專利名稱：鋰二次電池及其電解液、電動(dòng)工具、電動(dòng)車和電力儲(chǔ)存系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含非水溶劑的用于鋰二次電池的電解液、一種利用該電解液的鋰二次電池、一種利用該用于鋰二次電池的電解液和該鋰二次電池的電動(dòng)工具、一種利用該用于鋰二次電池的電解液和該鋰二次電池的電動(dòng)車、以及一種利用該用于鋰二次電池的電解液和該鋰二次電池的電力儲(chǔ)存系統(tǒng)(electric power storage system)。
背景技術(shù)：
近年來，由便攜式終端等代表的小型電子裝置已被廣泛使用，并且強(qiáng)烈要求減小它們的尺寸和重量以及實(shí)現(xiàn)它們的長(zhǎng)壽命。相應(yīng)地，作為用于小型電子裝置的電源，已經(jīng)開發(fā)了電池，尤其是，能夠提供高能量密度的小型且重量輕的二次電池。近年來，已經(jīng)考慮將這樣的二次電池不僅應(yīng)用于前述小型電子裝置，而且應(yīng)用于由電動(dòng)車等代表的大型電子裝置。特別地，利用鋰反應(yīng)作為充放電反應(yīng)的鋰二次電池具有廣闊前景，因?yàn)檫@樣的鋰二次電池能夠提供比鉛電池和鎳鎘電池更高的能量密度。鋰二次電池包括利用鋰離子的嵌入和脫嵌的鋰離子二次電池以及利用鋰金屬的沉淀和溶解的鋰金屬二次電池。二次電池包括正極、負(fù)極和電解液。電解液包含非水溶劑和電解質(zhì)鹽。充當(dāng)用于充放電反應(yīng)的介質(zhì)的電解液很大程度地影響二次電池的性能。因此，對(duì)電解液的組成已經(jīng)進(jìn)行了各種研究。具體地，為了改善循環(huán)特性、安全性等，作為電解質(zhì)鹽，使用了具有路易斯酸性配體(路易斯酸配體，Lewis acidic ligand)的鋰鹽如雙(三氟硼烷)咪唑鋰(lithium bis(trifluoroborane)imidazolide)、雙(三氟硼烷)苯并咪唑鋰、雙(三氟硼烷)二甲基氨基鋰(lithium bis (trif luoroborane) dimethylamide)和三(三氟硼烷)三唑鋰(例如， 參見日本未審查專利申請(qǐng)公開No. 2005-536832和美國(guó)專利公開No. 2003/0108800)。為了改善負(fù)載特性、儲(chǔ)存特性等，作為非水溶劑，使用了 1，3- 二甲基-2-咪唑啉酮或1，3- 二丙基-2-咪唑啉酮(例如，參見，日本未審查專利申請(qǐng)公開No. 11-273728和2004-014248)

發(fā)明內(nèi)容
這些年來，開發(fā)了電子裝置的高性能和多功能。因此，二次電池趨于被頻繁充電和放電。相應(yīng)地，希望進(jìn)一步改善二次電池的性能，尤其是進(jìn)一步改善二次電池的循環(huán)特性、 儲(chǔ)存特性和負(fù)載特性。鑒于前述缺陷，在本發(fā)明中，期望提供一種用于能夠獲得優(yōu)異循環(huán)特性、優(yōu)異儲(chǔ)存特性和優(yōu)異負(fù)載特性的鋰二次電池的電解液、一種鋰二次電池、一種電動(dòng)工具、一種電動(dòng)車和一種電力儲(chǔ)存系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種用于鋰二次電池的電解液，其包含非水溶劑、鋰離子(Li+)、由式1 5表示的有機(jī)陰離子中的至少一種、以及具有氟和長(zhǎng)周期周期表中第13族至第15族的元素作為(構(gòu)成)元素的無機(jī)陰離子中的至少一種。而且，根據(jù)本
12發(fā)明的ー個(gè)實(shí)施方式，提供了ー種鋰ニ次電池，其包括正極、負(fù)極和電解液，其中電解液的 組成類似于前述用于本發(fā)明實(shí)施方式的鋰ニ次電池的電解液的組成。而且，根據(jù)本發(fā)明的 ー個(gè)實(shí)施方式，提供了安裝鋰ニ次電池的ー種電動(dòng)エ具、ー種電動(dòng)車和ー種電カ儲(chǔ)存系統(tǒng)， 其中鋰ニ次電池的結(jié)構(gòu)類似于前述本發(fā)明實(shí)施方式的鋰ニ次電池。式 權(quán)利要求
1. 一種鋰二次電池，包括 正極； 負(fù)極；以及電解液，其中，所述電解液包含非水溶劑、鋰離子(Li+)、由式1至式5表示的有機(jī)陰離子中的至 -種以及具有氟和長(zhǎng)周期元素周期表中第13族至第15族的元素作為構(gòu)成元素的無機(jī)陰離子中的至少一種， 式1
