル基（ベンジル
基、ジフェニルメチル基、ナフチルメチル基など）、総炭素数６乃至２４の置換もしくは
無置換のアリール基（フェニル基、ナフチル基、アンスリル基など）、または総炭素数３
乃至２４の置換もしくは無置換の複素環残基（ピリジル基、キノリル基、イミダゾリル基
、インダゾリル基、フリル基、チエニル基、チアジアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、
ベンゾチアゾリル基、ベンズイミダゾリル基、２−チアゾリニル基など）を表す。これら
のうちアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基が好ましい。

置換基は特に限定されないが、電子供与基が好ましい。電子供与基とはハメットのシグ
マ値が０より小さい基を指す。ハメットのシグマ値は有機化学では広く認知されており、
例えば稲本直樹著「ハメット則」（丸善）等多くの参考文献が知られている。電子供与基
の中では特にアルキル基が好ましい。Ｒ₁₁、Ｒ₁₂およびＲ₁₃は互いに結合して環を形成し
ても良い。

一般式（１）で表される化合物のうち特に好ましい化合物は下記一般式（２）または（
３）で表される。

一般式（２）および（３）においてＲ₂₁は芳香族炭化水素（たとえばベンゼン、ナフタ
レン、アントラセン、フェナントレンなど）から任意の２乃至６個の水素原子を除いて得
られる２乃至６価残基を表す。この中ではベンゼン、ナフタレンから誘導される２乃至４
価の残基が好ましい。Ｒ₃₁およびＲ₃₂は一般式（１）のＲ₁₁と同様であり、フェニル基が
好ましい。Ｒ₂₂、Ｒ₂₃、Ｒ₃₃およびＲ₃₄は一般式（１）のＲ₁₂と同義である。ｎはＲ₂₁の
価数に対応した２乃至６の整数を表す。Ｒ₂₂およびＲ₂₃は互いに結合して環を形成しても
良い。また、Ｒ₂₁を置換している二つのＣＨ（Ｒ₂₂）Ｒ₂₃が互いに結合して環を形成して
も良い。Ｒ₃₁、Ｒ₃₂、Ｒ₃₃およびＲ₃₄は互いに結合して環を形成しても良い。Ｒ₃₁とＲ₃₂
は縮環して多核芳香環（たとえばナフタレン環）を形成しても良い。

一般式（１）の化合物がなぜサイクル性を向上しているのかという理由については推測
の域を出ないが、アリール基に隣接する炭素上の水素原子がラジカルとして引き抜かれ易
い事から考えて、一般式（１）の化合物が正極で発生した活性酸素と優先的に反応するこ
とにより、電解液溶媒の分解を防止しているものと思われる。

次に一般式（１）で表される化合物の具体例を示すが本発明はこれらに限定されない。

一般式（１）で表される化合物のほとんどは試薬として入手可能である。代表的な試薬
メーカーもしくは代理店としては和光純薬工業（株）、東京化成工業（株）、シグマ−ア
ルドリッチジャパン（株）等が挙げられる。

次に一般式（１）で表される化合物の添加方法、添加量について説明する。一般式（１
）で表される化合物は正極、負極、電解質のいずれに添加しても良いが、推定される作用
機構から考えて電解液に添加する事が好ましい。添加量は任意に選択する事ができるが、
典型的な値としては電解液１ｋｇ中１ｇ乃至５０ｇである。好ましくは電解液１ｋｇ中５
ｇないし２０ｇである。

以下、本発明の非水電解液二次電池の製造方法について説明する。本発明の非水電解液
二次電池は、正負の電極シートをセパレーターと共に巻回したもの（巻回群）を電池缶に
挿入し、缶と電極を電気的に接続し、電解液を注入した後封口して作成する。また、必要
に応じて各種の部材（封口板、リード板、ガスケット、外装材等）が用いられる。

正（負）の電極シートは正（負）極の合剤を集電体の上に塗布、乾燥、圧縮する事によ
り作成する事ができる。合剤の調製は正極（あるいは負極）材料および導電剤を混合し、
結着剤（樹脂粉体のサスペンジョンまたはエマルジョン状のもの）、および分散媒を加え
て混練混合し、引続いて、ミキサー、ホモジナイザー、ディゾルバー、プラネタリミキサ
ー、ペイントシェイカー、サンドミル等の攪拌混合機、分散機で分散して行うことができ
る。分散媒としては水もしくは有機溶媒が用いられるが、水が好ましい。このほか、適宜
分散剤、充填剤、イオン導電剤、圧力増強剤等の添加剤を添加しても良い。塗布は種々の
方法で行うことが出来るが、例えば、リバースロール法、ダイレクトロール法、ブレード
法、ナイフ法、エクストルージョン法、カーテン法、グラビア法、バー法、ディップ法及
びスクイーズ法を挙げることが出来る。ブレード法、ナイフ法及びエクストルージョン法
が好ましい。塗布は、０．１〜１００ｍ／分の速度で実施されることが好ましい。この際
、合剤ペーストの液物性、乾燥性に合わせて、上記塗布方法を選定することにより、良好
な塗布層の表面状態を得ることが出来る。その塗布層の厚み、長さや巾は、電池の大きさ
により決められる。典型的な塗布層の厚みは乾燥後圧縮された状態で１０〜１０００μｍ
である。塗布後の電極シートは、熱風、真空、赤外線、遠赤外線、電子線及び低湿風の作
用により乾燥、脱水される。これらの方法は単独あるいは組み合わせて用いることが出来
る。乾燥温度は８０〜３５０℃の範囲が好ましく、特に１００〜２５０℃の範囲が好まし
い。乾燥後の含有量は２０００ｐｐｍ以下が好ましく、５００ｐｐｍ以下がより好ましい
。電極シートの圧縮は、一般に採用されているプレス方法を用いることが出来るが、特に
金型プレス法やカレンダープレス法が好ましい。プレス圧は、特に限定されないが、１０
ｋｇ／ｃｍ²〜３ｔ／ｃｍ²が好ましい。カレンダープレス法のプレス速度は、０．１〜５
０ｍ／分が好ましい。プレス温度は、室温〜２００℃が好ましい。

