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JP6866067B2 - Non-aqueous electrolyte and storage device using it - Google Patents
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JP6866067B2 - Non-aqueous electrolyte and storage device using it - Google Patents

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Description

本発明は、広い温度範囲での電気化学特性を向上できる非水電解液およびそれを用いた蓄電デバイスに関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolytic solution capable of improving electrochemical properties in a wide temperature range and a power storage device using the same.

近年、蓄電デバイス、特にリチウム二次電池は、携帯電話やノート型パソコン等の小型電子機器、電気自動車や電力貯蔵用として広く使用されている。これらの電子機器や自動車は、真夏の高温下や極寒の低温下等広い温度範囲で使用される可能性があるため、広い温度範囲でバランス良く電気化学特性を向上させることが求められている。
特に地球温暖化防止のため、CO排出量を削減することが急務となっており、リチウム二次電池やキャパシタ等の蓄電デバイスからなる蓄電装置を搭載した環境対応車の中でも、ハイブリッド電気自動車(HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)、バッテリー電気自動車(BEV)の早期普及が求められている。自動車は移動距離が長いため、熱帯の非常に暑い地域から極寒の地域まで幅広い温度範囲の地域で使用される可能性がある。従って、特にこれらの車載用の蓄電デバイスは、高温から低温まで幅広い温度範囲で使用しても電気化学特性が低下しないことが要求されている。
尚、本明細書において、リチウム二次電池という用語は、いわゆるリチウムイオン二次電池も含む概念として用いる。
In recent years, power storage devices, particularly lithium secondary batteries, have been widely used for small electronic devices such as mobile phones and notebook computers, electric vehicles, and power storage. Since these electronic devices and automobiles may be used in a wide temperature range such as a high temperature in midsummer or a low temperature in extremely cold, it is required to improve the electrochemical characteristics in a well-balanced manner in a wide temperature range.
In particular, in order to prevent global warming, there is an urgent need to reduce CO 2 emissions, and among environmentally friendly vehicles equipped with power storage devices consisting of power storage devices such as lithium secondary batteries and capacitors, hybrid electric vehicles ( HEV), plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), and battery electric vehicles (BEV) are required to be widely used at an early stage. Due to the long travel distances of automobiles, they can be used in a wide range of temperatures, from extremely hot tropical regions to extremely cold regions. Therefore, in particular, these in-vehicle power storage devices are required not to deteriorate their electrochemical characteristics even when used in a wide temperature range from high temperature to low temperature.
In the present specification, the term lithium secondary battery is used as a concept including a so-called lithium ion secondary battery.

リチウム二次電池は、主にリチウムを吸蔵及び放出可能な材料を含む正極及び負極、リチウム塩と非水溶媒からなる非水電解液から構成され、非水溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)等のカーボネートが使用されている。
また、負極としては、金属リチウム、リチウムを吸蔵及び放出可能な金属化合物(金属単体、酸化物、リチウムとの合金等)や炭素材料が知られており、特にリチウムを吸蔵及び放出することが可能なコークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の炭素材料を用いたリチウム二次電池が広く実用化されている。
The lithium secondary battery is mainly composed of a positive electrode and a negative electrode containing a material capable of occluding and releasing lithium, a non-aqueous electrolytic solution composed of a lithium salt and a non-aqueous solvent, and examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC). A carbonate such as propylene carbonate (PC) is used.
Further, as the negative electrode, metallic lithium, a metal compound capable of occluding and releasing lithium (single metal, oxide, alloy with lithium, etc.) and a carbon material are known, and in particular, lithium can be occluded and released. Lithium secondary batteries using carbon materials such as occlusion, artificial graphite, and natural graphite have been widely put into practical use.

例えば、天然黒鉛や人造黒鉛等の高結晶化した炭素材料を負極材料として用いたリチウム二次電池は、非水電解液中の溶媒が充電時に負極表面で還元分解することにより発生した分解物やガスが電池の望ましい電気化学的反応を阻害するため、サイクル特性の低下を生じることが分かっている。また、非水溶媒の分解物が蓄積すると、負極へのリチウムの吸蔵及び放出がスムーズにできなくなり、広い温度範囲で使用した場合における電気化学特性が低下しやすくなる。
更に、リチウム金属やその合金、スズ又はケイ素等の金属単体や酸化物を負極材料として用いたリチウム二次電池は、初期の容量は高いもののサイクル中に微粉化が進むため、炭素材料の負極に比べて非水溶媒の還元分解が加速的に起こり、電池容量やサイクル特性のような電池性能が大きく低下することが知られている。また、これらの負極材料の微粉化や非水溶媒の分解物が蓄積すると、負極へのリチウムの吸蔵及び放出がスムーズにできなくなり、広い温度範囲で使用した場合における電気化学特性が低下しやすくなる。
For example, a lithium secondary battery using a highly crystallized carbon material such as natural graphite or artificial graphite as a negative electrode material is a decomposition product generated by reduction decomposition of a solvent in a non-aqueous electrolytic solution on the negative electrode surface during charging. It has been found that the gas interferes with the desired electrochemical reaction of the battery, resulting in reduced cycle characteristics. Further, when the decomposition products of the non-aqueous solvent are accumulated, the lithium can not be smoothly stored and released into the negative electrode, and the electrochemical characteristics when used in a wide temperature range tend to be deteriorated.
Furthermore, lithium secondary batteries that use lithium metal or its alloy, a single metal such as tin or silicon, or an oxide as the negative electrode material have a high initial capacity, but become finer during the cycle, so they can be used as the negative electrode for carbon materials. It is known that the reductive decomposition of non-aqueous solvents occurs at an accelerated rate, and the battery performance such as battery capacity and cycle characteristics is significantly reduced. In addition, if these negative electrode materials are pulverized or the decomposition products of non-aqueous solvents are accumulated, the storage and release of lithium into the negative electrode cannot be performed smoothly, and the electrochemical characteristics are likely to deteriorate when used in a wide temperature range. ..

一方、正極として、例えばLiCoO、LiMn、LiNiO、LiFePO等を用いたリチウム二次電池は、非水電解液中の非水溶媒が充電状態で正極材料と非水電解液との界面において、局部的に一部酸化分解することにより発生した分解物やガスが電池の望ましい電気化学的反応を阻害するため、やはり広い温度範囲で使用した場合における電気化学特性の低下を生じることが分かっている。 On the other hand, in the lithium secondary battery using, for example, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiFePO 4 or the like as the positive electrode, the non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte solution is charged and the positive electrode material and the non-aqueous electrolyte solution are used. At the interface between the two, the decomposition products and gases generated by the partial oxidative decomposition of the battery inhibit the desired electrochemical reaction of the battery, which also causes a decrease in the electrochemical properties when used in a wide temperature range. I know.

以上のように、正極上や負極上で非水電解液が分解するときの分解物やガスにより、リチウムイオンの移動が阻害されたり、電池が膨れたりすることで電池性能が低下していた。そのような状況にも関わらず、リチウム二次電池が搭載されている電子機器の多機能化はますます進み、電力消費量が増大する流れにある。そのため、リチウム二次電池の高容量化はますます進んでおり、電極の密度を高めたり、電池内の無駄な空間容積を減らす等、電池内の非水電解液の占める体積が小さくなっている。従って、少しの非水電解液の分解で、広い温度範囲で使用した場合における電気化学特性が低下しやすい状況にある。 As described above, the decomposition products and gases when the non-aqueous electrolyte solution decomposes on the positive electrode and the negative electrode hinder the movement of lithium ions and cause the battery to swell, resulting in deterioration of battery performance. In spite of such a situation, electronic devices equipped with lithium secondary batteries are becoming more and more multifunctional, and power consumption is increasing. Therefore, the capacity of lithium secondary batteries is increasing more and more, and the volume occupied by the non-aqueous electrolyte solution in the battery is becoming smaller, such as increasing the density of electrodes and reducing the wasted space volume in the battery. .. Therefore, even a small amount of decomposition of the non-aqueous electrolyte solution tends to reduce the electrochemical characteristics when used in a wide temperature range.

特許文献1には、環状カーボネート基とスルホネート基がアルキレン基を用いて結合した化合物の1つとして1,3−ジオキソラン−2−オニルメチルアリルスルホネートが公開されており、電解液に添加することで電池のサイクル容量維持率を向上させることが示唆されている。 Patent Document 1 discloses 1,3-dioxolane-2-onylmethylallyl sulfonate as one of the compounds in which a cyclic carbonate group and a sulfonate group are bonded using an alkylene group, and it should be added to an electrolytic solution. It has been suggested that the cycle capacity retention rate of the battery is improved.

国際公開第2008/035928号International Publication No. 2008/035928

本発明は、広い温度範囲での電気化学特性を向上できる非水電解液、それを用いた蓄電デバイス、及び新規な(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オキシ化合物を提供することを目的とする。 The present invention provides a non-aqueous electrolytic solution capable of improving electrochemical properties in a wide temperature range, a power storage device using the same, and a novel (2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl) oxy compound. The purpose is.

本発明者らは、上記従来技術の非水電解液の性能について詳細に検討した結果、前記特許文献1の非水電解液を用いた二次電池では、高温下でのサイクル特性および高温保存後の低温放電特性等の広い温度範囲での電気化学特性を向上させるという課題に対しては十分な効果が得られていないのが実情であった。
そこで、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、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、特定の化合物を一種以上含有することで、広い温度範囲で蓄電デバイスの電気化学特性、特にリチウム電池の電気化学特性を改善できることを見出し、本発明を完成した。高温保存後の低温放電特性を向上させる効果は、前記特許文献1にはまったく示唆されていない。
As a result of detailed examination of the performance of the non-aqueous electrolyte solution of the prior art, the present inventors have found that the secondary battery using the non-aqueous electrolyte solution of Patent Document 1 has cycle characteristics at high temperature and after high temperature storage. The actual situation is that sufficient effects have not been obtained for the problem of improving the electrochemical characteristics in a wide temperature range such as the low temperature discharge characteristics of the above.
Therefore, the present inventors have conducted intensive studies to solve the above problems, and by containing one or more specific compounds in a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, a wide temperature can be obtained. We have found that the electrochemical characteristics of the power storage device, particularly the electrochemical characteristics of the lithium battery, can be improved within the range, and completed the present invention. The effect of improving the low temperature discharge characteristics after high temperature storage is not suggested at all in Patent Document 1.

すなわち、本発明は、下記の(1)、(2)及び(3)を提供するものである。
(1)非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、下記一般式(I)で表される(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オキシ化合物を一種以上含有することを特徴とする非水電解液。
That is, the present invention provides the following (1), (2) and (3).
(1) In a non-aqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, one or more (2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl) oxy compounds represented by the following general formula (I) are used. A non-aqueous electrolyte solution containing.

Figure 0006866067
(式中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数7〜13のアラルキル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、−OC(=O)−R、−OS(=O)−R、又は−OP(=O)(−R)−Rを示す。R及びRは、水素原子、ハロゲン原子、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数1〜6のアルキル基を示し、nは1〜3の整数を示す。nが1の場合、Lは−C(=O)−R、−S(=O)−R、又は−P(=O)(−R)−Rを示し、nが2の場合、Lは−C(=O)C(=O)−、−S(=O)−、又は−P(=O)(−R)−を示し、nが3の場合、Lは−P(=O)(−)を示す。Rは、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数7〜13のアラルキル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基を示す。Rは、ハロゲン原子、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数7〜13のアラルキル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜6のアルコキシ基を示す。また、R及びRは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数1〜6のアルコキシ基、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリールオキシ基を示す。)
Figure 0006866067
(In the formula, R 1 is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and a carbon number of carbon atoms. An alkenyl group of 2 to 6, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and at least one hydrogen atom being substituted with a halogen atom. An aryl group having 6 to 12 carbon atoms, which may be formed,: -OC (= O) -R 4 , -OS (= O) 2- R 5 , or -OP (= O) ( -R 6 ) -R 7 . R 2 and R 3 represent alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms in which a hydrogen atom, a halogen atom, or at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and n represents an integer of 1 to 3. When n is 1, L 1 indicates -C (= O) -R 4 , -S (= O) 2- R 5 , or -P (= O) ( -R 6 ) -R 7 , and n When is 2, L 1 indicates −C (= O) C (= O) −, −S (= O) 2− , or −P (= O) (−R 6 ) −, and n is 3. In the case, L 1 indicates −P (= O) (−) 2. R 4 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and 3 to 6 carbon atoms. A cycloalkyl group of 6, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, at least 1 Indicates an aryl group having 6 to 12 carbon atoms in which one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, or an alkoxycarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom. Reference numeral 5 denotes a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, and carbon. Alkinyl groups of number 2 to 6, aralkyl groups having 7 to 13 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with halogen atoms, and 6 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with halogen atoms. Twelve aryl groups, or alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, are shown. Further, R 6 and R 7 are independently halogen atoms, at least. One hydrogen atom may be replaced with a halogen atom 1 to 1 carbon atoms 6 shows an alkoxy group or an aryloxy group having 6 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom. )

(2)正極、負極、及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液を備えた蓄電デバイスにおいて、該非水電解液が前記(1)に記載の非水電解液であることを特徴とする蓄電デバイス。 (2) In a power storage device including a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, the non-aqueous electrolytic solution is the non-aqueous electrolytic solution according to the above (1). A characteristic power storage device.

(3)下記一般式(II)で表される(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オキシ化合物 (3) (2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl) oxy compound represented by the following general formula (II)

Figure 0006866067
(式中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数7〜13のアラルキル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、−OC(=O)−R、−OS(=O)−R、又は−OP(=O)(−R)−Rを示す。R及びRは、水素原子、ハロゲン原子、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数1〜6のアルキル基を示し、nは1〜3の整数を示す。nが1の場合、Lは−C(=O)−R、−S(=O)−R、又は−P(=O)(−R)−Rを示し、nが2の場合、Lは−C(=O)C(=O)−、−S(=O)−、又は−P(=O)(−R)−を示し、nが3の場合、Lは−P(=O)(−)を示す。Rは、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換された炭素数1〜6のハロアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルキニル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数7〜13のアラルキル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基を示す。Rは、ハロゲン原子、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数7〜13のアラルキル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜6のアルコキシ基を示す。また、R及びRは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数1〜6のアルコキシ基、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリールオキシ基を示す。)
Figure 0006866067
(In the formula, R 8 is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and a carbon number of carbon atoms. An alkenyl group of 2 to 6, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and at least one hydrogen atom being substituted with a halogen atom. An aryl group having 6 to 12 carbon atoms, which may be formed,: -OC (= O) -R 9 , -OS (= O) 2- R 5 , or -OP (= O) ( -R 6 ) -R 7 . R 2 and R 3 represent alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms in which a hydrogen atom, a halogen atom, or at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and n represents an integer of 1 to 3. When n is 1, L 2 indicates -C (= O) -R 9 , -S (= O) 2- R 5 , or -P (= O) ( -R 6 ) -R 7 , and n When is 2, L 2 indicates −C (= O) C (= O) −, −S (= O) 2− , or −P (= O) (−R 6 ) −, and n is 3. In the case, L 2 indicates −P (= O) (−) 2. R 9 is a haloalkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is replaced with a halogen atom, and a cyclo having 3 to 6 carbon atoms. An alkyl group, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom. An aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or an alkoxycarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom. R 5 is a halogen atom, at least one hydrogen atom. An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, and at least one hydrogen. An aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms in which the atom may be substituted with a halogen atom, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, or at least one hydrogen atom. It represents an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom. Further, R 6 and R 7 are independently each of a halogen atom, even if at least one hydrogen atom is substituted with a halogen atom. A good alkoxy group with 1 to 6 carbon atoms, or at least 1 It shows an aryloxy group having 6 to 12 carbon atoms in which one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom. )

なお、本明細書中に記載する−P(=O)(−)なる部分構造は、下記一般式(III)で表される構造を意味する。 The partial structure of −P (= O) (−) 2 described in the present specification means a structure represented by the following general formula (III).

Figure 0006866067
Figure 0006866067

本発明によれば、広い温度範囲での蓄電デバイスの電気化学特性、特に高温保存後の低温放電特性を向上できる非水電解液、それを用いたリチウム電池等の蓄電デバイス、及び新規な(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オキシ化合物を提供することができる。 According to the present invention, a non-aqueous electrolyte solution capable of improving the electrochemical characteristics of a power storage device in a wide temperature range, particularly low temperature discharge characteristics after high temperature storage, a power storage device such as a lithium battery using the same, and a novel (2). −oxo-1,3-dioxolane-4-yl) oxy compounds can be provided.

本発明は、非水電解液およびそれを用いた蓄電デバイスに関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolytic solution and a power storage device using the same.

〔非水電解液〕
本発明の非水電解液は、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、非水電解液中に前記一般式(I)で表される(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オキシ化合物を一種以上含有することを特徴とする非水電解液である。
[Non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention is a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, and is represented by the general formula (I) in the non-aqueous electrolyte solution (2-oxo-1,3). A non-aqueous electrolyte solution containing at least one −dioxolan-4-yl) oxy compound.

本発明の非水電解液が、広い温度範囲で蓄電デバイスの電気化学特性を大幅に改善できる理由は必ずしも明らかではないが、以下のように考える。
本発明で使用される化合物は、前記一般式(I)に記載のとおり、アルキレン基を介さず極性基が環に直接結合した環状カーボネートである。その為、特許文献1に記載の環状カーボネート基と極性基であるスルホネート基がアルキレン基を介して結合した化合物である1,3−ジオキソラン−2−オニルメチルアリルスルホネートよりも電気化学的な分解をうけやすく正極及び負極上に緻密で耐熱性の高い被膜を形成する。その為、高温保存後の低温放電特性の様な広い温度範囲での電気化学特性を向上させることができると考えられる。
The reason why the non-aqueous electrolytic solution of the present invention can significantly improve the electrochemical characteristics of the power storage device in a wide temperature range is not always clear, but it is considered as follows.
As described in the general formula (I), the compound used in the present invention is a cyclic carbonate in which a polar group is directly bonded to a ring without an alkylene group. Therefore, it is more electrochemically decomposed than 1,3-dioxolan-2-onylmethylallyl sulfonate, which is a compound in which a cyclic carbonate group and a sulfonate group which is a polar group are bonded via an alkylene group described in Patent Document 1. A dense and highly heat-resistant film is formed on the positive electrode and the negative electrode. Therefore, it is considered that the electrochemical characteristics in a wide temperature range such as the low temperature discharge characteristics after high temperature storage can be improved.

本発明の非水電解液に含まれる化合物は、下記一般式(I)で表される(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オキシ化合物である。 The compound contained in the non-aqueous electrolytic solution of the present invention is an oxy compound represented by the following general formula (I) (2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl).

