專(zhuān)利名稱(chēng)：非水二次電池和用于所述非水二次電池的阻燃劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非水二次電池和用于所述電池的阻燃劑。更特別地，本發(fā)明涉及具有與常規(guī)電池相當(dāng)?shù)碾姵匦阅芮野踩员瘸Ｒ?guī)電池優(yōu)異的非水二次電池、以及用于所述非水二次電池的阻燃劑。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，電子器件的尺寸和重量的下降已經(jīng)取得了明顯的進(jìn)展，且伴隨這一進(jìn)展，要求用于這種電子器件的二次電池應(yīng)具有更高的能量密度。能夠滿(mǎn)足所述需求的二次電池的實(shí)例為包含非水電解液的二次電池(下文中稱(chēng)作非水二次電池)如鋰離子二次電池。在鋰離子二次電池中，使用非水電解液，且所述非水電解液包含電解質(zhì)鹽如鋰鹽和非水溶劑。期望非水溶劑具有高介電常數(shù)和高氧化電勢(shì)，且在任何運(yùn)行環(huán)境下在電池中者β穩(wěn)定。作為這種非水溶劑，使用非質(zhì)子溶劑，且其已知實(shí)例包括高電容率溶劑如包括碳酸亞乙酯和碳酸亞丙酯的環(huán)狀碳酸酯以及包括Y-丁內(nèi)酯的環(huán)狀羧酸酯；和低粘度溶劑如包括碳酸二乙酯和碳酸二甲酯的鏈狀碳酸酯以及包括二甲氧基乙烷的醚。通常，以組合的方式使用高電容率溶劑和低粘度溶劑。然而，包含非水電解液的鋰離子二次電池可能因涉及由電池的破裂或任何其他原因造成的內(nèi)部壓力增大的缺陷而遭受非水電解液的泄露。所述非水電解液的泄露可能導(dǎo)致構(gòu)成鋰離子二次電池的正極與負(fù)極之間發(fā)生短路，從而發(fā)生著火或燃燒。其還可能導(dǎo)致在鋰離子二次電池中產(chǎn)生熱，從而造成有機(jī)溶劑基非水溶劑的蒸發(fā)和/或分解而產(chǎn)生氣體。在一些情況中，產(chǎn)生的氣體著火或?qū)е落囯x子二次電池破裂。為了解決上述問(wèn)題，進(jìn)行了研究以通過(guò)向非水電解液中添加阻燃劑而提供阻燃性。例如，在日本特開(kāi)2001-338682號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)2001-525597號(hào)公報(bào)(PCT申請(qǐng)的翻譯)和日本特開(kāi)平11(1999)-3四495號(hào)公報(bào)中提出了用于向非水電解液中添加阻燃劑的技術(shù)。作為阻燃劑，具體地，日本特開(kāi)2001-338682號(hào)公報(bào)提出了膦腈衍生物，日本特開(kāi)2001-525597號(hào)公報(bào)(PCT申請(qǐng)的翻譯)提出了偶氮二異丁腈(AIBN)，且日本特開(kāi)11 (1999) _3四495號(hào)公報(bào)提出了咪唑化合物。

發(fā)明內(nèi)容
膦腈衍生物盡管產(chǎn)生了優(yōu)異的阻燃性，但是當(dāng)與特定種類(lèi)的非水溶劑一起使用或者在特定共混比下與非水溶劑進(jìn)行共混時(shí)、且當(dāng)在特定溫度環(huán)境中、特別是在高溫下使用時(shí)，預(yù)期膦腈衍生物會(huì)造成鋰離子二次電池的不穩(wěn)定運(yùn)行。一般地，當(dāng)鋰離子二次電池因某些原因而產(chǎn)生熱時(shí)，在負(fù)極或正極與電解液之間的界面處發(fā)生熱分解反應(yīng)，且在這種反應(yīng)的熱失控的情況中，鋰離子電池可能破裂或著火。即使在共混有膦腈衍生物時(shí)，仍能夠發(fā)生這種現(xiàn)象。另外，由于膦腈衍生物在負(fù)極表面上成膜，所以電池特性如循環(huán)特性和運(yùn)行中的環(huán)境穩(wěn)定性可能劣化。在日本特開(kāi)2001-338682號(hào)公報(bào)中的實(shí)施例中，以相對(duì)于非水溶劑為40體積％的高含量使用膦腈衍生物。由于膦腈衍生物具有相對(duì)高的粘度和相對(duì)低的介電常數(shù)，所以具有高膦腈衍生物含量的電池在低溫環(huán)境中的運(yùn)行造成對(duì)非水電解液的電導(dǎo)率下降和由于所述下降而造成的電池性能劣化的憂(yōu)慮。