本発明で用いられる正極材料はリチウム含有遷移金属酸化物である。好ましくはＴｉ、
Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれる少なくとも１種の遷移金属元
素とリチウムを主として含有する酸化物であって、リチウムと遷移金属のモル比が０．３
乃至２．２の化合物である。より好ましくは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選
ばれる少なくとも１種の遷移金属元素とリチウムを主として含有する酸化物であって、リ
チウムと遷移金属のモル比が０．３乃至２．２の化合物である。なお主として存在する遷
移金属に対し３０モルパーセント未満の範囲でＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｐ、Ｂなどを含有していても良い。さらに好ましいリチウム含有遷移金
属酸化物は、Ｌｉ_xＣｏＯ₂、Ｌｉ_xＮｉＯ₂、Ｌｉ_xＭｎＯ₂、Ｌｉ_xＣｏ_aＮｉ_1-aＯ₂、Ｌｉ
_xＣｏ_bＶ_1-bＯ_z、Ｌｉ_xＣｏ_bＦｅ_1-bＯ₂、Ｌｉ_xＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ_xＭｎ_cＣｏ_2-C Ｏ₄、Ｌ
ｉ_xＭｎ_cＮｉ_2-cＯ₄、Ｌｉ_xＭｎ_cＶ_2-cＯ₄、Ｌｉ_xＭｎ_cＦｅ_2-cＯ₄（ここでｘ＝０．７〜
１．２、ａ＝０．１〜０．９、ｂ＝０．８〜０．９８、ｃ＝１．６〜１．９６、ｚ＝２．
０１〜２．３）である。最も好ましいリチウム含有遷移金属酸化物としては、Ｌｉ_xＣｏ
Ｏ₂、Ｌｉ_xＮｉＯ₂、Ｌｉ_xＭｎＯ₂、Ｌｉ_xＣｏ_aＮｉ_1-aＯ₂、Ｌｉ_xＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ_xＣｏ_b
Ｖ_1-bＯ_z （ｘ＝０．７〜１．２、ａ＝０．１〜０．９、ｂ＝０．９〜０．９８、ｚ＝２
．０１〜２．３）があげられる。なお、ｘの値は充放電開始前の値であり、充放電により
増減する。

本発明の負極材料は周期表１，２，１３，１４，１５族原子から選ばれる三種以上の原
子を含む、主として非晶質のカルコゲン化合物または酸化物である。ここで言う主として
非晶質とはＣｕＫα線を用いたＸ線回折法で２θ値２０°から４０°に頂点を有するブロ
ードな散乱帯を有する物であり、結晶性の回折線を有してもよい。好ましくは２θ値で４
０°以上７０°以下に見られる結晶性の回折線の内最も強い強度が、２θ値で２０°以上
４０°以下に見られるブロードな散乱帯の頂点の回折線強度の５００倍以下であることが
好ましく、さらに好ましくは１００倍以下であり、特に好ましくは５倍以下であり、最も
好ましくは結晶性の回折線を有しないことである。

本発明で用いられる好ましい負極材料は下記一般式（０）で表される。
一般式（０） Ｍ¹Ｍ² _pＭ⁴ _qＭ⁶ _r
式中、Ｍ¹、Ｍ²は相異なりＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｂから選ばれる少
なくとも一種であり、好ましくはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐ、Ｂ、Ａｌであり、特に好ましく
はＳｉ、Ｓｎ、Ｐ、Ｂ、Ａｌである。Ｍ⁴はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、
Ｓｒ、Ｂａから選ばれる少なくとも一種であり、好ましくはＫ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａで、特
に好ましくはＣｓ、Ｍｇである。Ｍ⁶はＯ、Ｓ、Ｔｅから選ばれる少なくとも一種であり
、好ましくはＯ、Ｓであり、特に好ましくはＯである。ｐ、ｑは各々０．００１〜１０で
あり、好ましくは０．０１〜５であり、特に好ましくは０．１〜２である。ｒは１〜５０
であり、好ましくは１〜２６であり、特に好ましくは１〜６である。Ｍ¹、Ｍ²の価数は特
に限定されることはなく、単独価数であっても、各価数の混合物であっても良い。またＭ
¹、Ｍ²、Ｍ⁴の比はＭ²およびＭ⁴がＭ¹に対して０．００１〜１０モル当量の範囲において
連続的に変化させることができ、それに応じＭ⁶の量（一般式（３）におけるｒの値）も
連続的に変化する。

上記に挙げた化合物の中でも、下記一般式（４）で表されるＳｎを主体とする非晶質酸
化物もしくは硫化物が好ましい。
一般式（４） ＳｎＭ³ _pＭ⁵ _qＭ⁷ _r
式中、Ｍ³はＳｉ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｐ、Ｂ、Ａｌから選ばれる少なくとも一種であり、好ま
しくはＳｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ｂ、Ａｌであり、特に好ましくはＳｉ、Ｐ、Ｂ、Ａｌである。Ｍ
⁵はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれる少なくとも一種
であり、好ましくはＣｓ、Ｍｇで、特に好ましくはＭｇである。Ｍ⁷はＯ、Ｓから選ばれ
る少なくとも一種であり、Ｏが好ましい。ｐ、ｑは各々０．０１〜５であり、好ましくは
０．１〜２である。ｒは１〜２０であり、好ましくは１〜６である。当然の事ながら各条
件の好ましいもの同士の組み合わせが最も好ましい。

本発明において、特に優れた効果を得ることができるのはＳｎの価数が２価で存在する
化合物である。Ｓｎの価数は化学滴定操作によって求めることができる。例えばPhysics
and Chemistry of Glasses Vol.8 No.4（1967）の１６５頁に記載の方法で分析すること
ができる。また、Ｓｎの固体核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定によるナイトシフトから決定する
ことも可能である。例えば、幅広測定において金属Ｓｎ（０価のＳｎ）はＳｎ（ＣＨ₃）₄
に対して７０００ｐｐｍ付近と極端に低磁場にピークが出現するのに対し、ＳｎＯ（＝２
価）では１００ｐｐｍ付近、ＳｎＯ₂（＝４価）では−６００ｐｐｍ付近に出現する。こ
のように同じ配位子を有する場合、ナイトシフトが中心金属であるＳｎの価数に大きく依
存するので₁₁₉Ｓｎ−ＮＭＲ測定で求められたピーク位置で価数の決定が可能となる。

なお本発明の負極材料には微量の不純物元素を意図的に混入しても良い。不純物元素と
しては例えば、遷移金属（Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ
、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、ランタノイド系金属、
Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ）や周期表１７族元素（Ｆ、Ｃｌ
）などが挙げられる。また電子伝導性をあげる各種化合物（例えば、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｎｂの
化合物）のドーパントを含んでも良い。

