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JP2017054736A - Electrolytic solution for lithium ion secondary battery, and method for manufacturing lithium ion secondary battery - Google Patents

Electrolytic solution for lithium ion secondary battery, and method for manufacturing lithium ion secondary battery Download PDF

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JP2017054736A
JP2017054736A JP2015178826A JP2015178826A JP2017054736A JP 2017054736 A JP2017054736 A JP 2017054736A JP 2015178826 A JP2015178826 A JP 2015178826A JP 2015178826 A JP2015178826 A JP 2015178826A JP 2017054736 A JP2017054736 A JP 2017054736A
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Japan
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ion secondary
lithium ion
secondary battery
negative electrode
group
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JP2015178826A
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Japanese (ja)
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裕也 石原
Yuya Ishihara
裕也 石原
平 齋藤
Taira Saito
平 齋藤
真一 鳶島
Shinichi Tobishima
真一 鳶島
森本 英行
Hideyuki Morimoto
英行 森本
雅史 海野
Masafumi Unno
雅史 海野
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Gunma University NUC
Toyota Motor Corp
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Gunma University NUC
Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolytic solution for a lithium ion secondary battery, which, when used in a lithium ion secondary battery, a decrease in capacity can be remarkably suppressed even when a charge-and-discharge cycle is repeated.SOLUTION: An electrolytic solution for a lithium ion secondary battery comprises 0.1-20 vol.% of a halogenated disiloxane compound expressed by the formula (1) (Xand Xeach independently represent a halogen atom; Rto Reach independently represent H or a C1-9 carbon hydride group).EFFECT: A strong film including the halogenated disiloxane compound is formed on a negative electrode surface of a lithium ion secondary battery and, by virtue of an effect of the film, a decrease in capacity of the lithium ion secondary battery can be suppressed.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用電解液に関する。本発明はまた、当該リチウムイオン二次電池用電解液を用いたリチウムイオン二次電池の製造方法に関する。   The present invention relates to an electrolyte solution for a lithium ion secondary battery. The present invention also relates to a method for producing a lithium ion secondary battery using the electrolyte for the lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、既存の電池に比べて軽量かつエネルギー密度が高いことから、近年、パソコンや携帯端末等のいわゆるポータブル電源や車両駆動用電源として用いられている。リチウムイオン二次電池は、特に、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)等の車両の駆動用高出力電源として今後ますます普及していくことが期待されている。   Lithium ion secondary batteries are lighter and have a higher energy density than existing batteries, and have recently been used as so-called portable power sources for vehicles and personal computers and power sources for driving vehicles. Lithium-ion secondary batteries are expected to become increasingly popular as high-output power sources for driving vehicles such as electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HV), and plug-in hybrid vehicles (PHV). Yes.

リチウムイオン二次電池のサイクル寿命等を向上させるために、リチウムイオン二次電池に初期充電を行って、負極表面にSEI(Solid Electrolyte Interface)膜と呼ばれる不動態被膜を形成することが行われている。当該SEI膜は、初期充電時に、電解液の還元分解により生成する。当該SEI膜は、リチウムイオン二次電池使用時の電解液の分解を抑制するとともに、スムースなリチウムイオンの挿入および脱離を可能にする。   In order to improve the cycle life of the lithium ion secondary battery, the lithium ion secondary battery is initially charged to form a passive film called a SEI (Solid Electrolyte Interface) film on the negative electrode surface. Yes. The SEI film is generated by reductive decomposition of the electrolyte during initial charging. The SEI film suppresses the decomposition of the electrolytic solution when the lithium ion secondary battery is used, and enables smooth insertion and removal of lithium ions.

リチウムイオン二次電池の容量は、充放電を繰り返すにつれて低下する傾向にある。リチウムイオン二次電池の容量は、移動可能なリチウムイオンの量と相関があることが知られている。リチウムイオン二次電池の容量の低下の原因の一つとして、負極表面に形成されるSEI膜中に、リチウムイオンが取り込まれることが挙げられる。これに対し、特許文献1には、環状シロキサンを含有した電解液を用いてリチウムイオン二次電池を作製することによって、リチウムイオン二次電池のサイクル特性等が向上することが記載されている。特許文献1では、リチウムイオン二次電池のサイクル特性等が向上する理由は、環状シロキサンが、電極表面もしくはSEI膜と反応または電極表面もしくはSEI膜に配位して、リチウムイオンの挿入および脱離のし易さが向上するためであると推察されている。   The capacity of a lithium ion secondary battery tends to decrease as charging and discharging are repeated. It is known that the capacity of a lithium ion secondary battery correlates with the amount of movable lithium ions. One of the causes of the decrease in the capacity of the lithium ion secondary battery is that lithium ions are taken into the SEI film formed on the negative electrode surface. On the other hand, Patent Document 1 describes that the cycle characteristics and the like of a lithium ion secondary battery are improved by producing a lithium ion secondary battery using an electrolytic solution containing cyclic siloxane. In Patent Document 1, the cycle characteristics and the like of the lithium ion secondary battery are improved because the cyclic siloxane reacts with the electrode surface or SEI film or is coordinated with the electrode surface or SEI film to insert and desorb lithium ions. It is presumed that the ease of handling is improved.

特開2004−071458号公報JP 2004-071458 A

しかしながら、本発明者らが鋭意検討した結果、特許文献1に記載のように環状シロキサンを含有する電解液を用いて作製されたリチウムイオン二次電池においては、容量の低下が十分に抑制されていないことを見出した。   However, as a result of intensive studies by the present inventors, in a lithium ion secondary battery produced using an electrolytic solution containing cyclic siloxane as described in Patent Document 1, a decrease in capacity is sufficiently suppressed. Found no.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リチウムイオン二次電池に用いた際に容量の低下が顕著に抑制される、リチウムイオン二次電池用電解液を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is providing the electrolyte solution for lithium ion secondary batteries by which the fall of a capacity | capacitance is suppressed notably when it uses for a lithium ion secondary battery. It is in.

ここに開示されるリチウムイオン二次電池用電解液は、下記式(1)で表されるハロゲン化ジシロキサン化合物を、0.1体積%以上20体積%以下含有する。   The electrolyte solution for lithium ion secondary batteries disclosed herein contains a halogenated disiloxane compound represented by the following formula (1) in an amount of 0.1% by volume to 20% by volume.