Figure 0006866067
(式中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数7〜13のアラルキル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、−OC(=O)−R、−OS(=O)−R、又は−OP(=O)(−R)−Rを示す。R及びRは、水素原子、ハロゲン原子、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数1〜6のアルキル基を示し、nは1〜3の整数を示す。nが1の場合、Lは−C(=O)−R、−S(=O)−R、又は−P(=O)(−R)−Rを示し、nが2の場合、Lは−C(=O)C(=O)−、−S(=O)−、又は−P(=O)(−R)−を示し、nが3の場合、Lは−P(=O)(−)を示す。Rは、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数7〜13のアラルキル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基を示す。Rは、ハロゲン原子、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数7〜13のアラルキル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜6のアルコキシ基を示す。また、R及びRは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数1〜6のアルコキシ基、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリールオキシ基を示す。)
Figure 0006866067
(In the formula, R 1 is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and a carbon number of carbon atoms. An alkenyl group of 2 to 6, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and at least one hydrogen atom being substituted with a halogen atom. An aryl group having 6 to 12 carbon atoms, which may be formed,: -OC (= O) -R 4 , -OS (= O) 2- R 5 , or -OP (= O) ( -R 6 ) -R 7 . R 2 and R 3 represent alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms in which a hydrogen atom, a halogen atom, or at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and n represents an integer of 1 to 3. When n is 1, L 1 indicates -C (= O) -R 4 , -S (= O) 2- R 5 , or -P (= O) ( -R 6 ) -R 7 , and n When is 2, L 1 indicates −C (= O) C (= O) −, −S (= O) 2− , or −P (= O) (−R 6 ) −, and n is 3. In the case, L 1 indicates −P (= O) (−) 2. R 4 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and 3 to 6 carbon atoms. A cycloalkyl group of 6, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, at least 1 Indicates an aryl group having 6 to 12 carbon atoms in which one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, or an alkoxycarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom. Reference numeral 5 denotes a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, and carbon. Alkinyl groups of number 2 to 6, aralkyl groups having 7 to 13 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with halogen atoms, and 6 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with halogen atoms. Twelve aryl groups, or alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, are shown. Further, R 6 and R 7 are independently halogen atoms, at least. One hydrogen atom may be replaced with a halogen atom 1 to 1 carbon atoms 6 shows an alkoxy group or an aryloxy group having 6 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom. )

前記、Rの具体例として、水素原子、フッ素原子、塩素原子、もしくは臭素原子等のハロゲン原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、もしくはn−ヘキシル基等の直鎖のアルキル基、iso−プロピル基、sec−ブチル基、2−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ブチル基、もしくはtert−アミル基等の分枝鎖のアルキル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、3−フルオロプロピル基、3−クロロプロピル基、3,3−ジフルオロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、もしくは2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、もしくはシクロヘプチル基等のシクロアルキル基、ビニル基、1−プロペン−1−イル基、2−プロペン−1−イル基、1−プロペン−2−イル基、2−ブテン−1−イル基、3−ブテン−1−イル基、4−ペンテン−1−イル基、5−ヘキセン−1−イル基、1−プロペン−2−イル基、1−ブテン−2−イル基、もしくは2−メチル−2−プロペン−1−イル基等のアルケニル基、エチニル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、4−ヘプチニル基、1−メチル−2−プロピニル基、1,1−ジメチル−2−プロピニル基、1−メチル−3−ブチニル基、もしくは1−メチル−4−ヘプチニル基等のアルキニル基、ベンジル基、4−メチルベンジル基、4−tert−ブチルベンジル基、4−フルオロベンジル基、4−クロロベンジル基、1−フェニルエタン−1−イル基、2−フェニルエタン−1−イル基、もしくは3−フェニルプロパン−1−イル基等のアラルキル基、フェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−tert-ブチルフェニル基、2−フルオロフェニル基、3−フルオロフェニル基、4−フルオロフェニル基、2−トリフルオロメチルフェニル基、3−トリフルオロメチルフェニル基、4−トリフルオロメチルフェニル基、4−フルオロ−2−トリフルオロメチルフェニル基、4−フルオロ−3−トリフルオロメチルフェニル基、2,6−ジフルオロフェニル基、3,5−ジフルオロフェニル基、2,4,6−トリフルオロフェニル基、2,3,5,6−テトラフルオロフェニル基、もしくはパーフルオロフェニル等のアリール基、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、フルオロスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、ビニルスルホニルオキシ基、ジフルオロホスホリル基、ジメトキシホスホリル基、又はジエトキシホスホリル基等が好適に挙げられ、中でも、水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、iso−プロピル基、sec−ブチル基、2−ペンチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基、ビニル基、1−プロペン−1−イル基、2−プロペン−1−イル基、1−プロペン−2−イル基、エチニル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、ベンジル基、4−メチルベンジル基、フェニル基、4−メチルフェニル基、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、フルオロスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、ビニルスルホニルオキシ基、ジフルオロホスホリル基、ジメトキシホスホリル基、又はジエトキシホスホリル基が好ましく、水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、ビニル基、1−プロペン−1−イル基、1−プロペン−2−イル基、エチニル基、2−プロピニル基、フェニル基、4−メチルフェニル基、アセチルオキシ基、フルオロスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、ビニルスルホニルオキシ基、ジフルオロホスホリル基、ジメトキシホスホリル基、又はジエトキシホスホリル基が更に好ましい。 As a specific example of R 1 , a halogen atom such as a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, an n-pentyl group, or n- Linear alkyl group such as hexyl group, iso-propyl group, sec-butyl group, 2-pentyl group, 3-pentyl group, tert-butyl group, or branched alkyl group such as tert-amyl group, fluoro Methyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 2-fluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 3-fluoropropyl group, 3-chloropropyl group, 3 , 3-Difluoropropyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, or 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, etc. Cycloalkyl group such as alkyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, or cycloheptyl group, vinyl group, 1-propen-1-yl group, 2-propen-1-yl group, 1-propene -2-yl group, 2-butene-1-yl group, 3-buten-1-yl group, 4-penten-1-yl group, 5-hexene-1-yl group, 1-propen-2-yl group , 1-buten-2-yl group, or alkenyl group such as 2-methyl-2-propen-1-yl group, ethynyl group, 2-propynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group, 4-heptinyl group , 1-Methyl-2-propynyl group, 1,1-dimethyl-2-propynyl group, 1-methyl-3-butynyl group, or alkynyl group such as 1-methyl-4-heptinyl group, benzyl group, 4-methyl Benzyl group, 4-tert-butylbenzyl group, 4-fluorobenzyl group, 4-chlorobenzyl group, 1-phenylethane-1-yl group, 2-phenylethane-1-yl group, or 3-phenylpropane-1 -Aralkyl group such as yl group, phenyl group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 2-fluorophenyl group, 3-fluorophenyl group, 4 -Fluorophenyl group, 2-trifluoromethylphenyl group, 3-trifluoromethylphenyl group, 4-trifluoromethylphenyl group, 4-fluoro-2-trifluoromethylphenyl group, 4-fluoro-3-trifluoromethyl Phenyl group, 2,6-difluorofe Nyl group, 3,5-difluorophenyl group, 2,4,6-trifluorophenyl group, 2,3,5,6-tetrafluorophenyl group, or aryl group such as perfluorophenyl, acetyloxy group, propionyloxy Group, fluorosulfonyloxy group, methanesulfonyloxy group, vinylsulfonyloxy group, difluorophosphoryl group, dimethoxyphosphoryl group, diethoxyphosphoryl group and the like are preferably mentioned, and among them, hydrogen atom, fluorine atom, methyl group and ethyl group. , N-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, iso-propyl group, sec-butyl group, 2-pentyl group, tert-butyl group, tert-amyl group, trifluoromethyl group , 2-fluoroethyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclohexyl group, vinyl group, 1-propen-1-yl group, 2-propen-1-yl group, 1-propen-2-yl group, ethynyl group, 2-propynyl group, 2-butynyl group, benzyl group, 4-methylbenzyl group, phenyl group, 4-methylphenyl group, acetyloxy group, propionyloxy group, fluorosulfonyloxy group, methanesulfonyloxy group, vinylsulfonyloxy group , Difluorophosphoryl group, dimethoxyphosphoryl group, or diethoxyphosphoryl group, preferably hydrogen atom, fluorine atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, tert-butyl group, trifluoromethyl group, cyclo Propyl group, cyclohexyl group, vinyl group, 1-propen-1-yl group, 1-propen-2-yl group, ethynyl group, 2-propynyl group, phenyl group, 4-methylphenyl group, acetyloxy group, fluorosulfonyl group More preferably, an oxy group, a methanesulfonyloxy group, a vinylsulfonyloxy group, a difluorophosphoryl group, a dimethoxyphosphoryl group, or a diethoxyphosphoryl group.

前記、R及びRの具体例として、水素原子、フッ素原子、塩素原子、もしくは臭素原子等のハロゲン原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、もしくはn−ヘキシル基等の直鎖のアルキル基、iso−プロピル基、sec−ブチル基、2−ペンチル基、ペンタン−3−イル基、tert−ブチル基、もしくはtert−アミル基等の分枝鎖のアルキル基、又はフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、3−フルオロプロピル基、3−クロロプロピル基、3,3−ジフルオロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、もしくは2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基が好適に挙げられ、中でも、水素原子、フッ素原子、塩素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、iso−プロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、又はトリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、フッ素原子、又はメチル基が更に好ましい。 Specific examples of R 2 and R 3 include halogen atoms such as hydrogen atom, fluorine atom, chlorine atom, and bromine atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, and n-pentyl group. Alternatively, a straight chain alkyl group such as an n-hexyl group, an iso-propyl group, a sec-butyl group, a 2-pentyl group, a pentan-3-yl group, a tert-butyl group, or a branched chain such as a tert-amyl group. Alkyl group, or fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 2-fluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 3-fluoropropyl group, 3 -Chloropropyl group, 3,3-difluoropropyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, or 2,2,3,3,3-pentafluoro Alkyl halide groups such as propyl group are preferably mentioned, and among them, hydrogen atom, fluorine atom, chlorine atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, iso-propyl group and sec-butyl group. , Tert-butyl group, or trifluoromethyl group is preferable, and hydrogen atom, fluorine atom, or methyl group is more preferable.

前記、Rは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、もしくはn−ヘキシル基等の直鎖のアルキル基、iso−プロピル基、sec−ブチル基、2−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ブチル基、もしくはtert−アミル基等の分枝鎖のアルキル基、フルオロメチル基、クロロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、3−フルオロプロピル基、3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、もしくは2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、もしくはシクロヘプチル基等のシクロアルキル基、ビニル基、1−プロペン−1−イル基、2−プロペン−1−イル基、2−ブテン−1−イル基、3−ブテン−1−イル基、4−ペンテン−1−イル基、5−ヘキセン−1−イル基、1−プロペン−2−イル基、1−ブテン−2−イル基、もしくは2−メチル−2−プロペン−1−イル基等のアルケニル基、エチニル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、4−ヘプチニル基、1−メチル−2−プロピニル基、1,1−ジメチル−2−プロピニル基、1−メチル−3−ブチニル基、もしくは1−メチル−4−ペンチニル基等のアルキニル基、ベンジル基、4−メチルベンジル基、1−フェニルエタン−1−イル基、2−フェニルエタン−1−イル基、もしくは3−フェニルプロパン−1−イル基等のアラルキル基、フェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−tert-ブチルフェニル基、2−フルオロフェニル基、3−フルオロフェニル基、4−フルオロフェニル基、2−トリフルオロメチルフェニル基、3−トリフルオロメチルフェニル基、4−トリフルオロメチルフェニル基、4−フルオロ−2−トリフルオロメチルフェニル基、4−フルオロ−3−トリフルオロメチルフェニル基、2,6−ジフルオロフェニル基、3,5−ジフルオロフェニル基、2,4,6−トリフルオロフェニル基、2,3,5,6−テトラフルオロフェニル基、もしくはパーフルオロフェニル等のアリール基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基が好適に挙げられ、中でも、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、tert−ブチル基、フルオロメチル基、クロロメチル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、ビニル基、1−プロペン−1−イル基、エチニル基、2−プロピニル基、フェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−フルオロフェニル基、4-トリフルオロメチルフェニル基、メトキシカルボニル基、又はエトキシカルボニル基が好ましく、メチル基、エチル基、iso−プロピル基、トリフルオロメチル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、ビニル基、1−プロペン−2−イル基、エチニル基、フェニル基、4−フルオロフェニル基、4-トリフルオロフェニル基、メトキシカルボニル基、又はエトキシカルボニル基が更に好ましい。 Wherein, R 4 is a methyl group, an ethyl group, n- propyl group, n- butyl group, n- pentyl group, or n- hexyl linear alkyl group such as, iso- propyl, sec- butyl group, Branched alkyl groups such as 2-pentyl group, 3-pentyl group, tert-butyl group, or tert-amyl group, fluoromethyl group, chloromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 2-fluoroethyl Group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 3-fluoropropyl group, 3-chloropropyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, or Cycloalkyl group such as 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, or cycloalkyl group such as cycloheptyl group, vinyl group, 1-propene -1-Il group, 2-propen-1-yl group, 2-butene-1-yl group, 3-butene-1-yl group, 4-penten-1-yl group, 5-hexene-1-yl group , 1-propen-2-yl group, 1-buten-2-yl group, or alkenyl group such as 2-methyl-2-propen-1-yl group, ethynyl group, 2-propynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group, 4-heptinyl group, 1-methyl-2-propynyl group, 1,1-dimethyl-2-propynyl group, 1-methyl-3-butynyl group, 1-methyl-4-pentynyl group, etc. Aralkyl groups such as alkynyl group, benzyl group, 4-methylbenzyl group, 1-phenylethane-1-yl group, 2-phenylethane-1-yl group, or 3-phenylpropan-1-yl group, phenyl group, 2-Methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 2-fluorophenyl group, 3-fluorophenyl group, 4-fluorophenyl group, 2-trifluoromethylphenyl Group, 3-trifluoromethylphenyl group, 4-trifluoromethylphenyl group, 4-fluoro-2-trifluoromethylphenyl group, 4-fluoro-3-trifluoromethylphenyl group, 2,6-difluorophenyl group, 3,5-Difluorophenyl group, 2,4,6-trifluorophenyl group, 2,3,5,6-tetrafluorophenyl group, or aryl group such as perfluorophenyl, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group and the like. Alkoxycarboni Lu groups are preferred, among which methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, tert-butyl group, fluoromethyl group, chloromethyl group, trifluoromethyl group, 2-fluoroethyl group, Cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, vinyl group, 1-propen-1-yl group, ethynyl group, 2-propynyl group, phenyl group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl Group, 4-methylphenyl group, 4-fluorophenyl group, 4-trifluoromethylphenyl group, methoxycarbonyl group, or ethoxycarbonyl group is preferable, and methyl group, ethyl group, iso-propyl group, trifluoromethyl group, cyclo A propyl group, a cyclohexyl group, a vinyl group, a 1-propen-2-yl group, an ethynyl group, a phenyl group, a 4-fluorophenyl group, a 4-trifluorophenyl group, a methoxycarbonyl group, or an ethoxycarbonyl group are more preferable.

前記、Rは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、もしくはn−ヘキシル基等の直鎖のアルキル基、iso−プロピル基、sec−ブチル基、2−ペンチル基、3−ペンチル基等の分枝鎖のアルキル基、フルオロメチル基、クロロメチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,4−ノナフルオロブチル基等のハロゲン化アルキル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、1−プロペン−1−イル基、2−プロペン−1−イル基等のアルケニル基、エチニル基、2−プロピニル基等のアルキニル基、ベンジル基、4−メチルベンジル基、1−フェニルエタン−1−イル基、2−フェニルエタン−1−イル基、もしくは3−フェニルプロパン−1−イル基等のアラルキル基、又はフェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−tert-ブチルフェニル基、2−フルオロフェニル基、2−クロロフェニル基、2−ブロモフェニル基、4−フルオロフェル基、4−クロロフェニル基、もしくは4-トリフルオロメチルフェニル基等のアリール基、メトキシ基、もしくはエトキシ基等のアルコキシ基が好適に挙げられ、中でも、フッ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、トリフルオロメチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基、ビニル基、エチニル基、フェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−フルオロフェニル基、4-トリフルオロメチルフェニル基、メトキシ基、又はエトキシ基が好ましく、フッ素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、iso−プロピル基、トリフルオロメチル基、シクロヘキシル基、ビニル基、エチニル基、フェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−フルオロフェニル基、4-トリフルオロメチルフェニル基、又はメトキシ基が更に好ましい。 Wherein, R 5 is a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a halogen atom such as a bromine atom, a methyl group, an ethyl group, n- propyl group, n- butyl group, n- pentyl or n- hexyl group or the like, Branched alkyl groups such as linear alkyl group, iso-propyl group, sec-butyl group, 2-pentyl group, 3-pentyl group, fluoromethyl group, chloromethyl group, trifluoromethyl group, 2,2 , 2-trifluoroethyl group, 1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluorobutyl group and other alkyl halide groups, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, Cycloalkyl group such as cycloheptihexyl group, vinyl group, alkenyl group such as 1-propen-1-yl group, 2-propen-1-yl group, alkynyl group such as ethynyl group and 2-propynyl group, benzyl group , 4-Methylbenzyl group, 1-Phenylethane-1-yl group, 2-Phenylethane-1-yl group, or 3-phenylpropan-1-yl group and other aralkyl groups, or phenyl group, 2-methylphenyl. Group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 2-fluorophenyl group, 2-chlorophenyl group, 2-bromophenyl group, 4-fluorophenyl group, 4-chlorophenyl group, Alternatively, aryl groups such as 4-trifluoromethylphenyl group, methoxy group, or alkoxy groups such as ethoxy group are preferably mentioned, and among them, fluorine atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, trifluoromethyl group, etc. Cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclohexyl group, vinyl group, ethynyl group, phenyl group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, 4-fluorophenyl group, 4-trifluoromethylphenyl group , Methoxy group, or ethoxy group is preferable, fluorine atom, methyl group, ethyl group, propyl group, hexyl group, iso-propyl group, trifluoromethyl group, cyclohexyl group, vinyl group, ethynyl group, phenyl group, 2-methyl Further preferred are a phenyl group, a 3-methylphenyl group, a 4-methylphenyl group, a 4-fluorophenyl group, a 4-trifluoromethylphenyl group, or a methoxy group.