本発明の負極材料の例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。Ｓ
ｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｋ_0.1Ｏ_3.65、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｎａ_0.2Ｏ_3.7、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ
_0.3Ｐ_0.5Ｒｂ_0.2Ｏ_3.4、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｃｓ_0.1Ｏ_3.65、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5
Ｋ_0.1Ｇｅ_0.05Ｏ_3.85、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｋ_0.1Ｍｇ_0.1Ｇｅ_0.02Ｏ_3.83、ＳｎＡｌ_0.
4Ｂ_0.4Ｐ_0.4Ｏ_3.2、ＳｎＡｌ_0.3Ｂ_0.5Ｐ_0.2Ｏ_2.7、ＳｎＡｌ_0.3Ｂ_0.5Ｐ_0.2Ｏ_2.7、ＳｎＡ
ｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.3Ｂａ_0.08Ｍｇ_0.08Ｏ_3.26、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.4Ｐ_0.4Ｂａ_0.08Ｏ_3.28、Ｓｎ
Ａｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｏ_3.6、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｍｇ_0.1Ｏ_3.7。

ＳｎＡｌ_0.5Ｂ_0.4Ｐ_0.5Ｍｇ_0.1Ｆ_0.2Ｏ_3.65、ＳｎＢ_0.5Ｐ_0.5Ｌｉ_0.1Ｍｇ_0.1Ｆ_0.2Ｏ_3.
05、ＳｎＢ_0.5Ｐ_0.5Ｋ_0.1Ｍｇ_0.1Ｆ_0.2Ｏ_3.05、ＳｎＢ_0.5Ｐ_0.5Ｋ_0.05Ｍｇ_0.05Ｆ_0.1Ｏ_3.
03、ＳｎＢ_0.5Ｐ_0.5Ｋ_0.05Ｍｇ_0.1Ｆ_0.2Ｏ_3.03、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｃｓ_0.1Ｍｇ_0.1
Ｆ_0.2Ｏ_3.65、ＳｎＢ_0.5Ｐ_0.5Ｃｓ_0.05Ｍｇ_0.05Ｆ_0.1Ｏ_3.03、ＳｎＢ_0.5Ｐ_0.5Ｍｇ_0.1Ｆ_0
.1Ｏ_3.05、ＳｎＢ_0.5Ｐ_0.5Ｍｇ_0.1Ｆ_0.2Ｏ₃、ＳｎＢ_0.5Ｐ_0.5Ｍｇ_0.1Ｆ_0.06Ｏ_3.07、Ｓｎ
Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｍｇ_0.1Ｆ_0.14Ｏ_3.03、ＳｎＰＢａ_0.08Ｏ_3.58、ＳｎＰＫ_0.1Ｏ_3.55、ＳｎＰＫ
_0.05Ｍｇ_0.05Ｏ_3.58、ＳｎＰＣｓ_0.1Ｏ_3.55、ＳｎＰＢａ_0.08Ｆ_0.08Ｏ_3.54、ＳｎＰＫ_0.1
Ｍｇ_0.1Ｆ_0.2Ｏ_3.55、ＳｎＰＫ_0.05Ｍｇ_0.05Ｆ_0.1Ｏ_3.53、ＳｎＰＣｓ_0.1Ｍｇ_0.1Ｆ_0.2Ｏ
_3.55、ＳｎＰＣｓ_0.05Ｍｇ_0.05Ｆ_0.1Ｏ_3.53。

Ｓｎ_1.1Ａｌ_0.4Ｂ_0.2Ｐ_0.6Ｂａ_0.08Ｆ_0.08Ｏ_3.54、Ｓｎ_1.1Ａｌ_0.4Ｂ_0.2Ｐ_0.6Ｌｉ_0.1
Ｋ_0.1Ｂａ_0.1Ｆ_0.1Ｏ_3.65、Ｓｎ_1.1Ａｌ_0.4Ｂ_0.4Ｐ_0.4Ｂａ_0.08Ｏ_3.34、Ｓｎ_1.1Ａｌ_0.4
ＰＣｓ_0.05Ｏ_4.23、Ｓｎ_1.1Ａｌ_0.4ＰＫ_0.05Ｏ_4.23、Ｓｎ_1.2Ａｌ_0.5Ｂ_0.3Ｐ_0.4Ｃｓ_0.2
Ｏ_3.5、Ｓｎ_1.2Ａｌ_0.4Ｂ_0.2Ｐ_0.6Ｂａ_0.08Ｏ_3.68、Ｓｎ_1.2Ａｌ_0.4Ｂ_0.2Ｐ_0.6Ｂａ_0.08
Ｆ_0.08Ｏ_3.64、Ｓｎ_1.2Ａｌ_0.4Ｂ_0.2Ｐ_0.6Ｍｇ_0.04Ｂａ_0.04Ｏ_3.68、Ｓｎ_1.2Ａｌ_0.4Ｂ_0.
3Ｐ_0.5Ｂａ_0.08Ｏ_3.58、Ｓｎ_1.3Ａｌ_0.3Ｂ_0.3Ｐ_0.4Ｎａ_0.2Ｏ_3.3、Ｓｎ_1.3Ａｌ_0.2Ｂ_0.4
Ｐ_0.4Ｃａ_0.2Ｏ_3.4、Ｓｎ_1.3Ａｌ_0.4Ｂ_0.4Ｐ_0.4Ｂａ_0.2Ｏ_3.6、Ｓｎ_1.4Ａｌ_0.4ＰＫ_0.2Ｏ
_4.6、Ｓｎ_1.4Ａｌ_0.2Ｂａ_0.1ＰＫ_0.2Ｏ_4.45、Ｓｎ_1.4Ａｌ_0.2Ｂａ_0.2ＰＫ_0.2Ｏ_4.6、Ｓｎ
_1.4Ａｌ_0.4Ｂａ_0.2ＰＫ_0.2Ｂａ_0.1Ｆ_0.2Ｏ_4.9、Ｓｎ_1.4Ａｌ_0.4ＰＫ_0.3Ｏ_4.65、Ｓｎ_1.5
Ａｌ_0.2ＰＫ_0.2Ｏ_4.4、Ｓｎ_1.5Ａｌ_0.4ＰＫ_0.1Ｏ_4.65、Ｓｎ_1.5Ａｌ_0.4ＰＣｓ_0.05Ｏ_4.63
、Ｓｎ_1.5Ａｌ_0.4ＰＣｓ_0.05Ｍｇ_0.1Ｆ_0.2Ｏ_4.63。