Figure 2017054736
Figure 2017054736

式中、XおよびXは、それぞれ独立してハロゲン原子を表し、R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1〜9の炭化水素基を表す。
このような構成のリチウムイオン二次電池用電解液を用いてリチウムイオン二次電池を構築した場合には、リチウムイオン二次電池の負極表面に、上記ハロゲン化ジシロキサン化合物を含む強固な被膜が形成され、当該被膜の作用により、リチウムイオン二次電池の容量の低下が顕著に抑制される。
In the formula, X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom, and R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms.
When a lithium ion secondary battery is constructed using the electrolyte for a lithium ion secondary battery having such a configuration, a strong coating containing the halogenated disiloxane compound is formed on the negative electrode surface of the lithium ion secondary battery. The reduction of the capacity of the lithium ion secondary battery is remarkably suppressed by the action of the coating formed.

ここに開示されるリチウムイオン二次電池用電解液の好適な一態様では、前記式(1)において、R〜Rが、それぞれ独立して、炭素数1〜4の炭化水素基である。
このような構成によれば、電解液を低粘度化することができ、リチウムイオン二次電池の低温抵抗を低下させることができる。
In one preferred embodiment of the lithium ion secondary battery electrolyte solution as disclosed herein, in the formula (1), R 1 ~R 4 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms .
According to such a configuration, the viscosity of the electrolytic solution can be reduced, and the low temperature resistance of the lithium ion secondary battery can be reduced.

ここに開示されるリチウムイオン二次電池用電解液の好適な一態様では、前記式(1)において、XおよびXが、塩素原子である。
このような構成によれば、リチウムイオン二次電池の容量低下の抑制効果がより高い。
In one preferred embodiment of the lithium ion secondary battery electrolyte solution as disclosed herein, in the formula (1), the X 1 and X 2, a chlorine atom.
According to such a structure, the suppression effect of the capacity | capacitance fall of a lithium ion secondary battery is higher.

ここに開示されるリチウムイオン二次電池の製造方法は、電極体および上記のリチウムイオン二次電池用電解液が電池ケースに収容されたリチウムイオン二次電池組立体を作製する工程と、作製したリチウムイオン二次電池組立体を初期充電する工程とを包含する。
このような構成によれば、容量の低下が顕著に抑制されたリチウムイオン二次電池が提供される。
The method of manufacturing a lithium ion secondary battery disclosed herein includes a step of manufacturing a lithium ion secondary battery assembly in which an electrode body and the above electrolyte solution for a lithium ion secondary battery are housed in a battery case. Initial charging the lithium ion secondary battery assembly.
According to such a configuration, a lithium ion secondary battery in which a decrease in capacity is remarkably suppressed is provided.

本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電解液を用いて製造されるリチウムイオン二次電池の内部構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the internal structure of the lithium ion secondary battery manufactured using the electrolyte solution for lithium ion secondary batteries which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電解液を用いて製造されるリチウムイオン二次電池の捲回電極体の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the winding electrode body of the lithium ion secondary battery manufactured using the electrolyte solution for lithium ion secondary batteries which concerns on one Embodiment of this invention. (a)は、従来技術のリチウムイオン二次電池の負極表面の模式図であり、(b)は、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電解液を用いて製造されるリチウムイオン二次電池の負極表面の模式図である。(A) is the schematic diagram of the negative electrode surface of the lithium ion secondary battery of a prior art, (b) is lithium manufactured using the electrolyte solution for lithium ion secondary batteries which concerns on one Embodiment of this invention. It is a schematic diagram of the negative electrode surface of an ion secondary battery. 検討したコインセルについて、電解液中のハロゲン化ジシロキサン化合物の含有量と容量維持率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between content of the halogenated disiloxane compound in electrolyte solution, and a capacity | capacitance maintenance factor about the examined coin cell.

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、本発明を特徴付けないリチウムイオン二次電池用電解液およびリチウムイオン二次電池の一般的な構成および製造プロセス)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that matters other than those specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention (for example, electrolytes for lithium ion secondary batteries and lithium ion secondary batteries that do not characterize the present invention) The general configuration and manufacturing process) can be understood as a design matter of a person skilled in the art based on the prior art in the field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field. Moreover, in the following drawings, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the member and site | part which show | plays the same effect | action. In addition, the dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each drawing do not reflect actual dimensional relationships.

なお、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電可能な蓄電デバイス一般をいい、リチウムイオン二次電池等のいわゆる蓄電池ならびに電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を包含する用語である。また、本明細書において「リチウムイオン二次電池」とは、電荷担体としてリチウムイオンを利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。   In the present specification, the “secondary battery” refers to a general power storage device that can be repeatedly charged and discharged, and is a term including a so-called storage battery such as a lithium ion secondary battery and a power storage element such as an electric double layer capacitor. Further, in the present specification, the “lithium ion secondary battery” refers to a secondary battery that uses lithium ions as a charge carrier and is charged / discharged by movement of charges accompanying the lithium ions between the positive and negative electrodes.

本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電解液は、下記式(1)で表されるハロゲン化ジシロキサン化合物を、0.1体積%以上20体積%以下含有する。   The electrolytic solution for a lithium ion secondary battery according to this embodiment contains a halogenated disiloxane compound represented by the following formula (1) in an amount of 0.1% by volume to 20% by volume.

Figure 2017054736
Figure 2017054736

上記式(1)中、XおよびXは、それぞれ独立してハロゲン原子を表し、R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1〜9の炭化水素基を表す。 In the above formula (1), X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom, and R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms. .

およびXで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。中でも、リチウムイオン二次電池の容量低下の抑制効果がより高いことから、塩素原子が好ましい。 Examples of the halogen atom represented by X 1 and X 2 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Among them, a chlorine atom is preferable because the effect of suppressing the decrease in capacity of the lithium ion secondary battery is higher.

〜Rで表される炭素数1〜9の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であっても芳香族炭化水素基であってもよい。その例としては、炭素数1〜9のアルキル基、炭素数2〜9のアルケニル基、炭素数2〜9のアルキニル基、フェニル基、炭素数7〜9のアルキルフェニル基、炭素数7〜9のフェニルアルキル基、炭素数8〜9のアルキルフェニルアルキル基等が挙げられる。 The hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms represented by R 1 to R 4 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. Examples thereof include alkyl groups having 1 to 9 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 9 carbon atoms, alkynyl groups having 2 to 9 carbon atoms, phenyl groups, alkylphenyl groups having 7 to 9 carbon atoms, and 7 to 9 carbon atoms. And a phenylalkyl group having 8 to 9 carbon atoms.