前記、R及びRの具体例として、フッ素原子、塩素原子、もしくは臭素原子等のハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、n−ペントキシ基、もしくはn−ヘキシルオキシ基等の直鎖のアルキルオキシ基、iso−プロポキシ基、sec−ブトキシ基、2−ペントキシ基、ペンタン−3−イルオキシ基、tert−ブトキシ基、もしくはtert−アミルオキシ基等の分枝鎖のアルキルオキシ基、2−フルオロエトキシ基、2,2−ジフルオロエトキシ基、2,2,2−トリフルオロエチル基、3−フルオロプロピル基、3−クロロプロピル基、3,3−ジフルオロプロポキシ基、3,3,3−トリフルオロプロポキシ基、2,2,3,3−テトラフルオロプロポキシ基、もしくは2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロポキシ基等のハロゲン化アルキル基、又はフェノキシ基、2−メチルフェノキシ基、3−メチルフェノキシ基、4−メチルフェノキシ基、4−tert-ブチルフェノキシ基、2−フルオロフェノキシ基、2−クロロフェノキシ基、2−ブロモフェノキシ基、4−フルオロフェノキシ基、4−クロロフェノキシ基、もしくは4-トリフルオロメチルフェノキシ基等のアリール基が好適に挙げられ、中でも、フッ素原子、塩素原子、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、iso−プロポキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、2,2−ジフルオロエトキシ基、2,2,2−トリフルオロエトキシ基、2,2,3,3−テトラフルオロプロポキシ基、もしくは2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロポキシ基、フェノキシ基、2−メチルフェノキシ基、3−メチルフェノキシ基、4−メチルフェノキシ基、2−フルオロフェノキシ基4−フルオロフェノキシ基、又は4-トリフルオロメチルフェノキシ基等のアリール基が好ましく、フッ素原子、メトキシ基、エトキシ基、2,2−ジフルオロエトキシ基、2,2,2−トリフルオロエトキシ基、又はフェノキシ基が更に好ましい。 As specific examples of R 6 and R 7 , halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom or bromine atom, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, n-butoxy group, n-pentoxy group or n- A branched chain such as a linear alkyloxy group such as a hexyloxy group, an iso-propoxy group, a sec-butoxy group, a 2-pentoxy group, a pentan-3-yloxy group, a tert-butoxy group, or a tert-amyloxy group. Alkyloxy group, 2-fluoroethoxy group, 2,2-difluoroethoxy group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 3-fluoropropyl group, 3-chloropropyl group, 3,3-difluoropropoxy group, 3 , 3,3-Trifluoropropoxy group, 2,2,3,3-tetrafluoropropoxy group, or alkyl halide group such as 2,2,3,3,3-pentafluoropropoxy group, or phenoxy group, 2 -Methylphenoxy group, 3-methylphenoxy group, 4-methylphenoxy group, 4-tert-butylphenoxy group, 2-fluorophenoxy group, 2-chlorophenoxy group, 2-bromophenoxy group, 4-fluorophenoxy group, 4 Preferable examples include aryl groups such as −chlorophenoxy group and 4-trifluoromethylphenoxy group, among which fluorine atom, chlorine atom, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, n-butoxy group and iso-propoxy. Group, sec-butoxy group, tert-butoxy group, 2,2-difluoroethoxy group, 2,2,2-trifluoroethoxy group, 2,2,3,3-tetrafluoropropoxy group, or 2,2,3 , 3,3-Pentafluoropropoxy group, phenoxy group, 2-methylphenoxy group, 3-methylphenoxy group, 4-methylphenoxy group, 2-fluorophenoxy group 4-fluorophenoxy group, or 4-trifluoromethylphenoxy group Such as an aryl group is preferable, and a fluorine atom, a methoxy group, an ethoxy group, a 2,2-difluoroethoxy group, a 2,2,2-trifluoroethoxy group, or a phenoxy group is more preferable.

前記一般式(I)としては、具体的に以下の化合物が好適に挙げられる。 Specific preferred examples of the general formula (I) include the following compounds.

nが1、Lが−C(=O)−Rの場合 When n is 1 and L 1 is -C (= O) -R 4 .

Figure 0006866067
Figure 0006866067

nが2、Lが−C(=O)C(=O)−の場合 When n is 2 and L 1 is -C (= O) C (= O)-

Figure 0006866067
Figure 0006866067

nが1、Lが−S(=O)−Rの場合 When n is 1 and L 1 is -S (= O) 2- R 5

Figure 0006866067
Figure 0006866067

Figure 0006866067
Figure 0006866067

nが2、Lが−S(=O)−の場合 When n is 2 and L 1 is −S (= O) 2−

Figure 0006866067
Figure 0006866067

nが1、Lが−P(=O)(−R)−Rの場合 When n is 1 and L 1 is -P (= O) ( -R 6 ) -R 7 .

Figure 0006866067
Figure 0006866067

nが2、Lが−P(=O)(−R)−の場合 When n is 2 and L 1 is -P (= O) (-R 6 )-

Figure 0006866067
Figure 0006866067

nが3、Lが−P(=O)(−)の場合 When n is 3 and L 1 is -P (= O) (-) 2 .

Figure 0006866067
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上記化合物の中でもA1〜A10、A14〜A19、B1〜B3、C1〜C9、C11〜C20、C24〜C27、C32、C34〜C36、D1〜D3、E1〜E3、E5〜E8、E10〜E13、E15、F1〜F3、F5〜F7、F9〜F11、又はG1〜G3の構造式を有する化合物が好ましく、A1、A2、A4、A7、A8、A16〜A18、B1、B2、C1〜C3、C7、C9、C11、C14、C17〜C19、C35、C36、D1、D2、E1、E2、E6、E7、E11、E12、F1、F2、F5、F6、F9、F10、G1又はG2の構造式を有する化合物が更に好ましく、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル アセテート(構造式A1)、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル 2,2,2−トリフルオロアセテート(構造式A4)、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル アクリレート(構造式A7)、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル メタクリレート(構造式A8)、メチル(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オギザレート(構造式A16)、エチル(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オギザレート(構造式A17)、ビス(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オギザレート(構造式B1)、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル スルホロフルオリデート(構造式C1)、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル メタンスルホネート(構造式C2)、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル トリフルオロメタンスルホネート(構造式C7)、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル エテンスルホネート(構造式C9)、メチル(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)サルフェート(構造式C17)、5−フルオロ−2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル メタンスルホネート(構造式C18)、5−メチル−2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル メタンスルホネート(構造式C19)、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4,5−ジイル ジメタンスルホネート(構造式C35)、ビス(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)サルフェート(構造式D1)、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル ホスホロジフルオリデート(構造式E1)、ジメチル(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)ホスフェート(構造式E6)、又はジエチル(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)ホスフェート(構造式E11)が特に好ましい。 Among the above compounds, A1 to A10, A14 to A19, B1 to B3, C1 to C9, C11 to C20, C24 to C27, C32, C34 to C36, D1 to D3, E1 to E3, E5 to E8, E10 to E13, Compounds having the structural formulas of E15, F1 to F3, F5 to F7, F9 to F11, or G1 to G3 are preferable, and A1, A2, A4, A7, A8, A16 to A18, B1, B2, C1 to C3, C7. , C9, C11, C14, C17 to C19, C35, C36, D1, D2, E1, E2, E6, E7, E11, E12, F1, F2, F5, F6, F9, F10, G1 or G2. The compound having is more preferable, 2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl acetate (structural formula A1), 2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl 2,2,2-trifluoroacetate (structure). Formula A4), 2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl acrylate (structural formula A7), 2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl methacrylate (structural formula A8), methyl (2-oxo-). 1,3-Dioxolane-4-yl) oxalate (structural formula A16), ethyl (2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl) oxalate (structural formula A17), bis (2-oxo-1,3-yl) Dioxolan-4-yl) oxalate (structural formula B1), 2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl sulfolofluoridet (structural formula C1), 2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl methane Sulfonate (Structural Formula C2), 2-oxo-1,3-dioxolane-4-yltrifluoromethanesulfonate (Structural Formula C7), 2-oxo-1,3-dioxolane-4-ylethenesulfonate (Structural Formula C9), Methyl (2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl) sulfate (structural formula C17), 5-fluoro-2-oxo-1,3-dioxolane-4-ylmethanesulfonate (structural formula C18), 5- Methyl-2-oxo-1,3-dioxolane-4-ylmethanesulfonate (structural formula C19), 2-oxo-1,3-dioxolane-4,5-diyldimethanesulfonate (structural formula C35), bis (2) -Oxo-1,3-dioxolane-4-yl) sulfate (structural formula D1), 2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl phosphorodifluoridate (structural formula E1), dimethyl (2-oxo-1) , 3-Geo Xolan-4-yl) phosphate (structural formula E6) or diethyl (2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl) phosphate (structural formula E11) is particularly preferred.

本発明の(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オキシ誘導体化合物は、下記の2つの方法により合成することができるが、この方法に限定されるものではない。
(a)アルキルハライドとカルボン酸カリウム塩との反応法
Chem.Ber.,1970,112,148記載の方法によって、アルキルハライドとカルボン酸カリウム塩を溶媒中で反応させることによって得られる。
(b)アルキルハライドとスルホン酸銀塩との反応法
Synthesis,1971,150記載の方法によって、アルキルハライドとスルホン酸銀塩を溶媒中で反応させることによって得られる。
The (2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl) oxy derivative compound of the present invention can be synthesized by the following two methods, but is not limited to this method.
(A) Reaction method of alkyl halide and potassium carboxylic acid salt Chem. Ber. , 1970, 112 , 148, obtained by reacting an alkyl halide with a potassium carboxylic acid salt in a solvent.
(B) Reaction method of alkyl halide and silver sulfonic acid salt It is obtained by reacting alkyl halide and silver sulfonic acid salt in a solvent by the method described in Synthesis, 1971, 150.

本発明の非水電解液において、非水電解液に含有される前記一般式(I)で表される(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オキシ誘導体化合物の含有量は、非水電解液中に0.01〜10質量%であることが好ましい。該含有量が10質量%以下であれば、電極上に過度に被膜が形成され低温特性が低下するおそれが少なく、また0.01質量%以上であれば被膜の形成が十分であり、広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が高まるので上記範囲であることが好ましい。該含有量は、非水電解液中に0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましい。また、その上限は、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。 In the non-aqueous electrolytic solution of the present invention, the content of the (2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl) oxy derivative compound represented by the general formula (I) contained in the non-aqueous electrolytic solution is determined. It is preferably 0.01 to 10% by mass in the non-aqueous electrolyte solution. If the content is 10% by mass or less, there is little possibility that an excessive film is formed on the electrode and the low temperature characteristics are deteriorated, and if it is 0.01% by mass or more, the film is sufficiently formed and the temperature is wide. The above range is preferable because the effect of improving the electrochemical properties in the range is enhanced. The content is more preferably 0.05% by mass or more, still more preferably 0.1% by mass or more in the non-aqueous electrolytic solution. Further, the upper limit thereof is more preferably 5% by mass or less, further preferably 3% by mass or less.

本発明の非水電解液において、前記一般式(I)で表される(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オキシ誘導体化合物を以下に述べる非水溶媒、電解質塩、更にその他の添加剤を組み合わせることにより、広い温度範囲で電気化学特性が相乗的に向上するという特異な効果を発現する。 In the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, the (2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl) oxy derivative compound represented by the general formula (I) is referred to as the non-aqueous solvent, electrolyte salt, and the like described below. By combining these additives, the unique effect of synergistically improving the electrochemical properties over a wide temperature range is exhibited.

〔非水溶媒〕
本発明の非水電解液に使用される非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状エステル、ラクトン、エーテル、及びアミドから選ばれる1種又は2種以上が好適に挙げられる。広い温度範囲で電気化学特性が相乗的に向上するため、鎖状エステルが含まれることが好ましく、鎖状カーボネートが含まれることが更に好ましく、環状カーボネートと鎖状カーボネートの両方が含まれることがもっとも好ましい。
[Non-aqueous solvent]
As the non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolytic solution of the present invention, one or more selected from cyclic carbonates, chain esters, lactones, ethers, and amides are preferably used. Since the electrochemical properties are synergistically improved over a wide temperature range, it is preferable to contain a chain ester, more preferably to contain a chain carbonate, and most preferably to contain both a cyclic carbonate and a chain carbonate. preferable.

なお、「鎖状エステル」なる用語は、鎖状カーボネート及び鎖状カルボン酸エステルを含む概念として用いる。 The term "chain ester" is used as a concept including a chain carbonate and a chain carboxylic acid ester.

環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、1,2−ブチレンカーボネート、2,3−ブ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(FEC)、トランスもしくはシス−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(以下、両者を総称して「DFEC」という)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、及び4−エチニル−1,3−ジオキソラン−2−オン(EEC)から選ばれる1種又は2種以上が挙げられ、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、ビニレンカーボネート及び4−エチニル−1,3−ジオキソラン−2−オンから選ばれる1種又は2種以上がより好適である。 Cyclic carbonates include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolane-2-one (FEC), trans or Sis-4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one (hereinafter, both are collectively referred to as "DFEC"), vinylene carbonate (VC), vinylethylene carbonate (VEC), and 4-ethynyl-1. , 3-Dioxolane-2-one (EEC), one or more, including ethylene carbonate, propylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, vinylene carbonate and 4-ethynyl. One or more selected from -1,3-dioxolane-2-one is more preferable.

また、前記炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合又はフッ素原子を有する環状カーボネートのうち少なくとも1種を使用すると高温環境下での電気化学特性が一段と向上するので好ましく、炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を含む環状カーボネートとフッ素原子を有する環状カーボネートを両方含むことがより好ましい。炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートとしては、VC、VEC、又はEECが更に好ましく、フッ素原子を有する環状カーボネートとしては、FEC又はDFECが更に好ましい。 Further, it is preferable to use at least one of the unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond or a cyclic carbonate having a fluorine atom because the electrochemical properties in a high temperature environment are further improved. It is more preferable to contain both a cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond and a cyclic carbonate having a fluorine atom. The cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is more preferably VC, VEC or EEC, and the cyclic carbonate having a fluorine atom is further preferably FEC or DFEC.

炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対して、好ましくは0.07体積%以上、より好ましくは0.2体積%以上、更に好ましくは0.7体積%以上であり、また、その上限としては、好ましくは7体積%以下、より好ましくは4体積%以下、更に好ましくは2.5体積%以下であると、Liイオン透過性を損なうことなく一段と広い温度範囲での電気化学特性を増すことができるので好ましい。 The content of the cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is preferably 0.07% by volume or more, more preferably 0.% by volume, based on the total volume of the non-aqueous solvent. It is 2% by volume or more, more preferably 0.7% by volume or more, and the upper limit thereof is preferably 7% by volume or less, more preferably 4% by volume or less, still more preferably 2.5% by volume or less. This is preferable because the electrochemical properties in a wider temperature range can be increased without impairing the Li ion permeability.

フッ素原子を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対して好ましくは0.07体積%以上、より好ましくは4体積%以上、更に好ましくは6体積%以上であり、また、その上限としては、好ましくは35体積%以下、より好ましくは25体積%以下、更に15体積%以下であると、Liイオン透過性を損なうことなく一段と広い温度範囲での電気化学特性を向上させることができるので好ましい。 The content of the cyclic carbonate having a fluorine atom is preferably 0.07% by volume or more, more preferably 4% by volume or more, still more preferably 6% by volume or more, based on the total volume of the non-aqueous solvent. When the upper limit is preferably 35% by volume or less, more preferably 25% by volume or less, and further 15% by volume or less, the electrochemical characteristics in a wider temperature range can be improved without impairing the Li ion permeability. It is preferable because it can be done.

非水溶媒が炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートとフッ素原子を有する環状カーボネートの両方を含む場合、フッ素原子を有する環状カーボネートの含有量に対する炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、好ましくは0.2体積%以上、より好ましくは3体積%以上、更に好ましくは7体積%以上であり、その上限としては、好ましくは40体積%以下、より好ましくは30体積%以下、更に15体積%以下であると、Liイオン透過性を損なうことなく一段と広い温度範囲での電気化学特性を向上させることができるので特に好ましい。 When the non-aqueous solvent contains both a cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond and a cyclic carbonate having a fluorine atom, carbon-with respect to the content of the cyclic carbonate having a fluorine atom. The content of the cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is preferably 0.2% by volume or more, more preferably 3% by volume or more, still more preferably 7% by volume or more. When the upper limit is preferably 40% by volume or less, more preferably 30% by volume or less, and further 15% by volume or less, the electrochemical characteristics in a wider temperature range are improved without impairing the Li ion permeability. It is particularly preferable because it can be used.

また、非水溶媒がエチレンカーボネートと炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの両方を含むと電極上に形成される被膜の広い温度範囲での電気化学特性を向上させることができるので好ましく、エチレンカーボネート及び炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対し、好ましくは3体積%以上、より好ましくは5体積%以上、更に好ましくは7体積%以上であり、また、その上限としては、好ましくは45体積%以下、より好ましくは35体積%以下、更に好ましくは25体積%以下である。 Also, when the non-aqueous solvent contains both ethylene carbonate and a cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond, electrochemistry of the coating formed on the electrode over a wide temperature range. The content of ethylene carbonate and cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is preferable with respect to the total volume of the non-aqueous solvent. It is 3% by volume or more, more preferably 5% by volume or more, further preferably 7% by volume or more, and the upper limit thereof is preferably 45% by volume or less, more preferably 35% by volume or less, still more preferably 25% by volume. % Or less.

これらの溶媒は1種類で使用してもよく、また2種類以上を組み合わせて使用した場合は、高温環境下での電気化学特性の改善効果が更に向上するので好ましく、3種類以上を組み合わせて使用することが特に好ましい。これらの環状カーボネートの好適な組合せとしては、ECとPC、ECとVC、PCとVC、VCとFEC、ECとFEC、PCとFEC、FECとDFEC、ECとDFEC、PCとDFEC、VCとDFEC、VECとDFEC、VCとEEC、ECとEEC、ECとPCとVC、ECとPCとFEC、ECとVCとFEC、ECとVCとVEC、ECとVCとEEC、ECとEECとFEC、PCとVCとFEC、ECとVCとDFEC、PCとVCとDFEC、ECとPCとVCとFEC、又はECとPCとVCとDFEC等が好ましい。前記の組合せのうち、ECとVC、ECとFEC、PCとFEC、ECとPCとVC、ECとPCとFEC、ECとVCとFEC、ECとVCとEEC、ECとEECとFEC、PCとVCとFEC、又はECとPCとVCとFEC等の組合せがより好ましい。 One type of these solvents may be used, and when two or more types are used in combination, the effect of improving the electrochemical properties in a high temperature environment is further improved, so that it is preferable to use three or more types in combination. It is particularly preferable to do so. Suitable combinations of these cyclic carbonates include EC and PC, EC and VC, PC and VC, VC and FEC, EC and FEC, PC and FEC, FEC and DFEC, EC and DFEC, PC and DFEC, VC and DFEC. , VEC and DFEC, VC and EEC, EC and EEC, EC and PC and VC, EC and PC and FEC, EC and VC and FEC, EC and VC and VEC, EC and VC and EEC, EC and EEC and FEC, PC And VC and FEC, EC and VC and DFEC, PC and VC and DFEC, EC and PC and VC and FEC, or EC and PC and VC and DFEC are preferable. Of the above combinations, EC and VC, EC and FEC, PC and FEC, EC and PC and VC, EC and PC and FEC, EC and VC and FEC, EC and VC and EEC, EC and EEC and FEC, PC and A combination of VC and FEC, or EC and PC and VC and FEC is more preferable.

鎖状エステルとしては、メチルエチルカーボネート(MEC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、メチルイソプロピルカーボネート(MIPC)、メチルブチルカーボネート、及びエチルプロピルカーボネートから選ばれる1種又は2種以上の非対称鎖状カーボネート、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート、及びジブチルカーボネートから選ばれる1種又は2種以上の対称鎖状カーボネート、ピバリン酸メチル、ピバリン酸エチル、ピバリン酸プロピル等のピバリン酸エステル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酢酸メチル、及び酢酸エチル(EA)から選ばれる1種又は2種以上の鎖状カルボン酸エステルが好適に挙げられる。 Examples of the chain ester include one or more asymmetric chain carbonates selected from methyl ethyl carbonate (MEC), methyl propyl carbonate (MPC), methyl isopropyl carbonate (MIPC), methyl butyl carbonate, and ethyl propyl carbonate. One or more symmetrical chain carbonates selected from dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, and dibutyl carbonate, pivalic acid esters such as methyl pivalate, ethyl pivalate, and propyl pivalate. , One or more chain carboxylic acid esters selected from methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, methyl acetate, and ethyl acetate (EA) are preferred.