ＳｎＳｉ_0.5Ａｌ_0.1Ｂ_0.2Ｐ_0.1Ｃａ_0.4Ｏ_3.1、ＳｎＳｉ_0.4Ａｌ_0.2Ｂ_0.4Ｏ_2.7、ＳｎＳ
ｉ_0.5Ａｌ_0.2Ｂ_0.1Ｐ_0.1Ｍｇ_0.1Ｏ_2.8、ＳｎＳｉ_0.6Ａｌ_0.2Ｂ_0.2Ｏ_2.8、ＳｎＳｉ_0.5Ａ
ｌ_0.3Ｂ_0.4Ｐ_0.2Ｏ_3.55、ＳｎＳｉ_0.5Ａｌ_0.3Ｂ_0.4Ｐ_0.5Ｏ_4.30、ＳｎＳｉ_0.6Ａｌ_0.1Ｂ_0
.1Ｐ_0.3Ｏ_3.25、ＳｎＳｉ_0.6Ａｌ_0.1Ｂ_0.1Ｐ_0.1Ｂａ_0.2Ｏ_2.95、ＳｎＳｉ_0.6Ａｌ_0.1Ｂ_0.
1Ｐ_0.1Ｃａ_0.2Ｏ_2.95、ＳｎＳｉ_0.6Ａｌ_0.4Ｂ_0.2Ｍｇ_0.1Ｏ_3.2、ＳｎＳｉ_0.6Ａｌ_0.1Ｂ_0.
3Ｐ_0.1Ｏ_3.05、ＳｎＳｉ_0.6Ａｌ_0.2Ｍｇ_0.2Ｏ_2.7、ＳｎＳｉ_0.6Ａｌ_0.2Ｃａ_0.2Ｏ_2.7、Ｓ
ｎＳｉ_0.6Ａｌ_0.2Ｐ_0.2Ｏ₃、ＳｎＳｉ_0.6Ｂ_0.2Ｐ_0.2Ｏ₃、ＳｎＳｉ_0.8Ａｌ_0.2Ｏ_2.9、Ｓ
ｎＳｉ_0.8Ａｌ_0.3 Ｂ_0.2Ｐ_0.2Ｏ_3.85、ＳｎＳｉ_0.8Ｂ_0.2Ｏ_2.9、ＳｎＳｉ_0.8Ｂａ_0.2Ｏ_2.
8、ＳｎＳｉ_0.8Ｍｇ_0.2Ｏ_2.8、ＳｎＳｉ_0.8Ｃａ_0.2Ｏ_2.8、ＳｎＳｉ_0.8Ｐ_0.2Ｏ_3.1。

Ｓｎ_0.9Ｍｎ_0.3Ｂ_0.4Ｐ_0.4Ｃａ_0.1Ｒｂ_0.1Ｏ_2.95、Ｓｎ_0.9Ｆｅ_0.3Ｂ_0.4Ｐ_0.4Ｃａ_0.1
Ｒｂ_0.1Ｏ_2.95、Ｓｎ_0.8Ｐｂ_0.2Ｃａ_0.1Ｐ_0.9Ｏ_3.35、Ｓｎ_0.3Ｇｅ_0.7Ｂａ_0.1Ｐ_0.9Ｏ_3.3
5、Ｓｎ_0.9Ｍｎ_0.1Ｍｇ_0.1Ｐ_0.9Ｏ_3.35、Ｓｎ_0.2Ｍｎ_0.8Ｍｇ_0.1Ｐ_0.9Ｏ_3.35、Ｓｎ_0.7Ｐ
ｂ_0.3Ｃａ_0.1Ｐ_0.9Ｏ_3.35、Ｓｎ_0.2Ｇｅ_0.8Ｂａ_0.1Ｐ_0.9Ｏ_3.35。

本発明の負極材料は焼成法または溶接法にて合成することができる。例えば焼成法につ
いて詳細に説明するとＭ¹化合物、Ｍ²化合物とＭ⁴化合物（Ｍ¹、Ｍ²は相異なりＳｉ、Ｇ
ｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｍ₄はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を混合し、焼成
すればよい。

Ｓｎ化合物としてはたとえばＳｎＯ、ＳｎＯ₂、Ｓｎ₂Ｏ₃、Ｓｎ₃Ｏ₄、Ｓｎ₇Ｏ₁₃・Ｈ₂
Ｏ、Ｓｎ₈Ｏ₁₅、水酸化第一錫、オキシ水酸化第二錫、亜錫酸、蓚酸第一錫、燐酸第一錫
、オルト錫酸、メタ錫酸、パラ錫酸、弗化第一錫、弗化第二錫、塩化第一錫、塩化第二錫
、ピロリン酸第一錫、リン化錫、硫化第一錫、硫化第二錫、等を挙げることができる。Ｓ
ｉ化合物としてはたとえばＳｉＯ₂、ＳｉＯ、テトラメチルシラン、テトラエチルシラン
等の有機珪素化合物、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のアルコキシシラ
ン化合物、トリクロロハイドロシラン等のハイドロシラン化合物を挙げることができる。
Ｇｅ化合物としてはたとえばＧｅＯ₂、ＧｅＯ、ゲルマニウムテトラメトキシド、ゲルマ
ニウムテトラエトキシド等のアルコキシゲルマニウム化合物等を挙げることができる。Ｐ
ｂ化合物としてはたとえばＰｂＯ₂、ＰｂＯ、Ｐｂ₂Ｏ₃、Ｐｂ₃Ｏ₄、硝酸鉛、炭酸鉛、蟻
酸鉛、酢酸鉛、四酢酸鉛、酒石酸鉛、鉛ジエトキシド、鉛ジ（イソプロポキシド）等を挙
げることができる。Ｐ化合物としてはたとえば五酸化リン、オキシ塩化リン、五塩化リン
、三塩化リン、三臭化リン、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
、ピロリン酸第一錫、リン酸ホウ素等を挙げることができる。Ｂ化合物としてはたとえば
三二酸化ホウ素、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素、炭化ホウ素、ほう酸、ほう酸トリメチル
、ほう酸トリエチル、ほう酸トリプロピル、ほう酸トリブチル、リン化ホウ素、リン酸ホ
ウ素等を挙げることができる。Ａｌ化合物としてはたとえば酸化アルミニウム（α−アル
ミナ、β−アルミナ）、ケイ酸アルミニウム、アルミニウムトリ−ｉｓｏ−プロポキシド
、亜テルル酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ホウ化アルミニウム、リン化アルミニウ
ム、リン酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、ほう酸アルミニウム、硫化アルミニウム、
硫酸アルミニウム、ホウ化アルミニウム等を挙げることができる。Ｓｂ化合物としてはた
とえば三酸化二アンチモン、トリフェニルアンチモン等を挙げることができる。Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ化合物としては、各々の酸化塩、水酸化塩、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩、
硝酸塩等を挙げることができる。