炭素数1〜9のアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれであってもよく、その例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基等が挙げられる。
炭素数2〜9のアルケニル基は、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれであってもよく、その例としては、ビニル基、アリル基、1−プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基等が挙げられる。
炭素数2〜9のアルキニル基は、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれであってもよく、その例としては、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基、ノニニル基等が挙げられる。
炭素数7〜9のアルキルフェニル基の例としては、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基が挙げられる。
炭素数7〜9のフェニルアルキル基の例としては、ベンジル基等が挙げられる。
炭素数8〜9のアルキルフェニルアルキル基の例としては、メチルベンジル基等が挙げられる。
The alkyl group having 1 to 9 carbon atoms may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n- Examples thereof include a butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, a heptyl group, an octyl group, and a nonyl group.
The alkenyl group having 2 to 9 carbon atoms may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include vinyl group, allyl group, 1-propenyl group, butenyl group, pentenyl group and hexenyl. Group, cyclohexenyl group, heptenyl group, octenyl group, nonenyl group and the like.
The alkynyl group having 2 to 9 carbon atoms may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include ethynyl group, propynyl group, butynyl group, pentynyl group, hexynyl group, heptynyl group, An octynyl group, a noninyl group, etc. are mentioned.
Examples of the alkylphenyl group having 7 to 9 carbon atoms include a methylphenyl group, an ethylphenyl group, and a dimethylphenyl group.
Examples of the phenylalkyl group having 7 to 9 carbon atoms include a benzyl group.
Examples of the alkylphenylalkyl group having 8 to 9 carbon atoms include a methylbenzyl group.

リチウムイオン二次電池の容量低下の抑制効果がより高いことから、R〜Rは、炭素数1〜9の炭化水素基であることが好ましく、炭素数1〜9のアルキル基、炭素数2〜9のアルケニル基、またはフェニル基であることがより好ましい。 R 1 to R 4 are preferably a hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, and are preferably an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms and a carbon number, because the capacity reduction effect of the lithium ion secondary battery is higher. More preferably, it is a 2-9 alkenyl group or a phenyl group.

一方、電解液を低粘度化し、リチウムイオン二次電池の低温抵抗を低下できることから、R〜Rは、炭素数1〜4の炭化水素基であることが好ましい。 On the other hand, R 1 to R 4 are preferably hydrocarbon groups having 1 to 4 carbon atoms because the viscosity of the electrolytic solution can be reduced and the low temperature resistance of the lithium ion secondary battery can be reduced.

本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電解液における上記ハロゲン化ジシロキサン化合物の含有量は、0.1体積%以上20体積%以下である。上記ハロゲン化ジシロキサン化合物の含有量がこの範囲内にあることにより、リチウムイオン二次電池の容量の低下を顕著に抑制することができる。   Content of the said halogenated disiloxane compound in the electrolyte solution for lithium ion secondary batteries which concerns on this embodiment is 0.1 volume% or more and 20 volume% or less. When the content of the halogenated disiloxane compound is within this range, a reduction in the capacity of the lithium ion secondary battery can be remarkably suppressed.

本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電解液は、上記ハロゲン化ジシロキサン化合物以外の成分として、通常、非水溶媒および支持塩(電解質塩)を含む。
非水溶媒としては、従来からリチウムイオン二次電池に用いられているものを用いることができ、その例としては、カーボネート類、エーテル類、エステル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等が挙げられる。なかでもカーボネート類が好ましい。カーボネート類は、鎖状でも環状であってもよく、その例としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等が挙げられる。これらは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
The electrolytic solution for a lithium ion secondary battery according to the present embodiment usually contains a nonaqueous solvent and a supporting salt (electrolyte salt) as components other than the halogenated disiloxane compound.
As the non-aqueous solvent, those conventionally used for lithium ion secondary batteries can be used, and examples thereof include carbonates, ethers, esters, nitriles, sulfones, lactones and the like. It is done. Of these, carbonates are preferred. The carbonates may be linear or cyclic. Examples thereof include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), and the like. Is mentioned. These can be used alone or in combination of two or more.

支持塩としては、従来からリチウムイオン二次電池に用いられているものを用いることができ、その例としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO、LiCSO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiI等のリチウム塩が挙げられる。これらは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。支持塩は好適には、LiPFである。
電解液中の支持塩の濃度としては、例えば0.1mol/L以上5mol/L以下であり、好ましくは0.7mol/L以上1.3mol/L以下である。
As the supporting salt, those conventionally used in lithium ion secondary batteries can be used, and examples thereof include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , and LiC 4 F 9. Examples of the lithium salt include SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , and LiI. These can be used alone or in combination of two or more. Supporting salt is preferably a LiPF 6.
The concentration of the supporting salt in the electrolytic solution is, for example, from 0.1 mol / L to 5 mol / L, and preferably from 0.7 mol / L to 1.3 mol / L.

本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電解液は、リチウムイオン二次電池のさらなる特性向上を目的として、以上の成分以外にも、被膜形成剤、過充電添加剤、界面活性剤、分散剤、増粘剤等の添加剤を含んでいてもよい。   The electrolyte solution for a lithium ion secondary battery according to the present embodiment is a film forming agent, an overcharge additive, a surfactant, a dispersant, in addition to the above components, for the purpose of further improving the characteristics of the lithium ion secondary battery. And additives such as thickeners may be included.

本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電解液を用いてリチウムイオン二次電池を作製することにより、容量の低下が顕著に抑制されたリチウムイオン二次電池を得ることができる。   By producing a lithium ion secondary battery using the electrolytic solution for a lithium ion secondary battery according to this embodiment, a lithium ion secondary battery in which a decrease in capacity is remarkably suppressed can be obtained.

好適なリチウムイオン二次電池の製造方法は、電極体および上述の本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電解液が電池ケースに収容されたリチウムイオン二次電池組立体を作製する工程(リチウムイオン二次電池組立体作製工程)と、作製したリチウムイオン二次電池組立体を初期充電する工程(初期充電工程)とを包含する。   A preferred method for manufacturing a lithium ion secondary battery includes a step of producing a lithium ion secondary battery assembly in which the electrode body and the electrolyte for a lithium ion secondary battery according to the above-described embodiment are accommodated in a battery case (lithium An ion secondary battery assembly manufacturing step) and a step of initially charging the manufactured lithium ion secondary battery assembly (initial charging step).