前記鎖状エステルの中でも、ジメチルカーボネート、メチル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、メチルブチルカーボネート、プロピオン酸メチル、酢酸メチル及び酢酸エチル(EA)から選ばれるメチル基を有する鎖状エステルが好ましく、特にメチル基を有する鎖状カーボネートが好ましい。 Among the chain esters, a chain ester having a methyl group selected from dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, methyl butyl carbonate, methyl propionate, methyl acetate and ethyl acetate (EA) is preferable. In particular, a chain carbonate having a methyl group is preferable.

また、高電圧下での電気化学特性を向上させる観点から少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されている鎖状エステルを少なくとも一種を含むと好ましい。 Further, from the viewpoint of improving the electrochemical properties under high voltage, it is preferable to contain at least one chain ester in which at least one hydrogen atom is replaced with a fluorine atom.

具体的な少なくとも1つの水素原子がフッ素原子で置換されている鎖状エステルとしては、2,2−ジフルオロエチルアセテート(DFEA)、2,2,2−トリフルオロエチルアセテート(TFEA)、2,2−ジフルオロエチルプロピオネート、2,2,2−トリフルオロエチルプロピオネート、メチル 2,2−ジフルオロプロピオネート、メチル 2,2,2−トリフルオロプロピオネート、メチル(2,2−ジフルオロエチル)カーボネート(MDFEC)、及びエチル(2,2,2−トリルオロエチル)カーボネート(ETFEC)からなる群より選ばれる1種以上が好適に挙げられる。
中でも高温環境下での電気化学特性向上の観点より、2,2,2−トリフルオロエチルアセテート、2,2−ジフルオロエチルアセテート、2,2,2−トリフルオロプロピオネート、メチル(2,2−ジフルオロエチル)カーボネート、又はエチル(2,2,2−トリルオロエチル)カーボネートがより好ましい。
Specific chain esters in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom include 2,2-difluoroethyl acetate (DFEA), 2,2,2-trifluoroethyl acetate (TFEA), 2,2. -Difluoroethyl propionate, 2,2,2-trifluoroethyl propionate, methyl 2,2-difluoropropionate, methyl 2,2,2-trifluoropropionate, methyl (2,2-difluoroethyl) ) One or more selected from the group consisting of carbonate (MDFEC) and ethyl (2,2,2-tolyloethyl) carbonate (ETFEC) is preferably mentioned.
Above all, from the viewpoint of improving electrochemical properties in a high temperature environment, 2,2,2-trifluoroethyl acetate, 2,2-difluoroethyl acetate, 2,2,2-trifluoropropionate, methyl (2,2-) Difluoroethyl) carbonate or ethyl (2,2,2-triluoloethyl) carbonate is more preferred.

また、鎖状カーボネートを用いる場合には、2種以上を用いることが好ましい。さらに対称鎖状カーボネートと非対称鎖状カーボネートの両方が含まれるとより好ましく、対称鎖状カーボネートの含有量が非対称鎖状カーボネートより多く含まれると更に好ましい。 When chain carbonate is used, it is preferable to use two or more kinds. Further, it is more preferable that both the symmetric chain carbonate and the asymmetric chain carbonate are contained, and it is further preferable that the content of the symmetric chain carbonate is higher than that of the asymmetric chain carbonate.

鎖状エステルの含有量は、特に制限されないが、非水溶媒の総体積に対して、60〜90体積%の範囲で用いるのが好ましい。該含有量が60体積%以上であれば非水電解液の粘度が高くなりすぎず、90体積%以下であれば非水電解液の電気伝導度が低下して広い温度範囲での電気化学特性が低下するおそれが少ないので上記範囲であることが好ましい。 The content of the chain ester is not particularly limited, but it is preferably used in the range of 60 to 90% by volume with respect to the total volume of the non-aqueous solvent. If the content is 60% by volume or more, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution does not become too high, and if it is 90% by volume or less, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte solution decreases and the electrochemical characteristics in a wide temperature range Is less likely to decrease, so the above range is preferable.

鎖状カーボネート中に対称鎖状カーボネートが占める体積の割合は、51体積%以上が好ましく、55体積%以上がより好ましい。その上限としては、95体積%以下がより好ましく、85体積%以下であると更に好ましい。対称鎖状カーボネートにジメチルカーボネートが含まれると特に好ましい。また、非対称鎖状カーボネートはメチル基を有するとより好ましく、メチルエチルカーボネートが特に好ましい。上記の場合に一段と広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましい。 The volume ratio of the symmetrical chain carbonate to the chain carbonate is preferably 51% by volume or more, more preferably 55% by volume or more. The upper limit is more preferably 95% by volume or less, and further preferably 85% by volume or less. It is particularly preferable that the symmetric chain carbonate contains dimethyl carbonate. Further, the asymmetric chain carbonate is more preferably having a methyl group, and methyl ethyl carbonate is particularly preferable. In the above case, the electrochemical characteristics in a wider temperature range are improved, which is preferable.

環状カーボネートと鎖状エステルの割合は、高温下での電気化学特性向上の観点から、環状カーボネート:鎖状エステル(体積比)が10:90〜45:55が好ましく、15:85〜40:60がより好ましく、20:80〜35:65が特に好ましい。 The ratio of the cyclic carbonate to the chain ester is preferably 10:90 to 45:55, preferably 15:85 to 40:60, from the viewpoint of improving the electrochemical properties at high temperature, and the cyclic carbonate: chain ester (volume ratio) is preferably 10:90 to 45:55. Is more preferable, and 20:80 to 35:65 is particularly preferable.

その他の非水溶媒としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等の環状エーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等の鎖状エーテル、ジメチルホルムアミド等のアミド、スルホラン等のスルホン、及びγ−ブチロラクトン(GBL)、γ−バレロラクトン、α−アンゲリカラクトン等のラクトンから選ばれる1種又は2種以上が好適に挙げられる。 Other non-aqueous solvents include cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and 1,4-dioxane, chains such as 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane and 1,2-dibutoxyethane. One or more selected from amides such as ether, dimethylformamide, sulfones such as sulfolane, and lactones such as γ-butyrolactone (GBL), γ-valerolactone, and α-angelica lactone are preferably mentioned.

上記その他の非水溶媒は通常、適切な物性を達成するために、混合して使用される。その組合せは、例えば、環状カーボネートと鎖状エステルとラクトンとの組合せ又は環状カーボネートと鎖状エステルとエーテルとの組合せ等が好適に挙げられ、環状カーボネートと鎖状エステルとラクトンとの組合せがより好ましく、ラクトンの中でもγ−ブチロラクトン(GBL)を用いると更に好ましい。 The other non-aqueous solvents mentioned above are usually mixed and used in order to achieve appropriate physical characteristics. The combination is preferably a combination of a cyclic carbonate, a chain ester and a lactone, a combination of a cyclic carbonate, a chain ester and an ether, and the like, and a combination of a cyclic carbonate, a chain ester and a lactone is more preferable. Among the lactones, it is more preferable to use γ-butyrolactone (GBL).

その他の非水溶媒の含有量は、非水溶媒の総体積に対して、通常1%以上、好ましくは2%以上であり、また通常40%以下、好ましくは30%以下、更に好ましくは20%以下である。 The content of the other non-aqueous solvent is usually 1% or more, preferably 2% or more, and usually 40% or less, preferably 30% or less, more preferably 20%, based on the total volume of the non-aqueous solvent. It is as follows.

一段と広い温度範囲での電気化学特性を向上させる目的で、非水電解液中にさらにその他の添加剤を加えることが好ましい。
その他の添加剤の具体例としては、以下の(A)〜(I)の化合物が好適に挙げられる。
It is preferable to add other additives to the non-aqueous electrolyte solution for the purpose of improving the electrochemical properties in a wider temperature range.
Specific examples of other additives preferably include the following compounds (A) to (I).

(A)アセトニトリル、プロピオニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、及びセバコニトリルからなる群より選ばれる一種又は二種以上のニトリル。 (A) One or more nitriles selected from the group consisting of acetonitrile, propionitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimeronitrile, suberonitrile, and sebaconitrile.

(B)シクロヘキシルベンゼン、フルオロシクロヘキシルベンゼン化合物(1−フルオロ−2−シクロヘキシルベンゼン、1−フルオロ−3−シクロヘキシルベンゼン、1−フルオロ−4−シクロヘキシルベンゼン)、tert−ブチルベンゼン、tert−アミルベンゼン、1−フルオロ−4−tert−ブチルベンゼン等の分枝アルキル基を有する芳香族化合物や、ビフェニル、ターフェニル(o−、m−、p−体)、ジフェニルエーテル、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン(o−、m−、p−体)、アニソール、2,4−ジフルオロアニソール、ターフェニルの部分水素化物(1,2−ジシクロヘキシルベンゼン、2−フェニルビシクロヘキシル、1,2−ジフェニルシクロヘキサン、o−シクロヘキシルビフェニル)等の芳香族化合物。 (B) Cyclohexylbenzene, fluorocyclohexylbenzene compounds (1-fluoro-2-cyclohexylbenzene, 1-fluoro-3-cyclohexylbenzene, 1-fluoro-4-cyclohexylbenzene), tert-butylbenzene, tert-amylbenzene, 1 Aromatic compounds having a branched alkyl group such as −fluoro-4-tert-butylbenzene, biphenyl, terphenyl (o−, m−, p− form), diphenyl ether, fluorobenzene, difluorobenzene (o−, m). -, P-form), anisole, 2,4-difluoroanisole, partial hydride of terphenyl (1,2-dicyclohexylbenzene, 2-phenylbicyclohexyl, 1,2-diphenylcyclohexane, o-cyclohexylbiphenyl), etc. Aromatic compounds.

(C)メチルイソシアネート、エチルイソシアネート、ブチルイソシアネート、フェニルイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2−イソシアナトエチル アクリレート、及び2−イソシアナトエチル メタクリレートからなる群より選ばれる一種又は二種以上のイソシアネート化合物。 (C) Consists of methyl isocyanate, ethyl isocyanate, butyl isocyanate, phenylisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, 1,4-phenylenediocyanate, 2-isocyanatoethyl acrylate, and 2-isocyanatoethyl methacrylate. One or more isocyanate compounds selected from the group.

(D)2−プロピニル メチル カーボネート、酢酸 2−プロピニル、ギ酸 2−プロピニル、メタクリル酸 2−プロピニル、メタンスルホン酸 2−プロピニル、ビニルスルホン酸 2−プロピニル、2−(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸2−プロピニル、ジ(2−プロピニル)オギザレート、メチル 2−プロピニルオギザレート、エチル 2−プロピニルオギザレート、グルタル酸 ジ(2−プロピニル)、2−ブチン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、2−ブチン−1,4−ジイル ジホルメート、及び2,4−ヘキサジイン−1,6−ジイル ジメタンスルホネートからなる群より選ばれる一種又は二種以上の三重結合含有化合物。 (D) 2-propynyl Methyl carbonate, 2-propynyl acetate, 2-propynyl formate, 2-propynyl methacrylate, 2-propynyl methanesulfonic acid, 2-propynyl vinylsulfonic acid, 2- (methanesulfonyloxy) propionic acid 2-propynyl Propinyl, di (2-propynyl) oxalate, methyl 2-propynyl oxalate, ethyl 2-propynyl oxalate, di (2-propynyl) glutarate, 2-butin-1,4-diyldimethanesulfonate, 2- One or more triple bond-containing compounds selected from the group consisting of butin-1,4-diyldiformate and 2,4-hexadiyne-1,6-diyldimethanesulfonate.

(E)1,3−プロパンスルトン、1,3−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−プロペンスルトン、2,2−ジオキシド−1,2−オキサチオラン−4−イル アセテート、又は5,5−ジメチル−1,2−オキサチオラン−4−オン 2,2−ジオキシド等のスルトン、エチレンサルファイト、ヘキサヒドロベンゾ[1,3,2]ジオキサチオラン−2−オキシド(1,2−シクロヘキサンジオールサイクリックサルファイトともいう)、又は5−ビニル−ヘキサヒドロ−1,3,2−ベンゾジオキサチオール−2−オキシド等の環状サルファイト、ブタン−2,3−ジイル ジメタンスルホネート、ブタン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、又はメチレンメタンジスルホネート等のスルホン酸エステル、ジビニルスルホン、1,2−ビス(ビニルスルホニル)エタン、又はビス(2−ビニルスルホニルエチル)エーテル等のビニルスルホン化合物からなる群より選ばれる一種又は二種以上のS=O基含有化合物。 (E) 1,3-Propane sultone, 1,3-butane sultone, 2,4-butane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propensultone, 2,2-dioxide-1,2-oxathiolan-4-yl Sultone such as acetate or 5,5-dimethyl-1,2-oxathiolane-4-one 2,2-dioxide, ethylene sulphite, hexahydrobenzo [1,3,2] dioxathiolane-2-oxide (1,2) -Cyclohexanediol cyclic sulphite), or cyclic sulphite such as 5-vinyl-hexahydro-1,3,2-benzodioxathiol-2-oxide, butane-2,3-diyldimethanesulfonate, butane. Sulfonic acid esters such as -1,4-diyldimethanesulfonate or methylenemethanedisulfonate, vinylsulfone compounds such as divinylsulfone, 1,2-bis (vinylsulfonyl) ethane, or bis (2-vinylsulfonylethyl) ether. One or more S = O group-containing compounds selected from the group consisting of.

(F)1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,3,5−トリオキサン等の環状アセタール化合物。 (F) Cyclic acetal compounds such as 1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, and 1,3,5-trioxane.

(G)リン酸トリメチル、リン酸トリブチル、及びリン酸トリオクチル、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)メチル、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)エチル、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)2,2−ジフルオロエチル、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、リン酸ビス(2,2−ジフルオロエチル)2,2,2−トリフルオロエチル、リン酸ビス(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)2,2,2−トリフルオロエチル及びリン酸(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)メチル、リン酸トリス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル)、メチレンビスホスホン酸メチル、メチレンビスホスホン酸エチル、エチレンビスホスホン酸メチル、エチレンビスホスホン酸エチル、ブチレンビスホスホン酸メチル、ブチレンビスホスホン酸エチル、メチル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、及びピロリン酸メチル、ピロリン酸エチルからなる群より選ばれる1種又は2種以上のリン含有化合物。 (G) trimethyl phosphate, tributyl phosphate, and trioctyl phosphate, tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl), bis (2,2,2-trifluoroethyl) methyl phosphate, bis phosphate (2,2,2-trifluoroethyl) ethyl, bis phosphate (2,2,2-trifluoroethyl) 2,2-difluoroethyl, bis phosphate (2,2,2-trifluoroethyl) 2, 2,3,3-Tetrafluoropropyl, bis phosphate (2,2-difluoroethyl) 2,2,2-trifluoroethyl, bis phosphate (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) 2,2 , 2-Trifluoroethyl and Phosphate (2,2,2-Trifluoroethyl) (2,2,3,3-Tetrafluoropropyl) Methyl, Tris Phosphate (1,1,1,3,3,3) -Hexafluoropropan-2-yl), methyl methylenebisphosphonate, ethyl methylenebisphosphonate, methyl ethylenebisphosphonate, ethyl ethylenebisphosphonate, methyl butylenebisphosphonate, ethyl butylenebisphosphonate, methyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- (Dimethylphosphoryl) acetate, methyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, methyl 2 -(Dimethoxyphosphoryl) acetate, ethyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, methyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, 2-propynyl One or more phosphorus-containing compounds selected from the group consisting of 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, methyl pyrophosphate, and ethyl pyrophosphate.

(H)無水酢酸、無水プロピオン酸等の鎖状のカルボン酸無水物、無水コハク酸、無水マレイン酸、3−アリル無水コハク酸、無水グルタル酸、無水イタコン酸、又は3−スルホ−プロピオン酸無水物等の環状酸無水物。 (H) Chain carboxylic acid anhydrides such as acetic anhydride and propionic anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, 3-allyl succinic anhydride, glutaric anhydride, itaconic anhydride, or 3-sulfo-propionic anhydride. Cyclic acid anhydride such as a thing.

(I)メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、フェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、又はエトキシヘプタフルオロシクロテトラホスファゼン等の環状ホスファゼン化合物。 (I) Cyclic phosphazene compounds such as methoxypentafluorocyclotriphosphazene, ethoxypentafluorocyclotriphosphazene, phenoxypentafluorocyclotriphosphazene, or ethoxyheptafluorocyclotetraphosphazene.

上記の中でも、(A)ニトリル、(B)芳香族化合物、及び(C)イソシアネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種以上を含むと一段と広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましい。 Among the above, it is preferable to include at least one selected from the group consisting of (A) nitrile, (B) aromatic compound, and (C) isocyanate compound because the electrochemical properties in a wider temperature range are improved.

(A)ニトリルの中では、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、及びピメロニトリルからなる群より選ばれる1種又は2種以上がより好ましい。 Among the nitriles (A), one or more selected from the group consisting of succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, and pimeronitrile are more preferable.

(B)芳香族化合物の中では、ビフェニル、ターフェニル(o−、m−、p−体)、フルオロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、及びtert−アミルベンゼンから選ばれる1種又は2種以上がより好ましく、ビフェニル、o−ターフェニル、フルオロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、及びtert−アミルベンゼンからなる群より選ばれる一種又は二種以上が特に好ましい。 (B) Among aromatic compounds, one or two selected from biphenyl, terphenyl (o-, m-, p-form), fluorobenzene, cyclohexylbenzene, tert-butylbenzene, and tert-amylbenzene. The above is more preferable, and one or more selected from the group consisting of biphenyl, o-terphenyl, fluorobenzene, cyclohexylbenzene, and tert-amylbenzene is particularly preferable.

(C)イソシアネート化合物の中では、ヘキサメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、2−イソシアナトエチル アクリレート、及び2−イソシアナトエチル メタクリレートから選ばれる1種又は2種以上がより好ましい。 Among the isocyanate compounds (C), one or more selected from hexamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, 2-isocyanatoethyl acrylate, and 2-isocyanatoethyl methacrylate are more preferable.

前記(A)〜(C)の化合物の含有量は、非水電解液中に0.01〜7質量%が好ましい。この範囲では、被膜が厚くなり過ぎずに十分に形成され、一段と広い温度範囲での電気化学特性が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、その上限は、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。 The content of the compounds (A) to (C) is preferably 0.01 to 7% by mass in the non-aqueous electrolytic solution. In this range, the coating is sufficiently formed without becoming too thick, and the electrochemical properties in a wider temperature range are enhanced. The content is more preferably 0.05% by mass or more, further preferably 0.1% by mass or more, and the upper limit thereof is more preferably 5% by mass or less, further preferably 3% by mass or less in the non-aqueous electrolytic solution. ..