焼成条件としては、昇温速度が毎分４℃以上、２００℃以下であることが好ましい。好
ましい焼成温度は３００℃以上、１５００℃以下である。好ましい焼成時間は１０分以上
、５０時間以下である。降温速度は毎分２℃以上、２００℃以下であることが好ましい。
本発明における昇温速度とは「焼成温度（℃表示）の５０％」から「焼成温度（℃表示）
の８０％」に達するまでの温度上昇の平均速度であり、本発明における降温速度とは「焼
成温度（℃表示）の８０％」から「焼成温度（℃表示）の５０％」に達するまでの温度降
下の平均速度である。降温は焼成炉中で冷却してもよくまた焼成炉外に取り出して、例え
ば水中に投入して冷却してもよい。またセラミックスプロセッシング（技報堂出版 １９
８７）２１７頁記載のｇｕｎ法、Ｈａｍｍｅｒ−Ａｎｖｉｌ法・ｓｌａｐ法・ガスアトマ
イズ法・プラズマスプレー法・遠心急冷法・ｍｅｌｔ ｄｒａｇ法などの超急冷法を用い
ることもできる。またニューガラスハンドブック（丸善 １９９１）１７２頁記載の単ロ
ーラー法、双ローラー法を用いて冷却してもよい。焼成中に溶融する材料の場合には、焼
成中に原料を供給しつつ焼成物を連続的に取り出してもよい。焼成中に溶融する材料の場
合には融液を攪拌することが好ましい。

焼成ガス雰囲気は好ましくは酸素含有率が５体積％以下の雰囲気であり、さらに好まし
くは不活性ガス雰囲気である。不活性ガスとしては例えば窒素、アルゴン、ヘリウム、ク
リプトン、キセノン等が挙げられる。上記焼成されて得られた化合物の化学式は、測定方
法として誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の
重量差から算出できる。

本発明の負極材料は粉砕、分級して所定の粒子サイズに整えられる。粉砕、分級には良
く知られた粉砕機や分級機（例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、
衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミルや篩など）が用いられる。粉
砕時には水、あるいはメタノール等の有機溶媒を共存させた湿式粉砕も必要に応じて行う
ことができる。分級方法としては特に限定はなく、篩、風力分級機、水ひなどを必要に応
じて用いることができる。平均粒子サイズ０．１〜６０μｍが好ましく、１．０〜３０μ
ｍが特に好ましく、２．０〜２０μｍがさらに好ましい。

本発明で使用される導電剤は、構成された電池において化学変化を起こさない電子伝導
性材料であれば何でもよい。具体例としては、鱗状黒鉛、燐片状黒鉛、土状黒鉛等の天然
黒鉛、石油コークス、石炭コークス、セルロース類、糖類、メソフェースピッチ等の高温
焼成体、気相成長黒鉛等の人工黒鉛等のグラファイト類、アセチレンブラック、ファーネ
スブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、サーマルブラ
ック等のカーボンブラック類、アスファルトピッチ、コールタール、活性炭、メソフュー
ズピッチ、ポリアセン等の炭素材料、金属繊維等の導電性繊維類、銅、ニッケル、アルミ
ニウム、銀等の金属粉類、酸化亜鉛、チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー類、酸化チ
タン等の導電性金属酸化物等を挙げる事ができる。これらの中では、グラファイトやカー
ボンブラックが好ましい。これらは単独で用いても良いし、混合物として用いても良い。
導電剤の合剤層への添加量は、負極材料または正極材料に対し６〜５０重量％であること
が好ましい。特に６〜３０重量％であることが好ましい。カーボンブラックやグラファイ
トでは、６〜２０重量％であることが特に好ましい。

本発明では電極合剤を保持するために結着剤を用いる。結着剤の例としては、多糖類、
熱可塑性樹脂及びゴム弾性を有するポリマー等が挙げられる。好ましい結着剤としては、
でんぷん、カルボキシメチルセルロース、セルロース、ジアセチルセルロース、メチルセ
ルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン酸Ｎ
ａ、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸Ｎａ、ポリビニルフェノール、ポリビニルメチルエ
ーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリヒド
ロキシ（メタ）アクリレート、スチレン−マイレン酸共重合体等の水溶性ポリマー、ポリ
ビニルクロリド、ポリテトラフルロロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフロロエ
チレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフロロエチレ
ン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロ
ピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、ポリビニルアセタール
樹脂、メチルメタアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート等の（メタ）アクリル
酸エステルを含有する（メタ）アクリル酸エステル共重合体、（メタ）アクリル酸エステ
ル−アクリロニトリル共重合体、ビニルアセテート等のビニルエステルを含有するポリビ
ニルエステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン
共重合体、ポリブタジエン、ネオプレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリ
エステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレ
タン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等のエマルジョン（ラテッ
クス）あるいはサスペンジョンを挙げることが出来る。特にポリアクリル酸エステル系の
ラテックス、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビ
ニリデンが挙げられる。これらの結着剤は単独または混合して用いる事が出来る。結着剤
の添加量が少ないと電極合剤の保持力・凝集力が弱い。多すぎると電極体積が増加し電極
単位体積あるいは単位重量あたりの容量が減少する。このような理由で結着剤の添加量は
１〜３０重量％が好ましく、特に２〜１０重量％が好ましい。

充填剤は、構成された電池において、化学変化を起こさない繊維状材料であれば何でも
用いることができる。通常、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのオレフィン系ポリマー
、ガラス、炭素などの繊維が用いられる。フィラーの添加量は特に限定されないが、０〜
３０重量％が好ましい。イオン導電剤は、無機及び有機の固体電解質として知られている
物を用いることができ、詳細は電解液の項に記載されている。圧力増強剤は、後述の内圧
を上げる化合物であり、炭酸塩が代表例である。

本発明で使用できる集電体は正極はアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、
またはこれらの合金であり、負極は銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれら
の合金である。集電体の形態は箔、エキスパンドメタル、パンチングメタル、もしくは金
網である。特に、正極にはアルミニウム箔、負極には銅箔が好ましい。

本発明で使用できるセパレータは、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を持ち、
絶縁性の薄膜であれば良く、材質として、オフィレン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セ
ルロース系ポリマー、ポリイミド、ナイロン、ガラス繊維、アルミナ繊維が用いられ、形
態として、不織布、織布、微孔性フィルムが用いられる。特に、材質として、ポリプロピ
レン、ポリエチレン、ポリプロピレンとポリエチレンの混合体、ポリプロピレンとテフロ
ンの混合体、ポリエチレンとテフロンの混合体が好ましく、形態として微孔性フィルムで
あるものが好ましい。特に、孔径が０．０１〜１μｍ、厚みが５〜５０μｍの微孔性フィ
ルムが好ましい。