以下、当製造方法の具体例として、捲回電極体を備える扁平角型のリチウムイオン二次電池の製造方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。しかしながら当該製造方法により作製されるリチウムイオン二次電池は、扁平角型のリチウムイオン二次電池に限られず、円筒型のリチウムイオン二次電池、コイン型のリチウムイオン二次電池等であってもよい。また、リチウムイオン二次電池の電極体は、捲回電極体に限られず、積層型電極体であってもよい。   Hereinafter, as a specific example of the manufacturing method, a method for manufacturing a flat rectangular lithium ion secondary battery including a wound electrode body will be described in detail with reference to the drawings. However, the lithium ion secondary battery manufactured by the manufacturing method is not limited to a flat rectangular lithium ion secondary battery, and may be a cylindrical lithium ion secondary battery, a coin type lithium ion secondary battery, or the like. Good. The electrode body of the lithium ion secondary battery is not limited to the wound electrode body, and may be a laminated electrode body.

図1は、当該製造方法により作製されるリチウムイオン二次電池100の内部構造を模式的に示す断面図である。図2は、当該製造方法により作製されるリチウムイオン二次電池100の捲回電極体20の構成を示す模式図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the internal structure of a lithium ion secondary battery 100 manufactured by the manufacturing method. FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of the wound electrode body 20 of the lithium ion secondary battery 100 manufactured by the manufacturing method.

まず、リチウムイオン二次電池組立体作製工程について説明する。まず、捲回電極体20を準備する。捲回電極体20は、例えば、図1および図2に示すように、長尺状の正極集電体52の片面または両面(ここでは両面)に長手方向に沿って正極活物質層54が形成された正極シート50と、長尺状の負極集電体62の片面または両面(ここでは両面)に長手方向に沿って負極活物質層64が形成された負極シート60とが、2枚の長尺状のセパレータシート70を介して重ね合わされて長手方向に捲回された形態を有する。正極シート50は、長手方向に沿う一方の端部において、正極活物質層54が設けられておらず、正極集電体52が露出した正極活物質非形成部分52aを有する。負極シート60は、長手方向に沿う一方の端部において、負極活物質層64が設けられておらず、負極集電体62が露出した負極活物質非形成部分62aを有する。捲回電極体20の捲回軸方向(上記長手方向に直交する幅方向をいう。)の両端部には、正極活物質非形成部分52aと負極活物質層非形成部分62aとがそれぞれ位置している。このような捲回電極体20は、常法に従い作製することができる。具体的には、まず正極シート50および負極シート60を作製する。また、セパレータ70を準備する。   First, the lithium ion secondary battery assembly manufacturing process will be described. First, the wound electrode body 20 is prepared. In the wound electrode body 20, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, a positive electrode active material layer 54 is formed along the longitudinal direction on one side or both sides (here, both sides) of an elongated positive electrode current collector 52. The positive electrode sheet 50 and the negative electrode sheet 60 in which the negative electrode active material layer 64 is formed along the longitudinal direction on one side or both sides (here, both sides) of the long negative electrode current collector 62 are two long sheets. It has a form of being rolled up in the longitudinal direction by being overlapped via a scale-like separator sheet 70. The positive electrode sheet 50 has a positive electrode active material non-formation portion 52a where the positive electrode active material layer 54 is not provided and the positive electrode current collector 52 is exposed at one end along the longitudinal direction. The negative electrode sheet 60 has a negative electrode active material non-formation portion 62a in which the negative electrode active material layer 64 is not provided and the negative electrode current collector 62 is exposed at one end along the longitudinal direction. A positive electrode active material non-formation portion 52a and a negative electrode active material layer non-formation portion 62a are located at both ends of the winding electrode body 20 in the winding axis direction (referred to as a width direction orthogonal to the longitudinal direction). ing. Such a wound electrode body 20 can be produced according to a conventional method. Specifically, the positive electrode sheet 50 and the negative electrode sheet 60 are first produced. Moreover, the separator 70 is prepared.

正極シート50は、正極活物質と導電材とバインダ等とを適当な溶媒(例えば、N−メチル−2−ピロリドン)中で混合して正極ペースト(正極スラリー、正極インクを包含する。)を調製し、正極ペーストを正極集電体52の片面または両面上に塗布した後、乾燥することによって作製することができる。乾燥の後、正極シート50に適宜プレス処理を施してもよい。   The positive electrode sheet 50 is prepared by mixing a positive electrode active material, a conductive material, a binder, and the like in a suitable solvent (for example, N-methyl-2-pyrrolidone) to prepare a positive electrode paste (including positive electrode slurry and positive electrode ink). In addition, the positive electrode paste can be produced by applying the positive electrode paste onto one or both surfaces of the positive electrode current collector 52 and then drying it. After drying, the positive electrode sheet 50 may be appropriately pressed.

正極シート50を構成する正極集電体52としては、例えばアルミニウム箔等が挙げられる。正極活物質層54に含まれる正極活物質としては、例えばリチウム遷移金属酸化物(例、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiNiO、LiCoO、LiFeO、LiMn、LiNi0.5Mn1.5等)、リチウム遷移金属リン酸化合物(例、LiFePO等)等が挙げられる。導電材としては、例えばアセチレンブラック(AB)等のカーボンブラックやその他(例、グラファイト等)の炭素材料を好適に使用し得る。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)等を使用し得る。 Examples of the positive electrode current collector 52 constituting the positive electrode sheet 50 include aluminum foil. Examples of the positive electrode active material included in the positive electrode active material layer 54 include lithium transition metal oxides (eg, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNiO 2 , LiCoO 2 , LiFeO 2 , LiMn 2 O). 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 etc.), lithium transition metal phosphate compounds (eg, LiFePO 4 etc.) and the like. As the conductive material, for example, carbon black such as acetylene black (AB) and other (eg, graphite) carbon materials can be suitably used. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF) can be used.

負極シート60は、負極活物質とバインダと増粘剤等とを適当な溶媒(例えば、水)中で混合して負極ペースト(負極スラリー、負極インクを包含する。)を調製し、負極ペーストを負極集電体62の片面または両面上に塗布した後、乾燥することによって作製することができる。乾燥の後、負極シート60に適宜プレス処理を施してもよい。   The negative electrode sheet 60 is prepared by mixing a negative electrode active material, a binder, a thickener and the like in an appropriate solvent (for example, water) to prepare a negative electrode paste (including negative electrode slurry and negative electrode ink). The negative electrode current collector 62 can be produced by applying it on one or both sides and then drying. After drying, the negative electrode sheet 60 may be appropriately pressed.