また、(D)三重結合含有化合物、(E)スルトン、環状サルファイト、スルホン酸エステル、ビニルスルホンから選ばれる環状又は鎖状のS=O基含有化合物、(F)環状アセタール化合物、(G)リン含有化合物、(H)環状酸無水物、及び(I)環状ホスファゼン化合物を含むと一段と広い温度範囲での電気化学特性性が向上するので好ましい。 Further, a cyclic or chain S = O group-containing compound selected from (D) triple bond-containing compound, (E) sulton, cyclic sulfite, sulfonic acid ester, and vinyl sulfone, (F) cyclic acetal compound, (G). It is preferable to include a phosphorus-containing compound, (H) cyclic acid anhydride, and (I) cyclic phosphazene compound because the electrochemical characteristics in a wider temperature range are improved.

(D)三重結合含有化合物としては、2−プロピニル メチル カーボネート、メタクリル酸 2−プロピニル、メタンスルホン酸 2−プロピニル、ビニルスルホン酸 2−プロピニル、2−(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸 2−プロピニル、ジ(2−プロピニル)オギザレート、メチル 2−プロピニル オギザレート、エチル 2−プロピニル オギザレート、及び2−ブチン−1,4−ジイル ジメタンスルホネートから選ばれる一種又は二種以上が好ましく、メタンスルホン酸 2−プロピニル、ビニルスルホン酸 2−プロピニル、2−(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸 2−プロピニル、ジ(2−プロピニル)オギザレート、及び2−ブチン−1,4−ジイル ジメタンスルホネートからなる群より選ばれる1種又は2種以上が更に好ましい。 (D) Examples of the triple bond-containing compound include 2-propynyl methyl carbonate, 2-propynyl methacrylate, 2-propynyl methanesulfonic acid, 2-propynyl vinylsulfonic acid, 2-propynyl 2- (methanesulfonyloxy) propionyl, and dipynyl. One or more selected from (2-propynyl) oxalate, methyl 2-propynyl oxalate, ethyl 2-propynyl oxalate, and 2-butyne-1,4-diyldimethanesulfonate, preferably methanesulfonic acid 2-propynyl, One selected from the group consisting of vinylsulfonic acid 2-propynyl, 2- (methanesulfonyloxy) propionic acid 2-propynyl, di (2-propynyl) oxalate, and 2-butin-1,4-diyldimethanesulfonate. Two or more are more preferable.

(E)スルトン、環状サルファイト、スルホン酸エステル、及びビニルスルホンからなる群より選ばれる環状又は鎖状のS=O基含有化合物(但し、三重結合含有化合物、及び前記一般式のいずれかで表される特定の化合物は含まない)を用いることが好ましい。 (E) A cyclic or chain S = O group-containing compound selected from the group consisting of sultone, cyclic sulfite, sulfonic acid ester, and vinyl sulfone (provided that the compound contains a triple bond and is represented by any of the above general formulas. It is preferable to use (does not include the specific compound to be used).

前記環状のS=O基含有化合物としては、1,3−プロパンスルトン、1,3−ブタンスルトン、1,4−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、1,3−プロペンスルトン、2,2−ジオキシド−1,2−オキサチオラン−4−イル アセテート、5,5−ジメチル−1,2−オキサチオラン−4−オン 2,2−ジオキシド、メチレン メタンジスルホネート、エチレンサルファイト、及び4−(メチルスルホニルメチル)−1,3,2−ジオキサチオラン 2−オキシドからなる群より選ばれる1種又は2種以上が好適に挙げられる。 Examples of the cyclic S = O group-containing compound include 1,3-propane sultone, 1,3-butane sultone, 1,4-butane sultone, 2,4-butane sultone, 1,3-propensultone, and 2,2-dioxide-. 1,2-oxathiolan-4-yl acetate, 5,5-dimethyl-1,2-oxathiolan-4-one 2,2-dioxide, methylene methanedisulfonate, ethylene sulphite, and 4- (methylsulfonylmethyl)- One or more selected from the group consisting of 1,3,2-dioxathiolane 2-oxide is preferably used.

また、鎖状のS=O基含有化合物としては、ブタン−2,3−ジイル ジメタンスルホネート、ブタン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、ジメチル メタンジスルホネート、ペンタフルオロフェニル メタンスルホネート、ジビニルスルホン、及びビス(2−ビニルスルホニルエチル)エーテルからなる群より選ばれる一種又は二種以上が好適に挙げられる。 Examples of the chain S = O group-containing compound include butane-2,3-diyldimethanesulfonate, butane-1,4-diyldimethanesulfonate, dimethylmethanedisulfonate, pentafluorophenylmethanesulfonate, and divinylsulfone. And one or more selected from the group consisting of bis (2-vinylsulfonylethyl) ether are preferably mentioned.

前記環状又は鎖状のS=O基含有化合物の中でも、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、2,2−ジオキシド−1,2−オキサチオラン−4−イル アセテート、エチレンサルフェート、ペンタフルオロフェニル メタンスルホネート、及びジビニルスルホンからなる群より選ばれる1種又は2種以上が更に好ましい。 Among the cyclic or chain S = O group-containing compounds, 1,3-propanesulfone, 1,4-butanesulfone, 2,4-butanesulfone, 2,2-dioxide-1,2-oxathiolan-4-yl acetate. , Ethylene sulfate, pentafluorophenyl methanesulfonate, and one or more selected from the group consisting of divinyl sulfone are more preferable.

(F)環状アセタール化合物としては、1,3−ジオキソラン、又は1,3−ジオキサンが好ましく、1,3−ジオキサンが更に好ましい。 As the cyclic acetal compound (F), 1,3-dioxolane or 1,3-dioxane is preferable, and 1,3-dioxane is more preferable.

(G)リン含有化合物としては、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸トリス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル)、メチル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、又は2−プロピニル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテートが好ましく、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸トリス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル)、エチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、又は2−プロピニル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテートが更に好ましい。 Examples of the phosphorus-containing compound (G) include tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl), tris phosphate (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-yl), and methyl. 2- (Dimethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, methyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2 -(Diethylphosphoryl) acetate, methyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, ethyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, methyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (Dimethoxyphosphoryl) acetate or 2-propynyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate is preferable, tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl), tris phosphate (1,1,1,3,3,3). 3-Hexafluoropropan-2-yl), ethyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethoxyphosphoryl) Acetates, 2-propynyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, or 2-propynyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate are more preferred.

(H)環状酸無水物としては、無水コハク酸、無水マレイン酸、又は3−アリル無水コハク酸が好ましく、無水コハク酸又は3−アリル無水コハク酸が更に好ましい。 As the cyclic acid anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, or 3-allyl succinic anhydride is preferable, and succinic anhydride or 3-allyl succinic anhydride is more preferable.

(I)環状ホスファゼン化合物としては、メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、又はフェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン等の環状ホスファゼン化合物が好ましく、メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、又はエトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼンが更に好ましい。 (I) As the cyclic phosphazene compound, a cyclic phosphazene compound such as methoxypentafluorocyclotriphosphazene, ethoxypentafluorocyclotriphosphazene, or phenoxypentafluorocyclotriphosphazene is preferable, and methoxypentafluorocyclotriphosphazene or ethoxypentafluorocyclocyclo Triphosphazene is more preferred.

前記(D)〜(I)の化合物の含有量は、非水電解液中に0.001〜5質量%が好ましい。この範囲では、被膜が厚くなり過ぎずに十分に形成され、一段と広い温度範囲での電気化学特性が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.01質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、その上限は、3質量%以下がより好ましく、2質量%以下が更に好ましい。 The content of the compounds (D) to (I) is preferably 0.001 to 5% by mass in the non-aqueous electrolytic solution. In this range, the coating is sufficiently formed without becoming too thick, and the electrochemical properties in a wider temperature range are enhanced. The content is more preferably 0.01% by mass or more, further preferably 0.1% by mass or more, and the upper limit thereof is more preferably 3% by mass or less, further preferably 2% by mass or less in the non-aqueous electrolytic solution. ..

また、一段と広い温度範囲での電気化学特性を向上させる目的で、非水電解液中にさらに、シュウ酸骨格を有するリチウム塩、リン酸骨格を有するリチウム塩及びS=O基を有するリチウム塩の中から選ばれる一種以上のリチウム塩を含むことが好ましい。
リチウム塩の具体例としては、リチウム ビス(オキサラト)ボレート〔LiBOB〕、リチウム ジフルオロ(オキサラト)ボレート〔LiDFOB〕、リチウム テトラフルオロ(オキサラト)ホスフェート〔LiTFOP〕、及びリチウム ジフルオロビス(オキサラト)ホスフェート〔LiDFOP〕から選ばれる少なくとも一種のシュウ酸骨格を有するリチウム塩、LiPOやLiPOF等のリン酸骨格を有するリチウム塩、リチウム トリフルオロ((メタンスルホニル)オキシ)ボレート〔LiTFMSB〕、リチウム ペンタフルオロ((メタンスルホニル)オキシ)ホスフェート〔LiPFMSP〕、リチウム メチルサルフェート〔LMS〕、リチウムエチルサルフェート〔LES〕、リチウム 2,2,2−トリフルオロエチルサルフェート〔LFES〕、及びFSOLiから選ばれる1種以上のS=O基を有するリチウム塩が好適に挙げられ、LiBOB、LiDFOB、LiTFOP、LiDFOP、LiPO、LiTFMSB、LMS、LES、LFES、及びFSOLiから選ばれるリチウム塩を含むことがより好ましい。
Further, for the purpose of improving the electrochemical properties in a wider temperature range, a lithium salt having a oxalic acid skeleton, a lithium salt having a phosphoric acid skeleton, and a lithium salt having an S = O group are further contained in a non-aqueous electrolytic solution. It is preferable to contain one or more lithium salts selected from the above.
Specific examples of lithium salts include lithium bis (oxalate) borate [LiBOB], lithium difluoro (oxalat) borate [LiDFOB], lithium tetrafluoro (oxalat) phosphate [LiTFOP], and lithium difluorobis (oxalate) phosphate [LiDFOP]. Lithium salt having at least one oxalate skeleton selected from, lithium salt having a phosphoric acid skeleton such as LiPO 2 F 2 and Li 2 PO 3 F, lithium trifluoro ((methanesulfonyl) oxy) borate [LiTFMSB], lithium Selected from pentafluoro ((methanesulfonyl) oxy) phosphate [LiPFMSP], lithium methyl sulfate [LMS], lithium ethyl sulfate [LES], lithium 2,2,2-trifluoroethyl sulfate [LFES], and FSO 3 Li. Lithium salts having one or more S = O groups are preferably mentioned and include lithium salts selected from LiBOB, LiDFOB, LiTFOP, LiDFOP, LiPO 2 F 2 , LiTFMSB, LMS, LES, LFES, and FSO 3 Li. Is more preferable.

前記リチウム塩が非水溶媒中に占める割合は、0.001M以上0.5M以下である場合が好ましい。この範囲にあると広い温度範囲での電気化学特性の向上効果が一段と発揮される。好ましくは0.01M以上、更に好ましくは0.03M以上、特に好ましくは0.04M以上である。その上限は、更に好ましくは0.4M以下、特に好ましくは0.2M以下である。(ただし、Mはmol/Lを示す。) The ratio of the lithium salt in the non-aqueous solvent is preferably 0.001 M or more and 0.5 M or less. Within this range, the effect of improving the electrochemical characteristics in a wide temperature range is further exhibited. It is preferably 0.01 M or more, more preferably 0.03 M or more, and particularly preferably 0.04 M or more. The upper limit is more preferably 0.4 M or less, and particularly preferably 0.2 M or less. (However, M indicates mol / L.)

(電解質塩)
本発明に使用される電解質塩としては、下記のリチウム塩が好適に挙げられる。
リチウム塩としては、LiPF、LiBF、LiClO等の無機リチウム塩、LiN(SOF)〔LiFSI〕、LiN(SOCF、LiN(SO、LiCFSO、LiC(SOCF、LiPF(CF、LiPF(C、LiPF(CF、LiPF(iso−C7、LiPF(iso−C7)等の鎖状のフッ化アルキル基を含有するリチウム塩や、(CF(SONLi、(CF(SONLi等の環状のフッ化アルキレン鎖を有するリチウム塩等が好適に挙げられ、これらの中から選ばれる少なくとも1種のリチウム塩が好適に挙げられ、これらの1種又は2種以上を混合して使用することができる。
これらの中でも、LiPF、LiBF、LiN(SOCF、LiN(SO、及びLiN(SOF)〔LiFSI〕から選ばれる1種又は2種以上が好ましく、LiPFを用いることがもっとも好ましい。電解質塩の濃度は、前記の非水溶媒に対して、通常0.3M以上が好ましく、0.7M以上がより好ましく、1.1M以上が更に好ましい。またその上限は、2.5M以下が好ましく、2.0M以下がより好ましく、1.6M以下が更に好ましい。
また、これらの電解質塩の好適な組み合わせとしては、LiPFを含み、更にLiBF、LiN(SOCF、及びLiN(SOF)〔LiFSI〕から選ばれる少なくとも1種のリチウム塩が非水電解液中に含まれている場合が好ましく、LiPF以外のリチウム塩が非水溶媒中に占める割合は、0.001M以上であると、広い温度範囲での電気化学特性の向上効果が発揮されやすく、1.0M以下であると広い温度範囲での電気化学特性の向上効果が低下する懸念が少ないので好ましい。好ましくは0.01M以上、特に好ましくは0.03M以上、最も好ましくは0.04M以上である。その上限は、好ましくは0.8M以下、さらに好ましくは0.6M以下、特に好ましくは0.4M以下である。
(Electrolyte salt)
Preferred examples of the electrolyte salt used in the present invention include the following lithium salts.
Lithium salts include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , and LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 [LiFSI], LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (iso-C 3 F 7 ) 3 , Lithium salt containing a chain-like alkyl fluoride group such as LiPF 5 (iso-C 3 F 7 ), (CF 2 ) 2 (SO 2 ) 2 NLi, (CF 2 ) 3 (SO 2 ) 2 Lithium salts having a cyclic fluorinated alkylene chain such as NLi are preferably mentioned, and at least one lithium salt selected from these is preferably mentioned, and one or more of these are mixed. Can be used.
Among these, one or more selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , and LiN (SO 2 F) 2 [LiFSI]. Is preferable, and it is most preferable to use LiPF 6. The concentration of the electrolyte salt is usually preferably 0.3 M or more, more preferably 0.7 M or more, still more preferably 1.1 M or more, relative to the above-mentioned non-aqueous solvent. The upper limit thereof is preferably 2.5 M or less, more preferably 2.0 M or less, and even more preferably 1.6 M or less.
In addition, a suitable combination of these electrolyte salts includes LiPF 6 , and at least one lithium selected from LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO 2 F) 2 [LiFSI]. It is preferable that the salt is contained in the non-aqueous electrolyte solution, and when the ratio of the lithium salt other than LiPF 6 in the non-aqueous solvent is 0.001 M or more, the electrochemical properties are improved in a wide temperature range. The effect is easily exhibited, and when it is 1.0 M or less, there is little concern that the effect of improving the electrochemical characteristics in a wide temperature range is reduced, which is preferable. It is preferably 0.01 M or more, particularly preferably 0.03 M or more, and most preferably 0.04 M or more. The upper limit is preferably 0.8 M or less, more preferably 0.6 M or less, and particularly preferably 0.4 M or less.

〔非水電解液の製造〕
本発明の非水電解液は、例えば、前記の非水溶媒を混合し、これに前記の電解質塩及び該非水電解液に対して前記一般式(I)で表される(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オキシ誘導体化合物を添加することにより得ることができる。
この際、用いる非水溶媒及び非水電解液に加える前記化合物は、生産性を著しく低下させない範囲内で、予め精製して、不純物が極力少ないものを用いることが好ましい。
[Manufacturing of non-aqueous electrolyte solution]
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention is, for example, mixed with the non-aqueous solvent, and is represented by the general formula (I) with respect to the electrolyte salt and the non-aqueous electrolyte solution (2-oxo-1). , 3-Dioxolan-4-yl) It can be obtained by adding an oxy derivative compound.
At this time, it is preferable that the compound to be added to the non-aqueous solvent and the non-aqueous electrolytic solution to be used is purified in advance within a range that does not significantly reduce the productivity, and has as few impurities as possible.

本発明の非水電解液は、下記の第1〜第4の蓄電デバイスに使用することができ、非水電解質として、液体状のものだけでなくゲル化されているものも使用し得る。更に本発明の非水電解液は固体高分子電解質用としても使用できる。中でも電解質塩にリチウム塩を使用する第1の蓄電デバイス用(即ち、リチウム電池用)又は第4の蓄電デバイス用(即ち、リチウムイオンキャパシタ用)として用いることが好ましく、リチウム電池用として用いることがより好ましく、リチウム二次電池用として用いることが更に好ましい。 The non-aqueous electrolyte solution of the present invention can be used in the following first to fourth power storage devices, and as the non-aqueous electrolyte solution, not only a liquid one but also a gelled one can be used. Further, the non-aqueous electrolyte solution of the present invention can also be used for solid polymer electrolytes. Of these, it is preferably used for a first power storage device (that is, for a lithium battery) or a fourth power storage device (that is, for a lithium ion capacitor) that uses a lithium salt as an electrolyte salt, and is preferably used for a lithium battery. It is more preferable, and it is further preferable to use it for a lithium secondary battery.

〔第1の蓄電デバイス(リチウム電池)〕
本明細書においてリチウム電池とは、リチウム一次電池及びリチウム二次電池の総称である。また、本明細書において、リチウム二次電池という用語は、いわゆるリチウムイオン二次電池も含む概念として用いる。
本発明の第1の蓄電デバイスであるリチウム電池は、正極、負極及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている前記非水電解液からなる。非水電解液以外の正極、負極等の構成部材は特に制限なく使用できる。
例えば、リチウム二次電池用正極活物質としては、コバルト、マンガン、及びニッケルからなる群より選ばれる1種又は2種以上を含有するリチウムとの複合金属酸化物が使用される。これらの正極活物質は、1種単独で用いるか又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
このようなリチウム複合金属酸化物としては、例えば、LiCoO、LiCo1−x(但し、MはSn、Mg、Fe、Ti、Al、Zr、Cr、V、Ga、Zn、及びCuから選ばれる1種又は2種以上の元素、0.001≦x≦0.05)、LiMn、LiNiO、LiCo1−xNi(0.01<x<1)、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiNi0.5Mn0.3Co0.2Mn0.3、LiNi0.8Mn0.1Co0.1、LiNi0.8Co0.15Al0.05、LiMnOとLiMO(Mは、Co、Ni、Mn、Fe等の遷移金属)との固溶体、及びLiNi1/2Mn3/2からなる群より選ばれる1種以上が好適に挙げられ、2種以上がより好適である。また、LiCoOとLiMn、LiCoOとLiNiO、LiMnとLiNiOのように併用してもよい。
[First power storage device (lithium battery)]
In the present specification, the lithium battery is a general term for a lithium primary battery and a lithium secondary battery. Further, in the present specification, the term lithium secondary battery is used as a concept including a so-called lithium ion secondary battery.
The lithium battery, which is the first power storage device of the present invention, comprises the positive electrode, the negative electrode, and the non-aqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent. Constituent members such as positive electrodes and negative electrodes other than the non-aqueous electrolytic solution can be used without particular limitation.
For example, as the positive electrode active material for a lithium secondary battery, a composite metal oxide containing one or more selected from the group consisting of cobalt, manganese, and nickel is used. These positive electrode active materials can be used alone or in combination of two or more.
Examples of such a lithium composite metal oxide include LiCoO 2 , LiCo 1-x M x O 2 (where M is Sn, Mg, Fe, Ti, Al, Zr, Cr, V, Ga, Zn, and One or more elements selected from Cu, 0.001 ≤ x ≤ 0.05), LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiCo 1-x Ni x O 2 (0.01 <x <1), LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , Li 2 MnO 3 and LiMO 2 (M is a transition metal such as Co, Ni, Mn, Fe), and LiNi 1/2 Mn 3/2. one or more selected from the group consisting of O 4 is preferably mentioned, two or more is more preferable. Further, LiCoO 2 and LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 and LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 and LiNiO 2 may be used in combination.