電解液は一般に支持塩と溶媒から構成される。リチウム二次電池における支持塩はリチ
ウム塩が主として用いられる。本発明で使用出来るリチウム塩としては、例えば、ＬｉＣ
ｌＯ₄、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣＦ₃ＣＯ₂、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＳ
ｂＦ₆、ＬｉＢ₁₀Ｃｌ₁₀、低級脂肪族カルボン酸リチウム、ＬｉＡｌＣｌ₄、ＬｉＣｌ、Ｌ
ｉＢｒ、ＬｉＩ、クロロボランリチウム、四フェニルホウ酸リチウムなどのＬｉ塩を挙げ
ることが出来、これらの一種または二種以上を混合して使用することができる。なかでも
ＬｉＢＦ₄及び／あるいはＬｉＰＦ₆を溶解したものが好ましい。支持塩の濃度は、特に限
定されないが、電解液１リットル当たり０．２〜３モルが好ましい。

本発明で使用できる溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカ
ーボネート、γ−ブチロラクトン、ギ酸メチル、酢酸メチル、１，２−ジメトキシエタン
、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，３
−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、ジオキサン、ア
セトニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエステル、トリメトキシ
メタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、３−メチル−２−オキサゾリジノン、プロピ
レンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エチルエーテル、１，３−プロパ
ンサルトンなどの非プロトン性有機溶媒を挙げることができ、これらの一種または二種以
上を混合して使用する。これらのなかでは、カーボネート系の溶媒が好ましく、環状カー
ボネートと非環状カーボネートを混合して用いるのが特に好ましい。環状カーボネートと
してはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートが好ましい。また、非環状カーボ
ネートとしては、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネ
ートが好ましい。本発明で使用できる電解液としては、エチレンカーボネート、プロピレ
ンカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、ジメチルカーボネートあるいはジエチルカ
ーボネートを適宜混合した電解液にＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＢＦ₄および／ま
たはＬｉＰＦ₆を含む電解液が好ましい。特にプロピレンカーボネートもしくはエチレン
カーボネートの少なくとも一方とジメチルカーボネートもしくはジエチルカーボネートの
少なくとも一方の混合溶媒に、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣｌＯ₄、もしくはＬｉＢＦ₄の中か
ら選ばれた少なくとも一種の塩とＬｉＰＦ₆を含む電解液が好ましい。これら電解液を電
池内に添加する量は特に限定されず、正極材料や負極材料の量や電池のサイズに応じて用
いることができる。

また、電解液の他に次の様な固体電解質も併用することができる。固体電解質としては
、無機固体電解質と有機固体電解質に分けられる。無機固体電解質には、Ｌｉの窒化物、
ハロゲン化物、酸素酸塩などがよく知れらている。なかでも、Ｌｉ₃Ｎ、ＬｉＩ、Ｌｉ₅Ｎ
Ｉ₂、Ｌｉ₃Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ₄ＳｉＯ₄、Ｌｉ₄ＳｉＯ₄−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、ｘ
Ｌｉ₃ＰＯ₄−（１−ｘ）Ｌｉ₄ＳｉＯ₄、Ｌｉ₂ＳｉＳ₃、硫化リン化合物などが有効である
。有機固体電解質では、ポリエチレンオキサイド誘導体か該誘導体を含むポリマー、ポリ
プロピレンオキサイド誘導体あるいは該誘導体を含むポリマー、イオン解離基を含むポリ
マー、イオン解離基を含むポリマーと上記非プロトン性電解液の混合物、リン酸エステル
ポリマー、非プロトン性極性溶媒を含有させた高分子マトリックス材料が有効である。さ
らに、ポリアクリロニトリルを電解液に添加する方法もある。また、無機と有機固体電解
質を併用する方法も知られている。

また、放電や充放電特性を改良する目的で、他の化合物を電解質に添加しても良い。例
えば、ピリジン、トリエチルフォスファイト、トリエタノールアミン、環状エーテル、エ
チレンジアミン、ｎ−グライム、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼン誘導体、硫黄
、キノンイミン染料、Ｎ−置換オキサゾリジノンとＮ，Ｎ’−置換イミダリジノン、エチ
レングリコールジアルキルエーテル、第四級アンモニウム塩、ポリエチレングリコール、
ピロール、２−メトキシエタノール、ＡｌＣｌ₃、導電性ポリマー電極活物質のモノマー
、トリエチレンホスホルアミド、トリアルキルホスフィン、モルホリン、カルボニル基を
持つアリール化合物、１２−クラウン−４のようなクラウンエーテル類、ヘキサメチルホ
スホリックトリアミドと４−アルキルモルホリン、二環性の三級アミン、オイル、四級ホ
スホニウム塩、三級スルホニウム塩などを挙げることができる。

また、電解液を不燃性にするために含ハロゲン溶媒、例えば、四塩化炭素、三弗化塩化
エチレンを電解液に含ませることができる。また、高温保存に適正を持たせるために電解
液に炭酸ガスを含ませることができる。

電解液は、全量を１回で注入してもよいが、２回以上に分けて注入することが好ましい
。２回以上に分けて注入する場合、それぞれの液は同じ組成でも、違う組成（例えば、非
水溶媒あるいは非水溶媒によりリチウム塩を溶解した溶液を注入した後、前記溶媒より粘
度の高い非水溶媒あるいは非水溶媒にリチウム塩を溶解した液を注入）でも良い。また、
電解液の注入時間の短縮等のために、電池缶を減圧したり、電池缶に遠心力や超音波をか
けることを行ってもよい。

本発明で使用できる電池缶および電池蓋は材質としてニッケルメッキを施した鉄鋼版、
ステンレス鋼版（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３０４Ｎ、ＳＵＳ３１６、ＳＵ
Ｓ４３０、ＳＵＳ４４４等）、ニッケルメッキを施したステンレス鋼版（同上）、アルミ
ニウムまたはその合金、ニッケル、チタン、銅であり、形状として、真円形筒状、楕円形
筒状、正方形筒状、長方形筒状である。特に、外装缶が負極端子を兼ねる場合は、ステン
レス鋼版、ニッケルメッキを施した鉄鋼版が好ましく、外装缶が正極端子を兼ねる場合は
、ステンレス鋼版、アルミニウムまたはその合金が好ましい。電池缶の形状はボタン、コ
イン、シート、シリンダー、角などのいずれでも良い。電池缶の内圧上昇の対策として封
口板に安全弁を用いることができる。この他、電池缶やガスケット等の部材に切り込みを
入れる方法も利用することが出来る。この他、従来から知られている種々の安全素子（例
えば、過電流防止素子として、ヒューズ、バイメタル、ＰＴＣ素子等）を備えつけても良
い。

本発明で使用するリード版には、電気伝導性をもつ金属（例えば、鉄、ニッケル、チタ
ン、クロム、モリブデン、銅、アルミニウム等）やそれらの合金を用いることが出来る。
電池蓋、電池缶、電極シート、リード板の溶接法は、公知の方法（例、直流または交流の
電気溶接、レーザー溶接、超音波溶接）を用いることが出来る。封口用シール剤は、アス
ファルト等の従来から知られている化合物や混合物を用いることが出来る。