負極シート60を構成する負極集電体62としては、例えば銅箔等が挙げられる。負極活物質層64に含まれる負極活物質としては、例えば黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料を使用し得る。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンラバー(SBR)等を使用し得る。増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース(CMC)等を使用し得る。   Examples of the negative electrode current collector 62 constituting the negative electrode sheet 60 include copper foil. As the negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer 64, for example, a carbon material such as graphite, hard carbon, or soft carbon can be used. As the binder, for example, styrene butadiene rubber (SBR) can be used. As the thickener, for example, carboxymethyl cellulose (CMC) can be used.

セパレータ70としては、例えばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂を用いて形成される多孔性シート(フィルム)が挙げられる。かかる多孔性シートは、単層構造であってもよく、二層以上の積層構造(例えば、PE層の両面にPP層が積層された三層構造)であってもよい。セパレータ70の表面には、耐熱層(HRL)が設けられていてもよい。   Examples of the separator 70 include a porous sheet (film) formed using a resin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyester, cellulose, and polyamide. Such a porous sheet may have a single-layer structure or a laminated structure of two or more layers (for example, a three-layer structure in which PP layers are laminated on both sides of a PE layer). A heat resistant layer (HRL) may be provided on the surface of the separator 70.

得られた正極シート50および負極シート60を2枚のセパレータ70を介して重ね合わせて積層体を作製する。このとき積層体の幅方向の両端部に、正極活物質非形成部分52aと負極活物質層非形成部分62aとがそれぞれ露出するように、正極シート50と負極シート60とをずらして重ね合わせる。当該積層体を長尺方向に捲回して、側面方向から押しつぶして拉げさせることによって、電極体20を得ることができる。なお、積層体自体を捲回断面が扁平形状となるように捲回して電極体20を作製してもよい。   The obtained positive electrode sheet 50 and negative electrode sheet 60 are superposed through two separators 70 to produce a laminate. At this time, the positive electrode sheet 50 and the negative electrode sheet 60 are shifted and overlapped so that the positive electrode active material non-formation part 52a and the negative electrode active material layer non-formation part 62a are exposed at both ends in the width direction of the laminate. The electrode body 20 can be obtained by winding the laminate in the longitudinal direction and crushing it from the side surface direction. In addition, the electrode body 20 may be manufactured by winding the laminated body itself so that the winding cross section has a flat shape.

次に、公知方法に従い、捲回電極体20を電池ケース30に収容する。具体的には、開口部を有する電池ケース30の本体と、当該開口部を塞ぐ電池ケース30の蓋体とを用意する。電池ケース30の蓋体には、電池ケース30の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように設定された薄肉の安全弁36が設けられている。また、電池ケース30の蓋体には、電解液を注入するための注入口(図示せず)が設けられている。電池ケース30の材質としては、例えば、アルミニウム等の軽量で熱伝導性の良い金属材料が用いられる。   Next, the wound electrode body 20 is accommodated in the battery case 30 according to a known method. Specifically, a main body of the battery case 30 having an opening and a lid of the battery case 30 that closes the opening are prepared. The lid of the battery case 30 is provided with a thin safety valve 36 set so as to release the internal pressure when the internal pressure of the battery case 30 rises above a predetermined level. In addition, the lid of the battery case 30 is provided with an inlet (not shown) for injecting an electrolytic solution. As the material of the battery case 30, for example, a light metal material having good thermal conductivity such as aluminum is used.

電池ケース30の蓋体に正極端子42および正極集電板42aと負極端子44および負極集電板44aとを取り付ける。正極集電板42aおよび負極集電板44aを捲回電極体20の両端部に露出した正極活物質非形成部分52aおよび負極活物質層非形成部分62aにそれぞれ溶接する。このようにして、正極端子42と正極シート50とが正極集電板42aを介して電気的に接続され、負極端子44と負極シート60とが負極集電板44aを介して電気的に接続される。そして、捲回電極体20を、電池ケース30本体の開口部からその内部に収容し、電池ケース30の本体と蓋体とを溶接する。   The positive terminal 42 and the positive current collector plate 42a, the negative terminal 44 and the negative current collector plate 44a are attached to the lid of the battery case 30. The positive electrode current collector plate 42a and the negative electrode current collector plate 44a are welded to the positive electrode active material non-formation part 52a and the negative electrode active material layer non-formation part 62a exposed at both ends of the wound electrode body 20, respectively. In this way, the positive electrode terminal 42 and the positive electrode sheet 50 are electrically connected via the positive electrode current collector plate 42a, and the negative electrode terminal 44 and the negative electrode sheet 60 are electrically connected via the negative electrode current collector plate 44a. The And the winding electrode body 20 is accommodated in the inside from the opening part of the battery case 30 main body, and the main body and cover body of the battery case 30 are welded.

続いて、注入口から、上述の本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電解液を注入する。当該電解液を注入後、注入口を封止して、リチウムイオン二次電池組立体を得ることができる。   Subsequently, the electrolytic solution for a lithium ion secondary battery according to the above-described embodiment is injected from the injection port. After injecting the electrolytic solution, the injection port is sealed to obtain a lithium ion secondary battery assembly.

次に初期充電工程について説明する。初期充電工程は、公知方法に従い行うことができる。例えば、作製したリチウムイオン二次電池組立体の正極端子42と負極端子44との間に外部電源を接続し、所定の電圧まで初期充電(典型的には定電流充電)する。これによって電解液の一部が負極60において還元分解され、負極活物質の表面に被膜が形成される。   Next, the initial charging process will be described. The initial charging step can be performed according to a known method. For example, an external power source is connected between the positive electrode terminal 42 and the negative electrode terminal 44 of the manufactured lithium ion secondary battery assembly, and initial charging (typically constant current charging) is performed to a predetermined voltage. As a result, a part of the electrolytic solution is reduced and decomposed in the negative electrode 60, and a film is formed on the surface of the negative electrode active material.

初期充電における正極端子42と負極端子44との間の到達電圧(典型的には最高到達電圧)は、特に限定されないが、例えばリチウムイオン二次電池組立体のSOC(State Of Charge)が65%〜110%(典型的には80%〜110%、例えば80%〜105%)の範囲にあるときに示し得る電圧範囲とすることができる。   The ultimate voltage (typically the highest ultimate voltage) between the positive electrode terminal 42 and the negative electrode terminal 44 in the initial charging is not particularly limited. For example, the SOC (State Of Charge) of the lithium ion secondary battery assembly is 65%. It can be a voltage range that can be shown when it is in the range of ~ 110% (typically 80% to 110%, for example 80% to 105%).