高充電電圧で動作するリチウム複合金属酸化物を使用すると、充電時における電解液との反応により高温環境下で電気化学特性が低下しやすいが、本発明に係るリチウム二次電池ではこれらの電気化学特性の低下を抑制することができる。
特にNiを含む正極活物質の場合にNiの触媒作用により正極表面での非水溶媒の分解が起き、電池の抵抗が増加しやすい傾向にある。特に高温環境下での電気化学特性が低下しやすい傾向にあるが、本発明に係るリチウム二次電池ではこれらの電気化学特性の低下を抑制することができるので好ましい。特に、正極活物質中の全遷移金属元素の原子濃度に対するNiの原子濃度の割合が、10atomic%を超える正極活物質を用いた場合に上記効果が顕著になるので好ましく、20atomic%以上が更に好ましく、30atomic%以上が特に好ましい。具体的には、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiNi0.5Mn0.3Co0.2Mn0.3、LiNi0.8Mn0.1Co0.1、LiNi0.8Co0.15Al0.05等が好適に挙げられる。
When a lithium composite metal oxide operating at a high charging voltage is used, the electrochemical characteristics tend to deteriorate in a high temperature environment due to the reaction with the electrolytic solution during charging. However, in the lithium secondary battery according to the present invention, these electrochemical properties are likely to deteriorate. Deterioration of characteristics can be suppressed.
In particular, in the case of a positive electrode active material containing Ni, the catalytic action of Ni causes decomposition of the non-aqueous solvent on the surface of the positive electrode, and the resistance of the battery tends to increase. In particular, the electrochemical characteristics tend to deteriorate in a high temperature environment, but the lithium secondary battery according to the present invention is preferable because the deterioration of these electrochemical characteristics can be suppressed. In particular, when the ratio of the atomic concentration of Ni to the atomic concentration of all transition metal elements in the positive electrode active material exceeds 10 atomic%, the above effect becomes remarkable, and 20 atomic% or more is more preferable. , 30 atomic% or more is particularly preferable. Specifically, LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0. Preferred examples thereof include 1 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2.

更に、正極活物質として、リチウム含有オリビン型リン酸塩を用いることもできる。特に鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンから選ばれる一種又は二種以上を含むリチウム含有オリビン型リン酸塩が好ましい。その具体例としては、LiFePO、LiCoPO、LiNiPO、及びLiMnPOから選ばれる一種又は二種以上が挙げられる。
これらのリチウム含有オリビン型リン酸塩の一部は他元素で置換してもよく、鉄、コバルト、ニッケル、マンガンの一部をCo、Mn、Ni、Mg、Al、B、Ti、V、Nb、Cu、Zn、Mo、Ca、Sr、W、及びZrから選ばれる一種又は二種以上の元素で置換したり、又はこれらの他元素を含有する化合物や炭素材料で被覆することもできる。これらの中では、LiFePO又はLiMnPOが好ましい。
また、リチウム含有オリビン型リン酸塩は、例えば前記の正極活物質と混合して用いることもできる。
Further, as the positive electrode active material, a lithium-containing olivine-type phosphate can also be used. In particular, a lithium-containing olivine-type phosphate containing one or more selected from iron, cobalt, nickel and manganese is preferable. Specific examples thereof include one or more selected from LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , and LiMnPO 4.
Some of these lithium-containing olivine-type phosphates may be replaced with other elements, and some of iron, cobalt, nickel and manganese may be replaced with Co, Mn, Ni, Mg, Al, B, Ti, V and Nb. , Cu, Zn, Mo, Ca, Sr, W, and Zr can be substituted with one or more elements selected from, or coated with a compound or carbon material containing these other elements. Of these, LiFePO 4 or LiMnPO 4 is preferred.
Further, the lithium-containing olivine-type phosphate can also be used, for example, by mixing with the above-mentioned positive electrode active material.

また、リチウム一次電池用正極としては、CuO、CuO、AgO、AgCrO、CuS、CuSO、TiO、TiS、SiO、SnO、V、V12、VO、Nb、Bi、BiPb,Sb、CrO、Cr、MoO、WO、SeO、MnO、Mn、Fe、FeO、Fe、Ni、NiO、CoO、CoO等の、一種又は二種以上の金属元素の酸化物又はカルコゲン化合物、SO、SOCl等の硫黄化合物、一般式(CFnで表されるフッ化炭素(フッ化黒鉛)等が挙げられる。これらの中でも、MnO、V、フッ化黒鉛等が好ましい。 Further, as the positive electrode for the lithium primary battery, CuO, Cu 2 O, Ag 2 O, Ag 2 CrO 4 , CuS, CuSO 4 , TiO 2 , TiS 2 , SiO 2 , SnO, V 2 O 5 , V 6 O 12 , VO x , Nb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Bi 2 Pb 2 O 5 , Sb 2 O 3 , CrO 3 , Cr 2 O 3 , MoO 3 , WO 3 , SeO 2 , MnO 2 , Mn 2 O 3 , Fe 2 O 3 , FeO, Fe 3 O 4 , Ni 2 O 3 , NiO, CoO 3 , CoO, etc., oxides or chalcogen compounds of one or more metal elements, SO 2 , SOCl 2, etc. Examples thereof include compounds, fluorocarbon (fluorinated graphite) represented by the general formula (CF x ) n, and the like. Among these, MnO 2 , V 2 O 5 , fluorographite and the like are preferable.

正極の導電剤は、化学変化を起こさない電子伝導材料であれば特に制限はない。例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛等)、人造黒鉛等のグラファイト、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、又はサーマルブラック等のカーボンブラック等が挙げられる。また、グラファイトとカーボンブラックを適宜混合して用いてもよい。導電剤の正極合剤への添加量は、1〜10質量%が好ましく、特に2〜5質量%が好ましい。 The conductive agent for the positive electrode is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change. Examples thereof include natural graphite (scaly graphite and the like), graphite such as artificial graphite, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, carbon black such as thermal black and the like. Further, graphite and carbon black may be appropriately mixed and used. The amount of the conductive agent added to the positive electrode mixture is preferably 1 to 10% by mass, and particularly preferably 2 to 5% by mass.

正極は、前記の正極活物質をアセチレンブラック、カーボンブラック等の導電剤、及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンとブタジエンの共重合体(SBR)、アクリロニトリルとブタジエンの共重合体(NBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、エチレンプロピレンジエンターポリマー等の結着剤と混合し、これに1−メチル−2−ピロリドン等の高沸点溶剤を加えて混練して正極合剤とした後、この正極合剤を集電体のアルミニウム箔やステンレス製のラス板等に塗布して、乾燥、加圧成型した後、50℃〜250℃程度の温度で2時間程度真空下で加熱処理することにより作製することができる。
正極の集電体を除く部分の密度は、通常は1.5g/cm以上であり、電池の容量をさらに高めるため、好ましくは2g/cm以上であり、より好ましくは、3g/cm以上であり、更に好ましくは、3.6g/cm以上である。なお、その上限としては、4g/cm以下が好ましい。
For the positive electrode, the positive electrode active material is made of a conductive agent such as acetylene black or carbon black, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), a styrene / butadiene copolymer (SBR), or acrylonitrile and butadiene. Mix with a binder such as copolymer (NBR), carboxymethyl cellulose (CMC), ethylene propylene dienter polymer, etc., add a high boiling point solvent such as 1-methyl-2-pyrrolidone, and knead to make a positive electrode mixture. After that, this positive electrode mixture is applied to an aluminum foil of a current collector, a lath plate made of stainless steel, etc., dried and pressure-molded, and then at a temperature of about 50 ° C to 250 ° C under vacuum for about 2 hours. It can be produced by heat treatment.
The density of the part except the collector of the positive electrode is usually at 1.5 g / cm 3 or more, for further increasing the capacity of the battery, it is preferably 2 g / cm 3 or more, more preferably, 3 g / cm 3 The above is more preferably 3.6 g / cm 3 or more. The upper limit thereof is preferably 4 g / cm 3 or less.

リチウム二次電池用負極活物質としては、リチウム金属やリチウム合金、及びリチウムを吸蔵及び放出することが可能な炭素材料〔易黒鉛化炭素や、(002)面の面間隔が0.37nm以上の難黒鉛化炭素や、(002)面の面間隔が0.34nm以下の黒鉛など〕、スズ(単体)、スズ化合物、ケイ素(単体)、ケイ素化合物、もしくはLiTi12などのチタン酸リチウム化合物等を1種単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中では、リチウムイオンの吸蔵及び放出能力において、人造黒鉛や天然黒鉛等の高結晶性の炭素材料を使用することがより好ましく、格子面(002)の面間隔(d002)が0.340nm(ナノメータ)以下、特に0.335〜0.337nmである黒鉛型結晶構造を有する炭素材料を使用することが更に好ましい。
特に複数の扁平状の黒鉛質微粒子が互いに非平行に集合又は結合した塊状構造を有する人造黒鉛粒子や、圧縮力、摩擦力、剪断力等の機械的作用を繰り返し与え、鱗片状天然黒鉛を球形化処理した粒子、を用いることが好ましい。
負極の集電体を除く部分の密度を1.5g/cm以上の密度に加圧成形したときの負極シートのX線回折測定から得られる黒鉛結晶の(110)面のピーク強度I(110)と(004)面のピーク強度I(004)の比I(110)/I(004)が0.01以上となると一段と広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましく、0.05以上となることがより好ましく、0.1以上となることが更に好ましい。また、過度に処理し過ぎて結晶性が低下し電池の放電容量が低下する場合があるので、ピーク強度の比I(110)/I(004)の上限は0.5以下が好ましく、0.3以下がより好ましい。
また、高結晶性の炭素材料(コア材)はコア材よりも低結晶性の炭素材料によって被膜されていると、広い温度範囲での電気化学特性が一段と良好となるので好ましい。被覆の炭素材料の結晶性は、TEMにより確認することができる。
高結晶性の炭素材料を使用すると、充電時において非水電解液と反応し、界面抵抗の増加によって低温もしくは高温における電気化学特性を低下させる傾向があるが、本発明に係るリチウム二次電池では広い温度範囲での電気化学特性が良好となる。
As the negative electrode active material for lithium secondary batteries, lithium metal, lithium alloy, and a carbon material capable of storing and releasing lithium [graphitized carbon and (002) plane spacing of 0.37 nm or more Graphitized carbon, graphite with (002) plane spacing of 0.34 nm or less], tin (elemental substance), tin compound, silicon (elemental substance), silicon compound, or titanium acid such as Li 4 Ti 5 O 12 Lithium compounds and the like can be used alone or in combination of two or more.
Among these, it is more preferable to use a highly crystalline carbon material such as artificial graphite or natural graphite in terms of the ability to occlude and release lithium ions, and the interplanar spacing (d 002 ) of the lattice plane (002) is 0. It is more preferable to use a carbon material having a graphite-type crystal structure of 340 nm (nanometer) or less, particularly 0.335 to 0.337 nm.
In particular, artificial graphite particles having a massive structure in which a plurality of flat graphite fine particles are assembled or bonded in a non-parallel manner to each other, and mechanical actions such as compressive force, frictional force, and shearing force are repeatedly applied to form scaly natural graphite spherical. It is preferable to use the treated particles.
The peak intensity I (110) of the (110) plane of the graphite crystal obtained from the X-ray diffraction measurement of the negative electrode sheet when the density of the portion of the negative electrode excluding the current collector is pressure-molded to a density of 1.5 g / cm 3 or more. ) And the peak intensity I (004) of the plane (004) when I (110) / I (004) is 0.01 or more, the electrochemical characteristics in a wider temperature range are improved, which is preferable, 0.05 or more. It is more preferable that it is 0.1 or more, and it is further preferable that it is 0.1 or more. Further, since excessive treatment may reduce the crystallinity and the discharge capacity of the battery, the upper limit of the peak intensity ratio I (110) / I (004) is preferably 0.5 or less, and 0. 3 or less is more preferable.
Further, it is preferable that the highly crystalline carbon material (core material) is coated with a carbon material having a lower crystallinity than the core material because the electrochemical properties in a wide temperature range are further improved. The crystallinity of the coated carbon material can be confirmed by TEM.
When a highly crystalline carbon material is used, it reacts with a non-aqueous electrolytic solution during charging and tends to reduce the electrochemical properties at low temperature or high temperature due to an increase in interfacial resistance. Good electrochemical properties over a wide temperature range.

また、負極活物質としてのリチウムを吸蔵及び放出可能な金属化合物としては、Si、Ge、Sn、Pb、P、Sb、Bi、Al、Ga、In、Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Mg、Sr、又はBa等の金属元素を少なくとも1種含有する化合物が挙げられる。これらの金属化合物は単体、合金、酸化物、窒化物、硫化物、硼化物、リチウムとの合金等、何れの形態で用いてもよいが、単体、合金、酸化物、リチウムとの合金の何れかが高容量化できるので好ましい。中でも、Si、Ge及びSnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を含有するものが好ましく、Si及びSnから選ばれる少なくとも1種の元素を含むものが電池を高容量化できるので特に好ましい。 Examples of the metal compound capable of occluding and releasing lithium as a negative electrode active material include Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni and Cu. , Zn, Ag, Mg, Sr, or a compound containing at least one metal element such as Ba. These metal compounds may be used in any form such as elemental substances, alloys, oxides, nitrides, sulfides, borides, alloys with lithium, etc., but any of elemental substances, alloys, oxides, alloys with lithium, etc. It is preferable because the capacity can be increased. Among them, those containing at least one element selected from the group consisting of Si, Ge and Sn are preferable, and those containing at least one element selected from Si and Sn are particularly preferable because the capacity of the battery can be increased.

負極は、上記の正極の作製と同様な導電剤、結着剤、高沸点溶剤を用いて混練して負極合剤とした後、この負極合剤を集電体の銅箔等に塗布して、乾燥、加圧成型した後、50℃〜250℃程度の温度で2時間程度真空下で加熱処理することにより作製することができる。
負極の集電体を除く部分の密度は、通常は1.1g/cm以上であり、電池の容量をさらに高めるため、好ましくは1.5g/cm以上であり、より好ましくは1.7g/cm以上である。なお、その上限としては、2g/cm以下が好ましい。
The negative electrode is kneaded with a conductive agent, a binder, and a high boiling point solvent similar to those for producing the positive electrode to obtain a negative electrode mixture, and then this negative electrode mixture is applied to a copper foil or the like of a current collector. After drying and pressure molding, it can be produced by heat treatment at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours under vacuum.
The density of the portion of the negative electrode excluding the current collector is usually 1.1 g / cm 3 or more, and is preferably 1.5 g / cm 3 or more, more preferably 1.7 g in order to further increase the capacity of the battery. / Cm 3 or more. The upper limit thereof is preferably 2 g / cm 3 or less.

また、リチウム一次電池用の負極活物質としては、リチウム金属又はリチウム合金が挙げられる。 Moreover, as a negative electrode active material for a lithium primary battery, a lithium metal or a lithium alloy can be mentioned.

リチウム電池の構造には特に限定はなく、単層又は複層のセパレータを有するコイン型電池、円筒型電池、角型電池、ラミネート電池等を適用できる。
電池用セパレータとしては、特に制限はないが、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンの単層又は積層の微多孔性フィルム、織布、不織布等を使用できる。
The structure of the lithium battery is not particularly limited, and a coin-type battery having a single-layer or multi-layer separator, a cylindrical battery, a square battery, a laminated battery, or the like can be applied.
The battery separator is not particularly limited, but a monolayer or laminated microporous film of polyolefin such as polypropylene or polyethylene, a woven fabric, a non-woven fabric, or the like can be used.

本発明におけるリチウム二次電池は、充電終止電圧が4.2V以上、特に4.3V以上の場合にも広い温度範囲での電気化学特性に優れ、更に、4.4V以上においても特性は良好である。放電終止電圧は、通常2.8V以上、更には2.5V以上とすることができるが、本願発明におけるリチウム二次電池は、2.0V以上とすることができる。電流値については特に限定されないが、通常0.1〜30Cの範囲で使用される。また、本発明におけるリチウム電池は、−40〜100℃、好ましくは−10〜80℃で充放電することができる。 The lithium secondary battery in the present invention has excellent electrochemical characteristics in a wide temperature range even when the charge termination voltage is 4.2 V or more, particularly 4.3 V or more, and further, the characteristics are good even when the charge termination voltage is 4.4 V or more. is there. The discharge end voltage can usually be 2.8 V or higher, further 2.5 V or higher, but the lithium secondary battery in the present invention can be 2.0 V or higher. The current value is not particularly limited, but is usually used in the range of 0.1 to 30C. Further, the lithium battery in the present invention can be charged and discharged at −40 to 100 ° C., preferably −10 to 80 ° C.

本発明においては、リチウム電池の内圧上昇の対策として、電池蓋に安全弁を設けたり、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採用することができる。また、過充電防止の安全対策として、電池の内圧を感知して電流を遮断する電流遮断機構を電池蓋に設けることができる。 In the present invention, as a countermeasure against an increase in the internal pressure of the lithium battery, a method of providing a safety valve on the battery lid or making a notch in a member such as a battery can or a gasket can also be adopted. Further, as a safety measure for preventing overcharging, a current cutoff mechanism that senses the internal pressure of the battery and cuts off the current can be provided on the battery lid.

〔第2の蓄電デバイス(電気二重層キャパシタ)〕
第2の蓄電デバイスは、電解液と電極界面の電気二重層容量を利用してエネルギーを貯蔵する蓄電デバイスである。本発明の一例は、電気二重層キャパシタである。この蓄電デバイスに用いられる最も典型的な電極活物質は、活性炭である。二重層容量は概ね表面積に比例して増加する。
[Second power storage device (electric double layer capacitor)]
The second power storage device is a power storage device that stores energy by utilizing the electric double layer capacity at the interface between the electrolytic solution and the electrode. An example of the present invention is an electric double layer capacitor. The most typical electrode active material used in this power storage device is activated carbon. The double layer capacity increases roughly in proportion to the surface area.