同時(shí)，AIBN對(duì)以非質(zhì)子溶劑為代表的非水溶劑的溶解度較低，因此不能提高其含量。因此，AIBN可能不能充分提高阻燃性。此外，AIBN可能因鋰離子二次電池的充電和放電而電解，從而造成對(duì)電池性能劣化的憂(yōu)慮。同樣地，咪唑化合物如果不提高其含量則不能產(chǎn)生足夠的阻燃性。然而，其含量提高會(huì)造成對(duì)循環(huán)特性劣化且運(yùn)行中的環(huán)境穩(wěn)定性劣化的憂(yōu)慮。因此，期望在不劣化電池性能的條件下進(jìn)一步提高阻燃性。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)對(duì)非水二次電池的阻燃性進(jìn)行了徹底研究，結(jié)果出乎意料地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其中的非水電解液含有“在分子中具有如下官能團(tuán)的環(huán)狀化合物，所述官能團(tuán)具有連接氮原子的酯鍵”時(shí)，電池能夠產(chǎn)生充分的阻燃性，從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。作為由此產(chǎn)生的充分阻燃性的結(jié)果，即使當(dāng)電池異常受熱時(shí)，仍能夠確保非水二次電池的安全性和可靠性。此外，這種阻燃劑不會(huì)影響非水二次電池在寬溫度范圍的電特性，從而提供顯示穩(wěn)定循環(huán)特性的非水二次電池。因此，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種非水二次電池，其包含正極；負(fù)極；和非水電解液，所述非水電解液至少含有在分子中具有如下官能團(tuán)的環(huán)狀化合物，所述官能團(tuán)具有連接氮原子的酯鍵，其中所述環(huán)狀化合物具有通式(I)
權(quán)利要求
1. 一種非水二次電池，其包含正極；負(fù)極；和非水電解液，所述非水電解液至少含有在分子中具有如下官能團(tuán)的環(huán)狀化合物，所述官能團(tuán)具有連接氮原子的酯鍵，其中所述環(huán)狀化合物具有通式(I)
2.如權(quán)利要求1所述的非水二次電池，其中在所述非水電解液中以1體積％ 60體積％的比例含有所述通式(I)的化合物。
3.如權(quán)利要求1所述的非水二次電池，其中所述通式(I)的化合物為當(dāng)在高于其分解溫度的溫度下受熱時(shí)產(chǎn)生含有(X)2或CO作為主要成分的惰性氣體的化合物。
4.如權(quán)利要求1所述的非水二次電池，其中所述通式(I)的化合物為具有120°C 250 0C的分解溫度的化合物。
5.如權(quán)利要求1所述的非水二次電池，其中所述低級(jí)烷基、所述低級(jí)烯基和所述低級(jí)烷氧基為具有1 6個(gè)碳原子的烷基、烯基和烷氧基，且所述低級(jí)環(huán)烷基為具有3 6個(gè)碳原子的環(huán)烷基。
6.如權(quán)利要求1所述的非水二次電池，其中所述通式(I)的化合物為由如下的組合形成的化合物選自氫原子和低級(jí)烷基的R1，選自低級(jí)烷基的&和R3,以及選自氫原子和合起來(lái)形成的=0的R4和R50
7.一種用于非水二次電池的阻燃劑，其包含在分子中具有如下官能團(tuán)的環(huán)狀化合物，所述官能團(tuán)具有連接氮原子的酯鍵，其中所述環(huán)狀化合物具有通式(I)
全文摘要
本發(fā)明涉及非水二次電池和用于所述非水二次電池的阻燃劑。所述非水二次電池包含正極；負(fù)極；和非水電解液，所述非水電解液至少含有在分子中具有如下官能團(tuán)的環(huán)狀化合物，所述官能團(tuán)具有連接氮原子的酯鍵，其中所述環(huán)狀化合物具有通式(I)
文檔編號(hào)H01M4/62GK102569884SQ20111036937
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者內(nèi)海久幸 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社