また、充電方式は特に限定されず、例えば上記電圧に到達するまで定電流で充電する方式(CC充電)で行ってもよく、上記電圧に到達するまで定電流で充電した後、定電圧で充電する方式(CCCV充電)で行ってもよい。CC充電時のレートは特に限定されないが、あまりに低すぎると処理効率(作業効率)が低下しがちである。一方、あまりに高すぎると、形成される被膜の緻密性が不足したり、正極活物質が劣化したりすることがあり得る。このため、例えば0.1C〜5C、好ましくは0.5C〜2Cとする。   The charging method is not particularly limited. For example, charging may be performed at a constant current (CC charging) until the voltage is reached, and charging is performed at a constant voltage after charging at a constant current until the voltage is reached. You may carry out by the method (CCCV charge) to do. The rate at the time of CC charging is not particularly limited, but if it is too low, the processing efficiency (working efficiency) tends to decrease. On the other hand, if it is too high, the denseness of the formed film may be insufficient, or the positive electrode active material may be deteriorated. For this reason, for example, 0.1C to 5C, preferably 0.5C to 2C.

初期充電工程の後には、負極活物質の表面に形成された被膜を改質するために、公知方法に従ってエージング工程を行ってもよい。   After the initial charging step, an aging step may be performed according to a known method in order to modify the film formed on the surface of the negative electrode active material.

以上のようにして得られるリチウムイオン二次電池100は、容量の低下が顕著に抑制されている。その理由は次のように推測される。図3(a)は、従来技術のリチウムイオン二次電池、すなわち上記ハロゲン化ジシロキサン化合物を含まない電解液を用いて製造されるリチウムイオン二次電池の負極表面の模式図である。図3(b)は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電解液を用いて製造されるリチウムイオン二次電池の負極表面の模式図である。図3(a)において、負極160(負極活物質層164)の表面にSEI膜192が生成している。図3(a)に示されるようなSEI膜192においては、リチウムイオン80が取り込まれやすい。SEI膜192にリチウムイオン80が取り込まれると、移動可能なリチウムイオンの量が減少し、リチウムイオン二次電池の容量の低下が起こる。一方、図3(b)において、負極60(負極活物質層64)の表面にSEI膜92が生成している。このSEI膜92に上記ハロゲン化ジシロキサン化合物94が、配位またはSEI膜92等との反応により、取り込まれている。このため、図3(b)に示されるようなSEI膜92においては、リチウムイオン80が取り込まれ難くなっている。さらに、上記ハロゲン化ジシロキサン化合物94は、ケイ素−ハロゲン結合(Si−X結合およびSi−X結合)を有する。ケイ素−ハロゲン結合は、Si−R結合、Si−R結合、Si−R結合およびSi−R結合に比べて、分極が大きい。すなわち、ケイ素−ハロゲン結合のケイ素原子のδが大きい。したがって、ケイ素−ハロゲン結合を有する上記ハロゲン化ジシロキサン化合物を電解液に添加することによって、負極の表面上に強固な被膜が形成される。
ただし、SEI膜に取り込まれる上記ハロゲン化ジシロキサン化合物の量が少なすぎると、SEI膜にリチウムイオンが取り込まれることを防止する効果が小さい。一方、SEI膜に取り込まれる上記ロゲン化ジシロキサン化合物の量が多すぎると、リチウムイオンの移動の妨げとなって、負極でのリチウムイオンの挿入および脱離が妨げられる。よって、SEI膜に取り込まれる上記ロゲン化ジシロキサン化合物の量には、適切な範囲があり、被膜が形成される前の電解液中の上記ハロゲン化ジシロキサン化合物の含有量には、適切な範囲がある。
したがって、本実施形態に係る、上記ハロゲン化ジシロキサン化合物を適当量含むリチウムイオン二次電池用電解液を用いて製造されるリチウムイオン二次電池において、負極表面に形成される被膜は、リチウムイオンを取り込み難いものであり、かつリチウムイオンの移動を妨げないものである。また、負極表面に形成される被膜は、強固な(耐久性の高い)ものである。このため、このような被膜を負極表面に有するリチウムイオン二次電池は、容量の低下が顕著に抑制されたものとなる。
In the lithium ion secondary battery 100 obtained as described above, the decrease in capacity is remarkably suppressed. The reason is presumed as follows. FIG. 3A is a schematic view of a negative electrode surface of a lithium ion secondary battery of the prior art, that is, a lithium ion secondary battery manufactured using an electrolytic solution not containing the halogenated disiloxane compound. FIG.3 (b) is a schematic diagram of the negative electrode surface of the lithium ion secondary battery manufactured using the electrolyte solution for lithium ion secondary batteries which concerns on this embodiment. In FIG. 3A, the SEI film 192 is formed on the surface of the negative electrode 160 (negative electrode active material layer 164). In the SEI film 192 as shown in FIG. 3A, lithium ions 80 are easily taken in. When the lithium ions 80 are taken into the SEI film 192, the amount of movable lithium ions decreases, and the capacity of the lithium ion secondary battery decreases. On the other hand, in FIG. 3B, the SEI film 92 is formed on the surface of the negative electrode 60 (negative electrode active material layer 64). The halogenated disiloxane compound 94 is incorporated into the SEI film 92 by coordination or reaction with the SEI film 92 or the like. For this reason, in the SEI film 92 as shown in FIG. 3B, it is difficult for lithium ions 80 to be taken in. Further, the halogenated disiloxane compound 94 has a silicon-halogen bond (Si—X 1 bond and Si—X 2 bond). The silicon-halogen bond has a higher polarization than the Si—R 1 bond, the Si—R 2 bond, the Si—R 3 bond, and the Si—R 4 bond. That is, δ + of the silicon atom of the silicon-halogen bond is large. Therefore, by adding the halogenated disiloxane compound having a silicon-halogen bond to the electrolytic solution, a strong film is formed on the surface of the negative electrode.
However, if the amount of the halogenated disiloxane compound taken into the SEI film is too small, the effect of preventing lithium ions from being taken into the SEI film is small. On the other hand, if the amount of the above-mentioned rogenated disiloxane compound taken into the SEI film is too large, the movement of lithium ions is hindered, and the insertion and desorption of lithium ions at the negative electrode are hindered. Therefore, the amount of the above-mentioned rogenated disiloxane compound taken into the SEI film has an appropriate range, and the content of the above-mentioned halogenated disiloxane compound in the electrolytic solution before the coating is formed is in an appropriate range. There is.
Therefore, in the lithium ion secondary battery manufactured using the electrolytic solution for a lithium ion secondary battery containing an appropriate amount of the halogenated disiloxane compound according to the present embodiment, the coating formed on the negative electrode surface is lithium ion. Is difficult to take in and does not hinder the movement of lithium ions. Further, the coating film formed on the negative electrode surface is strong (high durability). For this reason, in the lithium ion secondary battery having such a coating on the negative electrode surface, the decrease in capacity is remarkably suppressed.