本発明で使用できるガスケットは、材質として、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリ
マー、セルロース系ポリマー、ポリイミド、ポリアミドであり、耐有機溶媒性及び低水分
透過性から、オレフィン系ポリマーが好ましく、特にプロピレン主体のポリマーが好まし
い。さらに、プロピレンとエチレンのブロック共重合ポリマーであることが好ましい。

本発明の電池は必要に応じて外装材で被覆される。外装材としては、熱収縮チューブ、
粘着テープ、金属フィルム、紙、布、塗料、プラスチックケース等がある。また、外装の
少なくとも一部に熱で変色する部分を設け、使用中の熱履歴がわかるようにしても良い。

本発明の電池は必要に応じて複数本を直列及び／または並列に組み電池パックに収納さ
れる。電池パックには正温度係数抵抗体、温度ヒューズ、ヒューズ及び／または電流遮断
素子等の安全素子の他、安全回路（各電池及び／または組電池全体の電圧、温度、電流等
をモニターし、必要なら電流を遮断する機能を有す回路）を設けても良い。また電池パッ
クには、組電池全体の正極及び負極端子以外に、各電池の正極及び負極端子、組電池全体
及び各電池の温度検出端子、組電池全体の電流検出端子等を外部端子として設けることも
できる。また電池パックには、電圧変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ等）を内蔵しても良
い。また各電池の接続は、リード板を溶接することで固定しても良いし、ソケット等で容
易に着脱できるように固定しても良い。さらには、電池パックに電池残存容量、充電の有
無、使用回数等の表示機能を設けても良い。

本発明の電池は様々な機器に使用される。特に、ビデオムービー、モニター内蔵携帯型
ビデオデッキ、モニター内蔵ムービーカメラ、コンパクトカメラ、一眼レフカメラ、レン
ズ付きフィルム、ノート型パソコン、ノート型ワープロ、電子手帳、携帯電話、コードレ
ス電話、ヒゲソリ、電動工具、電動ミキサー、自動車等に使用されることが好ましい。

以下に具体例をあげ、本発明をさらに詳しく説明するが、発明の趣旨を超えない限り、
本発明は実施例に限定されるものではない。
実施例−１
〔正極合剤ペーストの作成〕
正極材料；ＬｉＣｏＯ₂（炭酸リチウムと四酸化三コバルトと３：２のモル比で混合した
ものをアルミナるつぼにいれ、空気中、毎分２℃で７５０℃に昇温し４時間仮焼した後、
さらに毎分２℃の速度で９００℃に昇温しその温度で８時間焼成し解砕したもの。中心粒
子サイズ５μｍ、洗浄品５０ｇを１００ｍｌの水に分散したときの分散液の電導度は０．
６ｍＳ／ｍ、ｐＨは１０．１、窒素吸着法による比表面積は０．４２ｍ²／ｇ）を２００
ｇとアセチレンブラック１０ｇとを、ホモジナイザーで混合し、続いて結着剤として２−
エチルヘキシルアクリレートとアクリル酸とアクリロニトリルの共重合体の水分散物（固
形分濃度５０重量％）を８ｇ、濃度２重量％のカルボキシメチルセルロース水溶液を６０
ｇを加え混練混合し、さらに水を５０ｇ加え、ホモジナイザーで攪拌混合し、正極合剤ペ
ーストを作成した。

〔負極合剤ペーストの作成〕
負極材料；ＳｎＧｅ_0.1Ｂ_0.5Ｐ_0.58Ｍｇ_0.1Ｋ_0.1Ｏ_3.35（一酸化錫６．７ｇ、ピロリン
酸錫１０．３ｇ、三酸化二硼素１．７ｇ、炭酸カリウム０．７ｇ、酸化マグネシウム０．
４ｇ、二酸化ゲルマニウム１．０ｇを乾式混合し、アルミナ製るつぼに入れ、アルゴン雰
囲気下１５℃／分で１０００℃まで昇温し、１１００℃で１２時間焼成した後、１０℃／
分で室温にまで降温し焼成炉より取り出したものを集め、ジェットミル粉砕したもの、平
均粒径４．５μｍ、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折法において２θ値で２８°付近に頂点を
有するブロードなピークを有する物であり、２θ値で４０°以上７０°以下には結晶性の
回折線は見られなかった。）を２００ｇ、導電剤（人造黒鉛）３０ｇとホモジナイザーで
混合し、さらに結着剤として濃度２重量％カルボキシメチルセルロース水溶液５０ｇ、ポ
リフッ化ビニリデン１０ｇとを加え混合したものと水を３０ｇ加えさらに混練混合し、負
極合剤ペーストを作成した。

〔正極および負極電極シートの作成〕
上記で作成した正極合剤ペーストをブレードコーターで厚さ３０μｍのアルミニウム箔
集電体の両面に、塗布量４００ｇ／ｍ²、圧縮後のシートの厚みが２８０μｍになるよう
に塗布し、乾燥した後、ローラープレス機で圧縮成型し所定の大きさに裁断し、帯状の正
極シートを作成した。さらにドライボックス（露点；−５０℃以下の乾燥空気）中で遠赤
外線ヒーターにて十分脱水乾燥し、正極シートを作成した。同様に、負極合剤ペーストを
２０μｍの銅箔集電体に塗布し、上記正極シート作成と同様の方法で、塗布量７０ｇ／ｍ
²、圧縮後のシートの厚みが９０μｍである負極シートを作成した。
〔電解液調製〕
アルゴン雰囲気で、２００ｃｃの細口のポリプロピレン容器に６５．３ｇの炭酸ジエチ
ルをいれ、これに液温が３０℃を超えないように注意しながら、２２．２ｇの炭酸エチレ
ンを少量ずつ溶解した。次に、０．４ｇのＬｉＢＦ₄、１２．１ｇのＬｉＰＦ₆を液温が３
０℃を超えないように注意しながら、それぞれ順番に、上記ポリプロピレン容器に少量ず
つ溶解した。得られた電解液（電解液１）は比重１．１３５で無色透明の液体であった。
水分は１８ｐｐｍ（京都電子製商品名ＭＫＣ−２１０型カールフィシャー水分測定装置で
測定）、遊離酸分は２４ｐｐｍ（ブロムチモールブルーを指示薬とし、０．１規定ＮａＯ
Ｈ水溶液を用いて中和滴定して測定）であった。さらにこの電解液１に表１に記載の化合
物を所定濃度になるようにそれぞれ溶解させ電解液２から１８を調製した。