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中，所述路易斯酸性配體是BF3、B(OCH3)3> B(C6H5)3、B(C6F5)3或8(00^&)2)3，并且所述無機(jī)陰離子是六氟磷酸鹽離子(PF6_)或四氟硼酸鹽離子(BF4_)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中，所述有機(jī)基團(tuán)是碳數(shù)為1以上10以下的烴基或碳數(shù)為1以上10以下的鹵代烴基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中，所述式1中所示的有機(jī)陰離子是由式 (1-1)至式(1-17)表示的陰離子中的至少一種，所述式2中所示的有機(jī)陰離子是由式和式(2-2)表示的陰離子中的至少一種， 所述式3中所示的有機(jī)陰離子是由式(3-1)和式(3-2)表示的陰離子中的至少一種， 所述式4中所示的有機(jī)陰離子是由式和式(4-2)表示的陰離子中的至少一種，以及所述式5中所示的有機(jī)陰離子是由式(5-1)至式(5-6)表示的陰離子中的至少一種， 式(1-1)至式(5-6)
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中，每Imol所述無機(jī)陰離子，所述有機(jī)陰離子以0. OOlmol以上0. 5mol以下的比率包含在所述電解液中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中，所述負(fù)極包含作為負(fù)極活性物質(zhì)的碳材料、鋰金屬(Li)、或能夠嵌入和脫嵌鋰離子并且具有金屬元素和準(zhǔn)金屬元素中的至少一種作為構(gòu)成元素的材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中，所述負(fù)極包含作為負(fù)極活性物質(zhì)的具有硅(Si)和錫(Sn)中的至少一種作為構(gòu)成元素的材料。
8.一種用于鋰二次電池的電解液，包含 非水溶劑；鋰離子；由式1至式5表示的有機(jī)陰離子中的至少一種；以及具有氟和長(zhǎng)周期元素周期表中第13族至第15族的元素作為構(gòu)成元素的無機(jī)陰離子中的至少一種，式1
9. 一種電動(dòng)工具，安裝包括正極、負(fù)極和電解液的鋰二次電池并且利用所述鋰二次電池作為電源進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，其中，所述電解液包含非水溶劑、鋰離子、由式1至式5表示的有機(jī)陰離子中的至少一種以及具有氟和長(zhǎng)周期元素周期表中第13族至第15族的元素作為構(gòu)成元素的無機(jī)陰離子中的至少一種， 式1
10. 一種電動(dòng)汽車，安裝包括正極、負(fù)極和電解液的鋰二次電池并且利用所述鋰二次電池作為電源進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，其中，所述電解液包含非水溶劑、鋰離子、由式1至式5表示的有機(jī)陰離子中的至少一種以及具有氟和長(zhǎng)周期元素周期表中第13族至第15族的元素作為構(gòu)成元素的無機(jī)陰離子中的至少一種， 式1
11. 一種電力儲(chǔ)存系統(tǒng)，安裝包括正極、負(fù)極和電解液的鋰二次電池并且利用所述鋰二次電池作為電力儲(chǔ)存源，其中，所述電解液包含非水溶劑、鋰離子、由式1至式5表示的有機(jī)陰離子中的至少一種以及具有氟和長(zhǎng)周期元素周期表中第13族至第15族的元素作為構(gòu)成元素的無機(jī)陰離子中的至少一種，
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰二次電池及其電解液、電動(dòng)工具、電動(dòng)車和電力儲(chǔ)存系統(tǒng)。更具體地，提供了一種能夠獲得優(yōu)異循環(huán)特性、優(yōu)異儲(chǔ)存特性和優(yōu)異負(fù)載特性的鋰二次電池。該鋰二次電池包括正極、負(fù)極和電解液。電解液包含非水溶劑、鋰離子、具有路易斯酸性配體的含氮有機(jī)陰離子中的至少一種以及具有氟和長(zhǎng)元素周期表中第13族至第15族的元素作為構(gòu)成元素的無機(jī)陰離子中的至少一種。
文檔編號(hào)H01M10/0525GK102195082SQ20111004693
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者井原將之, 洼田忠彥 申請(qǐng)人:索尼公司