以上のようにして得られるリチウムイオン二次電池100は、各種用途に利用可能である。好適な用途としては、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)等の車両に搭載される駆動用電源が挙げられる。リチウムイオン二次電池100は、典型的には複数個を直列および/または並列に接続してなる組電池の形態でも使用され得る。   The lithium ion secondary battery 100 obtained as described above can be used for various applications. Suitable applications include driving power sources mounted on vehicles such as electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HV), and plug-in hybrid vehicles (PHV). The lithium ion secondary battery 100 can also be used in the form of a battery pack typically formed by connecting a plurality of lithium ion secondary batteries 100 in series and / or in parallel.

以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited to this Example.

<試験例1>
[コインセルの作製]
ステンレス鋼を作用極、金属リチウムを対極とし、これらをセパレータおよび電解液とともにステンレス製容器に組み込んで、直径20mm、厚さ3.2mm(CR2032型)のコインセル(性能評価用のハーフセル)A1〜A17を構築した。セパレータとしては多孔質ポリオレフィンシートを使用した。電解液としては、セルA1〜A16については、非水溶媒としてECとEMCとの混合溶媒(EC:EMC=3:7(質量比))と、支持塩として濃度1mol/LのLiPFと、添加剤として濃度6体積%の表1に示す化合物とを含むものを使用した。セルA17については、非水溶媒としてECとEMCとの混合溶媒(EC:EMC=3:7(質量比))と、支持塩として濃度1mol/LのLiPFとを含むものを使用した。
<Test Example 1>
[Production of coin cell]
Stainless steel is used as the working electrode, metallic lithium as the counter electrode, and these are assembled into a stainless steel container together with the separator and the electrolyte, and a coin cell (half-cell for performance evaluation) A1 to A17 having a diameter of 20 mm and a thickness of 3.2 mm (CR2032 type). Built. A porous polyolefin sheet was used as the separator. As an electrolytic solution, for cells A1 to A16, a mixed solvent of EC and EMC (EC: EMC = 3: 7 (mass ratio)) as a nonaqueous solvent, LiPF 6 having a concentration of 1 mol / L as a supporting salt, An additive containing a compound shown in Table 1 having a concentration of 6% by volume was used. For the cell A17, a nonaqueous solvent containing a mixed solvent of EC and EMC (EC: EMC = 3: 7 (mass ratio)) and a supporting salt having a concentration of 1 mol / L LiPF 6 was used.

[50サイクル後容量維持率]
各セルに対して、温度60℃にて、0.5mA/cmの電流密度で、カット電圧−2.0V〜1.5V(E/V vs.(Li/Li))の範囲で50サイクルの充放電を行った。そして、1サイクル目の充電容量(Liイオンをステンレス鋼にLi金属として充電した充電容量)を100%として、50サイクル目の充電容量の維持率(%)を求めた。結果を表1に示す。
[Capacity maintenance rate after 50 cycles]
50 for each cell at a temperature of 60 ° C. and a current density of 0.5 mA / cm 2 and a cut voltage of −2.0 V to 1.5 V (E / V vs. (Li + / Li)). The cycle was charged and discharged. Then, the charge capacity at the first cycle (charge capacity obtained by charging Li ions into stainless steel as Li metal) was taken as 100%, and the maintenance ratio (%) of the charge capacity at the 50th cycle was determined. The results are shown in Table 1.

Figure 2017054736
Figure 2017054736

<試験例2>
[コインセルの作製]
ステンレス鋼を作用極、金属リチウムを対極とし、これらをセパレータおよび電解液とともにステンレス製容器に組み込んで、直径20mm、厚さ3.2mm(CR2032型)のコインセル(性能評価用のハーフセル)B1〜B7を構築した。セパレータとしては多孔質ポリオレフィンシートを使用した。電解液としては、セルB1については、非水溶媒としてECとEMCとの混合溶媒(EC:EMC=3:7(質量比))と、支持塩として濃度1mol/LのLiPFとを含むものを使用した。セルB2〜B7については、非水溶媒としてECとEMCとの混合溶媒(EC:EMC=3:7(質量比))と、支持塩として濃度1mol/LのLiPFと、添加剤として表2に示す濃度の上記式(1)で表されるハロゲン化ジシロキサン化合物とを含むものを使用した。本試験例において用いられたハロゲン化ジシロキサン化合物は、上記式(1)においてXおよびXが塩素原子であり、R〜Rがメチル基である化合物である。
<Test Example 2>
[Production of coin cell]
Stainless steel is the working electrode, metallic lithium is the counter electrode, and these are assembled in a stainless steel container together with the separator and electrolyte solution. Built. A porous polyolefin sheet was used as the separator. As the electrolytic solution, the cell B1 contains a mixed solvent of EC and EMC (EC: EMC = 3: 7 (mass ratio)) as a nonaqueous solvent and LiPF 6 having a concentration of 1 mol / L as a supporting salt. It was used. Regarding the cells B2 to B7, a mixed solvent of EC and EMC (EC: EMC = 3: 7 (mass ratio)) as a nonaqueous solvent, LiPF 6 having a concentration of 1 mol / L as a supporting salt, and Table 2 as additives. The thing containing the halogenated disiloxane compound represented by the said Formula (1) of the density | concentration shown to was used. The halogenated disiloxane compound used in this test example is a compound in which X 1 and X 2 are chlorine atoms and R 1 to R 4 are methyl groups in the above formula (1).

[50サイクル後容量維持率]
各セルに対して、温度60℃にて、0.5mA/cmの電流密度で、カット電圧−2.0V〜1.5V(E/V vs.(Li/Li))の範囲で50サイクルの充放電を行った。そして、1サイクル目の充電容量(Liイオンをステンレス鋼にLi金属として充電した充電容量)を100%として、50サイクル目の充電容量の維持率(%)を求めた。結果を表2および図4に示す。
[Capacity maintenance rate after 50 cycles]
50 for each cell at a temperature of 60 ° C. and a current density of 0.5 mA / cm 2 and a cut voltage of −2.0 V to 1.5 V (E / V vs. (Li + / Li)). The cycle was charged and discharged. Then, the charge capacity at the first cycle (charge capacity obtained by charging Li ions into stainless steel as Li metal) was taken as 100%, and the maintenance ratio (%) of the charge capacity at the 50th cycle was determined. The results are shown in Table 2 and FIG.