〔第3の蓄電デバイス〕
第3の蓄電デバイスは、電極のドープ/脱ドープ反応を利用してエネルギーを貯蔵する蓄電デバイスである。この蓄電デバイスに用いられる電極活物質として、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化銅等の金属酸化物や、ポリアセン、ポリチオフェン誘導体等のπ共役高分子が挙げられる。これらの電極活物質を用いたキャパシタは、電極のドープ/脱ドープ反応にともなうエネルギー貯蔵が可能である。
[Third power storage device]
The third storage device is a storage device that stores energy by utilizing the doping / dedoping reaction of the electrodes. Examples of the electrode active material used in this power storage device include metal oxides such as ruthenium oxide, iridium oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide and copper oxide, and π-conjugated polymers such as polyacene and polythiophene derivatives. Capacitors using these electrode active materials can store energy associated with the doping / dedoping reaction of the electrodes.

〔第4の蓄電デバイス(リチウムイオンキャパシタ)〕
第4の蓄電デバイスは、負極であるグラファイト等の炭素材料へのリチウムイオンのインターカレーションを利用してエネルギーを貯蔵する蓄電デバイスである。リチウムイオンキャパシタ(LIC)と呼ばれる。正極は、例えば活性炭電極と電解液との間の電気ニ重層を利用したものや、π共役高分子電極のドープ/脱ドープ反応を利用したもの等が挙げられる。電解液には少なくともLiPF等のリチウム塩が含まれる。
[Fourth power storage device (lithium ion capacitor)]
The fourth power storage device is a power storage device that stores energy by utilizing the intercalation of lithium ions with a carbon material such as graphite, which is a negative electrode. It is called a lithium ion capacitor (LIC). Examples of the positive electrode include those using an electric double layer between the activated carbon electrode and the electrolytic solution, those using the doping / dedoping reaction of the π-conjugated polymer electrode, and the like. The electrolytic solution contains at least a lithium salt such as LiPF 6.

本発明の新規化合物である(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オキシ誘導体化合物は、下記一般式(II)で表される。 The (2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl) oxy derivative compound which is a novel compound of the present invention is represented by the following general formula (II).

Figure 0006866067
(式中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数7〜13のアラルキル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、−OC(=O)−R、−OS(=O)−R、又は−OP(=O)(−R)−Rを示す。R及びRは、水素原子、ハロゲン原子、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数1〜6のアルキル基を示し、nは1〜3の整数を示す。nが1の場合、Lは−C(=O)−R、−S(=O)−R、又は−P(=O)(−R)−Rを示し、nが2の場合、Lは−C(=O)C(=O)−、−S(=O)−、又は−P(=O)(−R)−を示し、nが3の場合、Lは−P(=O)(−)を示す。Rは、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換された炭素数1〜6のハロアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルキニル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数7〜13のアラルキル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基を示す。Rは、ハロゲン原子、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数7〜13のアラルキル基、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリール基、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜6のアルコキシ基を示す。また、R及びRは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数1〜6のアルコキシ基、又は少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい炭素数6〜12のアリールオキシ基を示す。)
Figure 0006866067
(In the formula, R 8 is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and a carbon number of carbon atoms. An alkenyl group of 2 to 6, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and at least one hydrogen atom being substituted with a halogen atom. An aryl group having 6 to 12 carbon atoms, which may be formed,: -OC (= O) -R 9 , -OS (= O) 2- R 5 , or -OP (= O) ( -R 6 ) -R 7 . R 2 and R 3 represent alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms in which a hydrogen atom, a halogen atom, or at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and n represents an integer of 1 to 3. When n is 1, L 2 indicates -C (= O) -R 9 , -S (= O) 2- R 5 , or -P (= O) ( -R 6 ) -R 7 , and n When is 2, L 2 indicates −C (= O) C (= O) −, −S (= O) 2− , or −P (= O) (−R 6 ) −, and n is 3. In the case, L 2 indicates −P (= O) (−) 2. R 9 is a haloalkyl group having 1 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is replaced with a halogen atom, and a cyclo having 3 to 6 carbon atoms. An alkyl group, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom. An aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or an alkoxycarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom. R 5 is a halogen atom, at least one hydrogen atom. An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, and at least one hydrogen. An aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms in which the atom may be substituted with a halogen atom, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, or at least one hydrogen atom. It represents an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom. Further, R 6 and R 7 are independently each of a halogen atom, even if at least one hydrogen atom is substituted with a halogen atom. A good alkoxy group with 1 to 6 carbon atoms, or at least 1 It shows an aryloxy group having 6 to 12 carbon atoms in which one hydrogen atom may be substituted with a halogen atom. )

一般式(II)において、置換基R、R、R、R、及びRは一般式(I)におけるR、R、R、R、及びRと同義である。 In formula (II), the same meaning as R 2, R 3, R 5 , R 6, and R 7 in the substituent R 2, R 3, R 5 , R 6, and R 7 of the general formula (I) ..

前記、Rの具体例として、水素原子、フッ素原子、塩素原子、もしくは臭素原子等のハロゲン原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、もしくはn−ヘキシル基等の直鎖のアルキル基、iso−プロピル基、sec−ブチル基、2−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ブチル基、もしくはtert−アミル基等の分枝鎖のアルキル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、3−フルオロプロピル基、3−クロロプロピル基、3,3−ジフルオロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、もしくは2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、もしくはシクロヘプチル基等のシクロアルキル基、ビニル基、1−プロペン−1−イル基、2−プロペン−1−イル基、2−ブテン−1−イル基、3−ブテン−1−イル基、4−ペンテン−1−イル基、5−ヘキセン−1−イル基、1−プロペン−2−イル基、1−ブテン−2−イル基、もしくは2−メチル−2−プロペン−1−イル基等のアルケニル基、エチニル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、4−ヘプチニル基、1−メチル−2−プロピニル基、1,1−ジメチル−2−プロピニル基、1−メチル−3−ブチニル基、もしくは1−メチル−4−ヘプチニル基等のアルキニル基、ベンジル基、4−メチルベンジル基、4−tert−ブチルベンジル基、4−フルオロベンジル基、4−クロロベンジル基、1−フェニルエタン−1−イル基、2−フェニルエタン−1−イル基、もしくは3−フェニルプロパン−1−イル基等のアラルキル基、フェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−tert-ブチルフェニル基、2−フルオロフェニル基、3−フルオロフェニル基、4−フルオロフェニル基、2−トリフルオロメチルフェニル基、3−トリフルオロメチルフェニル基、4−トリフルオロメチルフェニル基、4−フルオロ−2−トリフルオロメチルフェニル基、4−フルオロ−3−トリフルオロメチルフェニル基、2,6−ジフルオロフェニル基、3,5−ジフルオロフェニル基、2,4,6−トリフルオロフェニル基、2,3,5,6−テトラフルオロフェニル基、もしくはパーフルオロフェニル等のアリール基、フルオロスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、ビニルスルホニルオキシ基、ジフルオロホスホリル基、ジメトキシホスホリル基、又はジエトキシホスホリル基等が好適に挙げられ、中でも、水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、iso−プロピル基、sec−ブチル基、2−ペンチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基、ビニル基、1−プロペン−1−イル基、2−プロペン−1−イル基、1−プロペン−2−イル基、エチニル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、ベンジル基、4−メチルベンジル基、フェニル基、4−メチルフェニル基、フルオロスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、ビニルスルホニルオキシ基、ジフルオロホスホリル基、ジメトキシホスホリル基、又はジエトキシホスホリル基が好ましく、水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、ビニル基、1−プロペン−1−イル基、1−プロペン−2−イル基、エチニル基、2−プロピニル基、フェニル基、4−メチルフェニル基、フルオロスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、ビニルスルホニルオキシ基、ジフルオロホスホリル基、ジメトキシホスホリル基、又はジエトキシホスホリル基が更に好ましい。 Wherein, specific examples of R 8, a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom or a halogen atom such as a bromine atom, a methyl group, an ethyl group, n- propyl group, n- butyl group, n- pentyl group or, n- Linear alkyl group such as hexyl group, iso-propyl group, sec-butyl group, 2-pentyl group, 3-pentyl group, tert-butyl group, or branched alkyl group such as tert-amyl group, fluoro Methyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 2-fluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 3-fluoropropyl group, 3-chloropropyl group, 3 , 3-Difluoropropyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, or 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, etc. Cycloalkyl group such as alkyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, or cycloheptyl group, vinyl group, 1-propen-1-yl group, 2-propen-1-yl group, 2-butene -1-yl group, 3-butene-1-yl group, 4-penten-1-yl group, 5-hexene-1-yl group, 1-propen-2-yl group, 1-buten-2-yl group Or an alkenyl group such as 2-methyl-2-propen-1-yl group, ethynyl group, 2-propynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group, 4-heptynyl group, 1-methyl-2-propynyl group. , 1,1-dimethyl-2-propynyl group, 1-methyl-3-butynyl group, or alkynyl group such as 1-methyl-4-heptynyl group, benzyl group, 4-methylbenzyl group, 4-tert-butylbenzyl Group, 4-fluorobenzyl group, 4-chlorobenzyl group, 1-phenylethane-1-yl group, 2-phenylethane-1-yl group, or aralkyl group such as 3-phenylpropan-1-yl group, phenyl Group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, 4-tert-butylphenyl group, 2-fluorophenyl group, 3-fluorophenyl group, 4-fluorophenyl group, 2-trifluoro Methylphenyl group, 3-trifluoromethylphenyl group, 4-trifluoromethylphenyl group, 4-fluoro-2-trifluoromethylphenyl group, 4-fluoro-3-trifluoromethylphenyl group, 2,6-difluorophenyl Methyl group, 3,5-difluoro Phenyl group, 2,4,6-trifluorophenyl group, 2,3,5,6-tetrafluorophenyl group, or aryl group such as perfluorophenyl, fluorosulfonyloxy group, methanesulfonyloxy group, vinylsulfonyloxy group , Difluorophosphoryl group, dimethoxyphosphoryl group, diethoxyphosphoryl group and the like are preferably mentioned, and among them, hydrogen atom, fluorine atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group and the like. n-hexyl group, iso-propyl group, sec-butyl group, 2-pentyl group, tert-butyl group, tert-amyl group, trifluoromethyl group, 2-fluoroethyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclohexyl group , Vinyl group, 1-propen-1-yl group, 2-propen-1-yl group, 1-propen-2-yl group, ethynyl group, 2-propynyl group, 2-butynyl group, benzyl group, 4-methyl A benzyl group, a phenyl group, a 4-methylphenyl group, a fluorosulfonyloxy group, a methanesulfonyloxy group, a vinylsulfonyloxy group, a difluorophosphoryl group, a dimethoxyphosphoryl group, or a diethoxyphosphoryl group is preferable, and a hydrogen atom, a fluorine atom, or a methyl group is preferable. Group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, tert-butyl group, trifluoromethyl group, cyclopropyl group, cyclohexyl group, vinyl group, 1-propen-1-yl group, 1-propen-2- Il group, ethynyl group, 2-propynyl group, phenyl group, 4-methylphenyl group, fluorosulfonyloxy group, methanesulfonyloxy group, vinylsulfonyloxy group, difluorophosphoryl group, dimethoxyphosphoryl group, or diethoxyphosphoryl group. preferable.

前記、Rは、フルオロメチル基、クロロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、3−フルオロプロピル基、3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、もしくは2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、もしくはシクロヘプチル基等のシクロアルキル基、エチニル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、4−ヘプチニル基、1−メチル−2−プロピニル基、1,1−ジメチル−2−プロピニル基、1−メチル−3−ブチニル基、もしくは1−メチル−4−ペンチニル基等のアルキニル基、ベンジル基、4−メチルベンジル基、1−フェニルエタン−1−イル基、2−フェニルエタン−1−イル基、もしくは3−フェニルプロパン−1−イル基等のアラルキル基、フェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−tert-ブチルフェニル基、2−フルオロフェニル基、3−フルオロフェニル基、4−フルオロフェニル基、2−トリフルオロメチルフェニル基、3−トリフルオロメチルフェニル基、4−トリフルオロメチルフェニル基、4−フルオロ−2−トリフルオロメチルフェニル基、4−フルオロ−3−トリフルオロメチルフェニル基、2,6−ジフルオロフェニル基、3,5−ジフルオロフェニル基、2,4,6−トリフルオロフェニル基、2,3,5,6−テトラフルオロフェニル基、もしくはパーフルオロフェニル等のアリール基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基が好適に挙げられ、中でも、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、エチニル基、2−プロピニル基、フェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−フルオロフェニル基、4-トリフルオロメチルフェニル基、メトキシカルボニル基、又はエトキシカルボニル基が好ましく、トリフルオロメチル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、エチニル基、フェニル基、4−フルオロフェニル基、4-トリフルオロフェニル基、メトキシカルボニル基、又はエトキシカルボニル基が更に好ましい。 The R 9 is a fluoromethyl group, a chloromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a 2-fluoroethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, a 3-fluoropropyl group, or a 3-chloropropyl group. Group, alkyl halides such as 3,3,3-trifluoropropyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, or 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, cyclopropyl Cycloalkyl group such as group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, or cycloheptyl group, ethynyl group, 2-propynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group, 4-heptinyl group, 1-methyl-2- Alkinyl group such as propynyl group, 1,1-dimethyl-2-propynyl group, 1-methyl-3-butynyl group, or 1-methyl-4-pentynyl group, benzyl group, 4-methylbenzyl group, 1-phenylethane Aralkyl group such as -1-yl group, 2-phenylethane-1-yl group, or 3-phenylpropane-1-yl group, phenyl group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl Group, 4-tert-butylphenyl group, 2-fluorophenyl group, 3-fluorophenyl group, 4-fluorophenyl group, 2-trifluoromethylphenyl group, 3-trifluoromethylphenyl group, 4-trifluoromethylphenyl Group, 4-fluoro-2-trifluoromethylphenyl group, 4-fluoro-3-trifluoromethylphenyl group, 2,6-difluorophenyl group, 3,5-difluorophenyl group, 2,4,6-trifluoro Phenyl group, 2,3,5,6-tetrafluorophenyl group, aryl group such as perfluorophenyl, alkoxycarbonyl group such as methoxycarbonyl group and ethoxycarbonyl group are preferably mentioned, and among them, fluoromethyl group and tri Fluoromethyl group, 2-fluoroethyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, ethynyl group, 2-propynyl group, phenyl group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-Methylphenyl group, 4-fluorophenyl group, 4-trifluoromethylphenyl group, methoxycarbonyl group, or ethoxycarbonyl group is preferable, and trifluoromethyl group, cyclopropyl group, cyclohexyl group, ethynyl group, phenyl group, 4 -Fluorophenyl group, 4-trifluo A lophenyl group, a methoxycarbonyl group, or an ethoxycarbonyl group is more preferable.

前記一般式(II)で表される具体的な化合物は、A1〜A3、A7〜A8、又はA20の構造式を有する化合物を除き一般式(I)の具体的化合物の記載、好ましい記載と同様である。 The specific compound represented by the general formula (II) is the same as the description and preferred description of the specific compound of the general formula (I) except for the compound having the structural formula of A1 to A3, A7 to A8, or A20. Is.

以下、本発明の化合物を用いた電解液の実施例を示すが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, examples of an electrolytic solution using the compound of the present invention will be shown, but the present invention is not limited to these examples.

合成例
〔2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル アセテート(構造式A1)の合成〕
4−クロロ−1,3−ジキソラン−2−オン2.50g(20.4mmol)の酢酸27ml溶液に、酢酸カリウム2.10g(21.4mmol)を加え、窒素気流下で15時間加熱還流した。室温まで冷却し濾過し、ジエチルエーテルで濾物を洗浄した後、ろ液を減圧濃縮した。残渣にジエチルエーテルを加えろ過し、ろ液を減圧濃縮することにより、目的の2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル アセテート1.19g(収率40%)を油状物として得た。得られた2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル アセテートについて、H−NMRスペクトルの測定を行い、その構造を確認した。結果を以下に示す。
H−NMR(400MHz,CDCl)δ= 6.70( dd, 1H, J=5.7, 2.1Hz ),4.65( dd, 1H, J=10.1, 5.7Hz ), 4.43( dd, 1H, J=10.1, 2.1Hz ), 2.18( s, 3H )
Synthesis example [Synthesis of 2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl acetate (structural formula A1)]
To a solution of 2.50 g (20.4 mmol) of 4-chloro-1,3-dixolan-2-one in 27 ml of acetic acid, 2.10 g (21.4 mmol) of potassium acetate was added, and the mixture was heated under reflux under a nitrogen stream for 15 hours. The mixture was cooled to room temperature, filtered, washed with diethyl ether, and the filtrate was concentrated under reduced pressure. Diethyl ether was added to the residue, the mixture was filtered, and the filtrate was concentrated under reduced pressure to obtain 1.19 g (yield 40%) of the desired 2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl acetate as an oil. The structure of the obtained 2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl acetate was confirmed by measuring the 1 H-NMR spectrum. The results are shown below.
1 1 H-NMR (400MHz, CDCl 3 ) δ = 6.70 (dd, 1H, J = 5.7, 2.1Hz), 4.65 (dd, 1H, J = 10.1, 5.7Hz), 4.43 (dd, 1H, J = 10.1, 2.1Hz), 2.18 (s, 3H)

〔ビス(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オギザレート(構造式B1)の合成〕
上記と同様の方法により、目的のビス(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)を白色固体として得た。得られたビス(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オギザレートについて、H−NMRスペクトルの測定を行い、その構造を確認した。結果を以下に示す。
H−NMR(400MHz,DMSO−d6)δ= 6.79 - 6.75( m, 2H ), 4.85 - 4.79(m, 2H ), 4.66( dd, 2H, J=10.3, 1.8Hz )
[Synthesis of bis (2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl) oxalate (structural formula B1)]
The target bis (2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl) was obtained as a white solid by the same method as described above. The structure of the obtained bis (2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl) oxalate was confirmed by measuring the 1 H-NMR spectrum. The results are shown below.
1 1 H-NMR (400MHz, DMSO-d6) δ = 6.79-6.75 (m, 2H), 4.85-4.79 (m, 2H), 4.66 (dd, 2H, J = 10.3, 1.8Hz)

〔2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル メタンスルホネート(構造式C2)の合成〕
ジクロロメタン10ml中にメタンスルホン酸銀6.09g(30.0mmol)を懸濁させ、撹拌しながら4−クロロ−1,3−ジキソラン−2−オン3.06g(25.0mmol)を加え、窒素気流下で6.5時間加熱還流した。室温まで冷却し濾過により生成した塩化銀を除去した。ろ液を減圧濃縮し、残渣にジエチルエーテルを加え、ろ過することにより、目的の2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル メタンスルホネート2.00g(収率44%)を白色固体として得た。得られた2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル メタンスルホネートについて、H−NMRスペクトルの測定を行い、その構造を確認した。結果を以下に示す。
H−NMR(400MHz,CDCl)δ= 6.52( dd, 1H, J=5.7, 1.9Hz ),4.71( dd, 1H, J=10.5, 5.7Hz ), 4.55( dd, 1H, J=10.5, 1.9Hz ), 3.33( s, 3H )
[Synthesis of 2-oxo-1,3-dioxolane-4-ylmethanesulfonate (structural formula C2)]
Suspension of 6.09 g (30.0 mmol) of silver methanesulfonate in 10 ml of dichloromethane, add 3.06 g (25.0 mmol) of 4-chloro-1,3-disolan-2-one with stirring, and add a nitrogen stream. The mixture was heated under reflux for 6.5 hours. It was cooled to room temperature and silver chloride produced by filtration was removed. The filtrate is concentrated under reduced pressure, diethyl ether is added to the residue, and the mixture is filtered to obtain 2.00 g (yield 44%) of the desired 2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl methanesulfonate as a white solid. It was. The structure of the obtained 2-oxo-1,3-dioxolane-4-ylmethanesulfonate was confirmed by measuring the 1 H-NMR spectrum. The results are shown below.
1 1 H-NMR (400MHz, CDCl 3 ) δ = 6.52 (dd, 1H, J = 5.7, 1.9Hz), 4.71 (dd, 1H, J = 10.5, 5.7Hz), 4.55 (dd, 1H, J = 10.5, 1.9Hz), 3.33 (s, 3H)