表１ 電解液
────────────────────────────────────
電解液番号 添 加 剤 添加濃度（重量％）
────────────────────────────────────
１ なし −
２ 例示化合物（１） １
３ 例示化合物（３） １
４ 例示化合物（５） １
５ 例示化合物（７） １
６ 例示化合物（９） １
７ 例示化合物（１２） １
８ 例示化合物（１３） １
９ 例示化合物（１４） １
１０ 例示化合物（１５） １
１１ 例示化合物（１６） １
１２ 例示化合物（１７） １
１３ 例示化合物（１９） １
１４ 例示化合物（２０） １
１５ 例示化合物（１２） ０．２
１６ 例示化合物（１２） ０．５
１７ 例示化合物（１２） ２
１８ 例示化合物（１２） ５
────────────────────────────────────

〔シリンダー電池の作成〕
正極シート、微孔性ポリプロピレンフィルム製セパレーター、負極シートおよびセパレ
ーターの順に積層し、これを渦巻き状に巻回した。この巻回体を負極端子を兼ねるニッケ
ルメッキを施した鉄製の有底円筒型電池缶に収納したものを１８個用意した。各々の電池
缶内に電解液１から１８をそれぞれ注入し、正極端子を有する電池蓋をガスケットを介し
てかしめて円筒型電池（１から１８）を作成した。

実施例−２
負極材料として黒鉛粉末を用いる以外は実施例１と同様の方法で円筒型電池（電池番号
１ａから１０ａ）を作成した。上記の方法で作成した電池について、電流密度４．８ｍＡ
／ｃｍ²、充電終止電圧４．１Ｖ、放電終止電圧２．８Ｖの条件で充放電を繰り返し、各
サイクルにおける放電容量を求めた。表２と表３には作成した電池の相対容量（各電池の
１サイクルめの容量を電池１の容量で規格化したもの）およびサイクル性（各電池の１サ
イクルめの放電容量に対する３００サイクルめの放電容量の割合）を示した。

表２ 作成した非水２次電池の性能
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電解液番号 添 加 剤 添加濃度（重量％） 相対容量 サイクル性
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１ なし − １ ０．６５
２ 例示化合物（１） １ ０．９９ ０．７４
３ 例示化合物（３） １ １．０１ ０．７８
４ 例示化合物（５） １ １．００ ０．７３
５ 例示化合物（７） １ １．００ ０．７３
６ 例示化合物（９） １ １．０１ ０．７５
７ 例示化合物（１２） １ ０．９９ ０．８５
８ 例示化合物（１３） １ ０．９９ ０．８４
９ 例示化合物（１４） １ １．００ ０．８０
１０ 例示化合物（１５） １ ０．９９ ０．８１
１１ 例示化合物（１６） １ １．０２ ０．８１
１２ 例示化合物（１７） １ ０．９９ ０．８３
１３ 例示化合物（１９） １ １．０１ ０．７４
１４ 例示化合物（２０） １ １．００ ０．８５
１５ 例示化合物（１２） ０．２ １．００ ０．７１
１６ 例示化合物（１２） ０．５ ０．９９ ０．７５
１７ 例示化合物（１２） ２ ０．９８ ０．８２
１８ 例示化合物（１２） ５ ０．９７ ０．８０
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表３ 作成した非水２次電池の性能
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電解液番号 添 加 剤 添加濃度（重量％） 相対容量 サイクル性
────────────────────────────────────
１ａ なし − ０．８３ ０．７０
２ａ 例示化合物（１） １ ０．８４ ０．７３
３ａ 例示化合物（３） １ ０．８２ ０．７０
４ａ 例示化合物（５） １ ０．８３ ０．７３
５ａ 例示化合物（７） １ ０．８３ ０．７２
６ａ 例示化合物（９） １ ０．８４ ０．７３
７ａ 例示化合物（１２） １ ０．８４ ０．７１
８ａ 例示化合物（１３） １ ０．８３ ０．７０
９ａ 例示化合物（１４） １ ０．８３ ０．７１
１０ａ 例示化合物（１５） １ ０．８２ ０．７１
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表２と表３より、一般式（１）で表される化合物を添加した場合サイクル性を向上する
事がわかる。なかでも例示化合物１２、１３、１４、１５、１６、１７、１９、２０を添
加した場合その効果が著しい。例示化合物（１２）について添加量の効果を見ると添加濃
度が１重量パーセントの場合がサイクル性が良く好ましい。負極材料として黒鉛を用いた
場合は初めから容量が小さい。

実施例に使用したシリンダー型電池の断面図を示す。

符号の説明

１ ポリプロピレン製ガスケット
２ 負極端子を兼ねる負極缶（電池缶）
３ セパレーター
４ 負極シート
５ 正極シート
６ 非水電解液
７ 防爆弁体
８ 正極端子を兼ねる電池蓋
９ ＰＴＣ端子
１０ 内部フタ体
１１ リング

Claims (4)

1. リチウム塩を含み、かつ下記一般式（１）で表わされる化合物を含有する非水電解液：
   
   Ｒ₁₁−ＣＨ−Ｒ₁₃ （１）
   ｜
   Ｒ₁₂
   
   ［Ｒ₁₁は、総炭素数６乃至２４の置換もしくは無置換のアリール基を表わし；
   Ｒ₁₂は、水素原子、総炭素数１乃至２４の置換もしくは無置換のアルキル基、総炭素数
   ２乃至２４の置換もしくは無置換のアルケニル基、総炭素数２乃至２４の置換もしくは無
   置換のアルキニル基、総炭素数７乃至２４の置換もしくは無置換のアラルキル基、総炭素
   数６乃至２４の置換もしくは無置換のアリール基、あるいは総炭素数３乃至２４の置換も
   しくは無置換の複素環残基を表わす；そして
   Ｒ₁₃は、総炭素数７乃至２４の置換もしくは無置換のアラルキル基、総炭素数３乃至２
   ４の置換もしくは無置換の複素環残基、総炭素数６乃至２４の置換もしくは無置換のアリ
   ール基、メトキシ基、あるいはベンジルオキシ基を表わす］。
2. 一般式（１）のＲ₁₂が、水素原子、総炭素数１乃至２４の置換もしくは無置換のアルキル
   基、総炭素数２乃至２４の置換もしくは無置換のアルケニル基、あるいは総炭素数２乃至
   ２４の置換もしくは無置換のアルキニル基である、請求項１に記載の非水電解液。
3. 一般式（１）のＲ₁₂が、水素原子である、請求項１に記載の非水電解液。
4. 容器内に、正極、負極、そして請求項１乃至３のうちの何れかの項に記載の非水電解液が
   充填されてなるリチウム二次電池。