Figure 2017054736
Figure 2017054736

表1からわかるように、上記式(1)で表されるハロゲン化ジシロキサン化合物を含有する電解液を用いて作製されたセルA1〜A13は、他の添加剤を含有する電解液を用いて作製されたセルA14〜A16および添加剤を含有しない電解液を用いて作製されたセルA17よりも高い容量維持率を示した。これは、1回目の充電時に、上記式(1)で表されるハロゲン化ジシロキサン化合物によって、セルの負極の表面上に強固な被膜が形成され、リチウムイオンが被膜に取り込まれ難くなったためと考えられる。   As can be seen from Table 1, the cells A1 to A13 prepared using the electrolytic solution containing the halogenated disiloxane compound represented by the above formula (1) use an electrolytic solution containing other additives. The capacity retention rate was higher than that of the produced cells A14 to A16 and the cell A17 produced using the electrolytic solution containing no additive. This is because, during the first charge, the halogenated disiloxane compound represented by the above formula (1) formed a strong film on the surface of the negative electrode of the cell, making it difficult for lithium ions to be taken into the film. Conceivable.

また、表2および図4からわかるように、用いた電解液中の上記式(1)で表されるハロゲン化ジシロキサン化合物の含有量が0.1体積%以上20体積%以下であるセルB2〜B5は、上記式(1)で表されるハロゲン化ジシロキサン化合物が電解液に添加されなかったセルB1、ならびに用いた電解液中の上記式(1)で表されるハロゲン化ジシロキサン化合物の含有量が20体積%を超えるセルB6およびB7よりも容量維持率が高かった。これは、電解液中の上記式(1)で表されるハロゲン化ジシロキサン化合物の含有量が多くなりすぎると、セルの負極表面に形成される被膜に含まれる上記式(1)で表されるハロゲン化ジシロキサン化合物の量が多くなりすぎて、負極でのリチウムイオンの挿入および脱離が妨げられるためと考えられる。   Further, as can be seen from Table 2 and FIG. 4, the cell B2 in which the content of the halogenated disiloxane compound represented by the above formula (1) in the electrolytic solution used is 0.1% by volume or more and 20% by volume or less. ~ B5 is a cell B1 in which the halogenated disiloxane compound represented by the above formula (1) was not added to the electrolytic solution, and the halogenated disiloxane compound represented by the above formula (1) in the electrolytic solution used. The capacity retention rate was higher than those of the cells B6 and B7, in which the content of A exceeded 20% by volume. This is represented by the above formula (1) contained in the coating formed on the negative electrode surface of the cell when the content of the halogenated disiloxane compound represented by the above formula (1) in the electrolytic solution is excessive. This is presumably because the amount of the halogenated disiloxane compound is too large, preventing the insertion and desorption of lithium ions at the negative electrode.

以上の考察より、これらのセルにおいて電解液に適切な量の上記式(1)で表されるハロゲン化ジシロキサン化合物を添加することにより得られた容量維持率向上効果は、例えば、一般的な構成のリチウムイオン二次電池(例えば、リチウム遷移金属酸化物を正極活物質として含む正極と、炭素材料を負極活物質として含む負極とを備えるリチウムイオン二次電池)においても同様に発揮され得ることが理解される。   From the above consideration, the capacity retention improvement effect obtained by adding an appropriate amount of the halogenated disiloxane compound represented by the above formula (1) to the electrolytic solution in these cells is A lithium ion secondary battery having a configuration (for example, a lithium ion secondary battery including a positive electrode including a lithium transition metal oxide as a positive electrode active material and a negative electrode including a carbon material as a negative electrode active material) can be similarly exhibited. Is understood.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   As mentioned above, although the specific example of this invention was demonstrated in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

20 捲回電極体
30 電池ケース
36 安全弁
42 正極端子
42a 正極集電板
44 負極端子
44a 負極集電板
50 正極シート(正極)
52 正極集電体
52a 正極活物質層非形成部分
54 正極活物質層
60 負極シート(負極)
62 負極集電体
62a 負極活物質層非形成部分
64 負極活物質層
70 セパレータシート(セパレータ)
100 リチウムイオン二次電池
20 wound electrode body 30 battery case 36 safety valve 42 positive electrode terminal 42a positive electrode current collector plate 44 negative electrode terminal 44a negative electrode current collector plate 50 positive electrode sheet (positive electrode)
52 Positive Electrode Current Collector 52a Positive Electrode Active Material Layer Non-Forming Portion 54 Positive Electrode Active Material Layer 60 Negative Electrode Sheet (Negative Electrode)
62 Negative electrode current collector 62a Negative electrode active material layer non-formed portion 64 Negative electrode active material layer 70 Separator sheet (separator)
100 Lithium ion secondary battery

Claims (4)

下記式(1)で表されるハロゲン化ジシロキサン化合物を、0.1体積%以上20体積%以下含有する、リチウムイオン二次電池用電解液。
Figure 2017054736
(式中、XおよびXは、それぞれ独立してハロゲン原子を表し、R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1〜9の炭化水素基を表す。)
The electrolyte solution for lithium ion secondary batteries which contains the halogenated disiloxane compound represented by following formula (1) 0.1 volume% or more and 20 volume% or less.
Figure 2017054736
(In the formula, X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom, and R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms.)
前記式(1)において、R〜Rが、それぞれ独立して、炭素数1〜4の炭化水素基である、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用電解液。 2. The electrolyte solution for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein in the formula (1), R 1 to R 4 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. 前記式(1)において、XおよびXが、塩素原子である、請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池用電解液。 In the formula (1), X 1 and X 2 is a chlorine atom, according to claim 1 or 2 for a lithium ion secondary battery electrolyte according to. 電極体および請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電解液が電池ケースに収容されたリチウムイオン二次電池組立体を作製する工程と、
作製したリチウムイオン二次電池組立体を初期充電する工程と
を包含するリチウムイオン二次電池の製造方法。
Producing a lithium ion secondary battery assembly in which the electrode body and the electrolyte for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3 are housed in a battery case;
A method for producing a lithium ion secondary battery, comprising: initial charging the produced lithium ion secondary battery assembly.
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