〔2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル エテンスルホネート(構造式C9)の合成〕
上記と同様の方法により、目的の2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル エテンスルホネートを白色固体として得た。得られた2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル エテンスルホネートについて、H−NMRスペクトルの測定を行い、その構造を確認した。結果を以下に示す。
H−NMR(400MHz,CDCl)δ= 6.69( dd, 1H, J=16.5, 9.7Hz ), 6.54( dd, 1H, J=16.5, 0.8Hz ), 6.47( dd, 1H, J=5.6, 1.8Hz ), 6.27( dd, 1H, J=9.7, 0.8Hz ), 4.69( dd, 1H, J=10.5, 5.6Hz ), 4.55( dd, 1H, J=10.5, 1.8Hz )
[Synthesis of 2-oxo-1,3-dioxolane-4-ylethenesulfonate (structural formula C9)]
By the same method as above, the desired 2-oxo-1,3-dioxolane-4-ylethenesulfonate was obtained as a white solid. The structure of the obtained 2-oxo-1,3-dioxolane-4-ylethanesulfonate was confirmed by measuring the 1 H-NMR spectrum. The results are shown below.
1 1 H-NMR (400MHz, CDCl 3 ) δ = 6.69 (dd, 1H, J = 16.5, 9.7Hz), 6.54 (dd, 1H, J = 16.5, 0.8Hz), 6.47 (dd, 1H, J = 5.6, 1.8Hz), 6.27 (dd, 1H, J = 9.7, 0.8Hz), 4.69 (dd, 1H, J = 10.5, 5.6Hz), 4.55 (dd, 1H, J = 10.5, 1.8Hz)

実施例1〜22、比較例1〜2
〔リチウムイオン二次電池の作製〕
LiNi0.33Mn0.33Co0.34;94質量%、アセチレンブラック(導電剤);3質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤);3質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに裁断し、帯状の正極シートを作製した。正極の集電体を除く部分の密度は3.6g/cmであった。また、ケイ素(単体);10質量%、人造黒鉛(d002=0.335nm、負極活物質);80質量%、アセチレンブラック(導電剤);5質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤);5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、負極合剤ペーストを調製した。この負極合剤ペーストを銅箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに裁断し、負極シートを作製した。負極の集電体を除く部分の密度は1.5g/cmであった。また、この電極シートを用いてX線回折測定した結果、黒鉛結晶の(110)面のピーク強度I(110)と(004)面のピーク強度I(004)の比〔I(110)/I(004)〕は0.1であった。そして、正極シート、微多孔性ポリエチレンフィルム製セパレータ、負極シートの順に積層し、表1及び表2に記載の組成の非水電解液を加えて、ラミネート型電池を作製した。
Examples 1-22, Comparative Examples 1-2
[Manufacturing of lithium-ion secondary battery]
LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.34 O 2 ; 94% by mass, acetylene black (conductive agent); 3% by mass is mixed, and polyvinylidene fluoride (binding agent); 3% by mass is 1-methyl in advance. -2-Pyrrolidone was added to the dissolved solution and mixed to prepare a positive electrode mixture paste. This positive electrode mixture paste was applied to one side on an aluminum foil (current collector), dried and pressure-treated, and cut into a predetermined size to prepare a strip-shaped positive electrode sheet. The density of the portion of the positive electrode excluding the current collector was 3.6 g / cm 3 . Further, silicon (single substance); 10% by mass, artificial graphite (d 002 = 0.335 nm, negative electrode active material); 80% by mass, acetylene black (conductive agent); 5% by mass are mixed, and polyvinylidene fluoride (condensation) is prepared in advance. (Adhesive); 5% by mass was added to the solution dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone and mixed to prepare a negative electrode mixture paste. This negative electrode mixture paste was applied to one side on a copper foil (current collector), dried and pressure-treated, and cut into a predetermined size to prepare a negative electrode sheet. The density of the portion of the negative electrode excluding the current collector was 1.5 g / cm 3 . Further, as a result of X-ray diffraction measurement using this electrode sheet, the ratio [I (110) / I) of the peak intensity I (110) on the (110) plane and the peak intensity I (004) on the (004) plane of the graphite crystal. (004)] was 0.1. Then, the positive electrode sheet, the separator made of a microporous polyethylene film, and the negative electrode sheet were laminated in this order, and the non-aqueous electrolytic solution having the composition shown in Tables 1 and 2 was added to prepare a laminated battery.

〔高温サイクル特性の評価〕
上記の方法で作製した電池を用いて55℃の恒温槽中、1Cの定電流及び定電圧で、終止電圧4.25Vまで3時間充電し、次に1Cの定電流下、放電電圧3.0Vまで放電することを1サイクルとし、これを300サイクルに達するまで繰り返した。そして、以下の式によりサイクル後の容量維持率を求めた。
容量維持率(%)=(300サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100
[Evaluation of high temperature cycle characteristics]
Using the battery produced by the above method, the battery is charged in a constant temperature bath at 55 ° C. with a constant current and constant voltage of 1C to a final voltage of 4.25V for 3 hours, and then under a constant current of 1C and a discharge voltage of 3.0V. Discharging to 300 cycles was defined as one cycle, and this was repeated until 300 cycles were reached. Then, the capacity retention rate after the cycle was calculated by the following formula.
Capacity retention rate (%) = (Discharge capacity in the 300th cycle / Discharge capacity in the 1st cycle) x 100

〔高温充電保存後の放電容量維持率〕
<初期の放電容量>
上記の方法で作製したラミネート電池を用いて、25℃の恒温槽中、1Cの定電流及び定電圧で、終止電圧4.35Vまで3時間充電し、−20℃に恒温槽の温度を下げ、1Cの定電流下終止電圧2.75Vまで放電して、初期の−20℃の放電容量を求めた。
<高温充電保存試験>
次に、このラミネート電池を65℃の恒温槽中、1Cの定電流及び定電圧で終止電圧4.35Vまで3時間充電し、4.35Vに保持した状態で7日間保存を行った。その後、25℃の恒温槽に入れ、一旦1Cの定電流下終止電圧2.75Vまで放電した。
<高温充電保存後の放電容量>
更にその後、初期の放電容量の測定と同様にして、高温充電保存後の−20℃の放電容量を求めた。
<高温充電保存後の−20℃容量維持率>
高温充電保存後の−20℃容量維持率を下記の式により求めた。
高温充電保存後の放電容量維持率(%)=(高温充電保存後の−20℃の放電容量/初期の−20℃の放電容量)×100
また、電池の作製条件及び電池特性を表1〜表3に示す。
[Discharge capacity retention rate after high temperature charge storage]
<Initial discharge capacity>
Using the laminated battery produced by the above method, the battery was charged in a constant temperature bath at 25 ° C. with a constant current and constant voltage of 1C to a final voltage of 4.35 V for 3 hours, and the temperature of the constant temperature bath was lowered to −20 ° C. The discharge was performed to a final voltage of 2.75 V under a constant current of 1C, and the initial discharge capacity at −20 ° C. was determined.
<High temperature charge storage test>
Next, this laminated battery was charged in a constant temperature bath at 65 ° C. at a constant current and constant voltage of 1C to a final voltage of 4.35V for 3 hours, and stored at 4.35V for 7 days. Then, it was placed in a constant temperature bath at 25 ° C. and once discharged to a final voltage of 2.75 V under a constant current of 1 C.
<Discharge capacity after high temperature charge storage>
After that, the discharge capacity at −20 ° C. after high-temperature charge storage was determined in the same manner as in the initial measurement of the discharge capacity.
<Capacity retention rate at -20 ° C after high-temperature charge storage>
The capacity retention rate at −20 ° C. after high-temperature charge storage was calculated by the following formula.
Discharge capacity retention rate (%) after high-temperature charge storage = (-20 ° C discharge capacity after high-temperature charge storage / initial -20 ° C discharge capacity) x 100
The battery manufacturing conditions and battery characteristics are shown in Tables 1 to 3.

Figure 0006866067
Figure 0006866067

Figure 0006866067
Figure 0006866067

Figure 0006866067
Figure 0006866067

実施例23及び比較例3
実施例1及び比較例1で用いた正極活物質に変えて、LiNi1/2Mn3/2(正極活物質)を用いて、正極シートを作製した。非晶質炭素で被覆されたLiNi1/2Mn3/2;94質量%、アセチレンブラック(導電剤);3質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤);3質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに裁断し、正極シートを作製したこと、電池評価の際の充電終止電圧を4.9V、放電終止電圧を2.7Vとしたことの他は、実施例4及び比較例1と同様にラミネート型電池を作製し、電池評価を行った。結果を表4に示す。
Example 23 and Comparative Example 3
Instead of the positive electrode active material used in Example 1 and Comparative Example 1, using LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 (positive electrode active material), to produce a positive electrode sheet. LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 coated with amorphous carbon; 94% by mass, acetylene black (conductive agent); 3% by mass is mixed, and polyvinylidene fluoride (binding agent); 3% by mass is mixed in advance. Was added to the solution dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone and mixed to prepare a positive electrode mixture paste. This positive electrode mixture paste was applied to one side on an aluminum foil (current collector), dried and pressurized, and cut to a predetermined size to prepare a positive electrode sheet. A laminated battery was produced in the same manner as in Example 4 and Comparative Example 1 except that the voltage was set to 4.9 V and the discharge cutoff voltage was set to 2.7 V, and the battery was evaluated. The results are shown in Table 4.

Figure 0006866067
Figure 0006866067

実施例24、25及び比較例4
実施例4及び比較例1で用いた負極活物質に代えて、チタン酸リチウムLiTi12(負極活物質)を用いて、負極シートを作製した。チタン酸リチウムLiTi12;80質量%、アセチレンブラック(導電剤);15質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤);5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、負極合剤ペーストを調製した。この負極合剤ペーストを銅箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに裁断し、負極シートを作製したこと、電池評価の際の充電終止電圧を2.8V、放電終止電圧を1.2Vとしたこと、非水電解液の組成を所定のものに変えたことの他は、実施例1及び比較例1と同様にラミネート型電池を作製し、電池評価を行った。結果を表5に示す。
Examples 24 and 25 and Comparative Example 4
A negative electrode sheet was prepared using lithium titanate Li 4 Ti 5 O 12 (negative electrode active material) instead of the negative electrode active material used in Example 4 and Comparative Example 1. Lithium-titanium Li 4 Ti 5 O 12 ; 80% by mass, acetylene black (conductive agent); 15% by mass is mixed, and polyvinylidene fluoride (binding agent); 5% by mass is converted to 1-methyl-2-pyrrolidone in advance. It was added to the dissolved solution and mixed to prepare a negative electrode mixture paste. This negative electrode mixture paste was applied to one side on a copper foil (current collector), dried and pressurized, and cut to a predetermined size to prepare a negative electrode sheet. A laminated battery was produced in the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1, except that the voltage was set to 2.8 V, the discharge end voltage was set to 1.2 V, and the composition of the non-aqueous electrolyte solution was changed to a predetermined value. , Battery evaluation was performed. The results are shown in Table 5.

Figure 0006866067
Figure 0006866067

上記実施例1〜22のリチウム二次電池は何れも、本願発明の非水電解液において、化合物(I)で示される化合物を添加しない場合の比較例1、特許文献1記載の化合物を添加した場合の比較例2のリチウム二次電池に比べ、高温サイクル特性、および高温、高電圧保存特性を向上させる。以上より、本願発明の蓄電デバイスを高電圧で使用した場合の効果は、非水電解液中に、化合物(I)を含有する場合に特有の効果であることが判明した。
また、実施例23と比較例3の対比から、正極にニッケルマンガン酸リチウム塩(LiNi1/2Mn3/2)を用いた場合や実施例24〜25と比較例4の対比から、負極にチタン酸リチウム(LiTi12)を用いた場合にも同様な効果がみられる。従って、本発明の効果は、特定の正極や負極に依存した効果でないことは明らかである。
In each of the above-mentioned lithium secondary batteries of Examples 1 to 22, the compound described in Comparative Example 1 and Patent Document 1 in the case where the compound represented by compound (I) was not added to the non-aqueous electrolytic solution of the present invention was added. Compared with the lithium secondary battery of Comparative Example 2 in the case, the high temperature cycle characteristics and the high temperature and high voltage storage characteristics are improved. From the above, it was found that the effect when the power storage device of the present invention is used at a high voltage is an effect peculiar to the case where the compound (I) is contained in the non-aqueous electrolytic solution.
Further, from the comparison between Example 23 and Comparative Example 3, from the case where lithium manganese acid salt (LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 ) was used for the positive electrode, and from the comparison between Examples 24 to 25 and Comparative Example 4, The same effect can be seen when lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12) is used for the negative electrode. Therefore, it is clear that the effect of the present invention does not depend on a specific positive electrode or negative electrode.

更に、本発明の非水電解液は、リチウム一次電池の広い温度範囲での放電特性を改善する効果も有する。 Further, the non-aqueous electrolytic solution of the present invention also has an effect of improving the discharge characteristics of the lithium primary battery in a wide temperature range.

本発明の非水電解液を使用すれば、広い温度範囲における電気化学特性に優れた蓄電デバイスを得ることができる。特にハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、バッテリー電気自動車等に搭載されるリチウム二次電池等の蓄電デバイス用の非水電解液として使用すると、広い温度範囲で電気化学特性が低下しにくい蓄電デバイスを得ることができる。
また、本発明の新規な化合物は、その特殊な構造から、化学一般、特に有機化学、電気化学、生化学及び高分子化学の分野において、電解質用途、耐熱性用途等の材料として、医薬、農薬、電子材料、高分子材料等の中間原料、又は電池材料として有用である。
By using the non-aqueous electrolytic solution of the present invention, it is possible to obtain a power storage device having excellent electrochemical characteristics in a wide temperature range. In particular, when used as a non-aqueous electrolyte for power storage devices such as lithium secondary batteries installed in hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, battery electric vehicles, etc., power storage devices whose electrochemical characteristics do not easily deteriorate over a wide temperature range. Can be obtained.
Further, due to its special structure, the novel compound of the present invention can be used as a material for electrolytes, heat resistance, etc. in general chemistry, especially in the fields of organic chemistry, electrochemistry, biochemistry and polymer chemistry. It is useful as an intermediate raw material for electronic materials, polymer materials, etc., or as a battery material.

Claims (5)

非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、下記一般式(I)で表される(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オキシ化合物を含有し、前記電解質塩がリチウム塩であることを特徴とする蓄電デバイス用非水電解液。
Figure 0006866067

(式中、R、R及びRは水素原子であり、nは1又は2を示す。nが1の場合、Lは−C(=O)−R又は−S(=O)−Rを示し、nが2の場合、Lは−C(=O)C(=O)−を示す。Rは、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基炭素数7〜13のアラルキル基炭素数6〜12のアリール基、又は炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基を示す。R炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基炭素数7〜13のアラルキル基、又は炭素数6〜12のアリール基示す。)
A non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent contains an oxy compound (2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl) represented by the following general formula (I), and the electrolyte. A non-aqueous electrolyte solution for a power storage device, wherein the salt is a lithium salt.
Figure 0006866067

(In the formula, R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms and n represents 1 or 2. When n is 1, L 1 is -C (= O) -R 4 or -S (= O). ) 2- R 5 is indicated, and when n is 2, L 1 indicates −C (= O) C (= O) −. R 4 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and 3 to 6 carbon atoms. cycloalkyl group, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or alkoxycarbonyl of 2 to 6 carbon atoms .R a group 5 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, 7 to 13 carbon atoms shown aralkyl group, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.)
前記一般式(I)で表される(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オキシ化合物が、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル アセテート、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル アクリレート、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル メタクリレート、メチル(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オギザレート、エチル(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オギザレート、ビス(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オギザレート2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル メタンスルホネート、及び2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル エテンスルホネートから選ばれる1種又は2種以上である、請求項1に記載の蓄電デバイス用非水電解液。 The (2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl) oxy compound represented by the general formula (I) is 2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl acetate, 2-oxo-1,2, 3-Dioxolane-4-yl acrylate, 2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl methacrylate, methyl (2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl) oxalate, ethyl (2-oxo-1, 3-Dioxolane-4-yl) oxalate, bis (2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl) oxalate , 2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl methanesulfonate, and 2-oxo-1 The non-aqueous electrolyte solution for a power storage device according to claim 1, which is one or more selected from 3-dioxolane-4-ylethenesulfonate. 正極、負極、及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液を備えた蓄電デバイスにおいて、該非水電解液が請求項1又は2に記載の非水電解液であることを特徴とする蓄電デバイス。 A storage device including a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, wherein the non-aqueous electrolytic solution is the non-aqueous electrolytic solution according to claim 1 or 2. Power storage device. 下記一般式(II)で表される(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オキシ化合物。
Figure 0006866067

(式中、R、R及びRは水素原子であり、nは1又は2を示す。nが1の場合、Lは−C(=O)−R、又は−S(=O)−Rを示し、nが2の場合、Lは−C(=O)C(=O)−を示す。Rは、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルキニル基炭素数7〜13のアラルキル基炭素数6〜12のアリール基、又は炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基を示す。R炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基炭素数7〜13のアラルキル基、又は炭素数6〜12のアリール基示す。)
An oxy compound represented by the following general formula (II) (2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl).
Figure 0006866067

(In the formula, R 8 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms and n represents 1 or 2. When n is 1, L 2 is -C (= O) -R 9 or -S (=). O) 2 −R 5 and when n is 2, L 2 represents −C (= O) C (= O) −. R 9 is a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms and 2 carbon atoms. 6 alkynyl group, an aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or .R 5 showing the alkoxycarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, shown alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.)
−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル アクリレート、2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル メタクリレート、メチル(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オギザレート、エチル(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オギザレート、ビス(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オギザレート2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル メタンスルホネート、及び2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル エテンスルホネートから選ばれる、請求項4に記載の(2−オキソ−1,3−ジオキソラン−4−イル)オキシ化合物。 2 -oxo-1,3-dioxolane-4-yl acrylate, 2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl methacrylate, methyl (2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl) oxalate, ethyl ( 2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl) oxalate, bis (2-oxo-1,3-dioxolan-4-yl) oxalate , 2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl methanesulfonate, And the (2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl) oxy compound according to claim 4, which is selected from 2-oxo-1,3-dioxolane-4-yl ethensulfonate.
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