非水電解液以及非水電解質(zhì)電池的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種可提供高容量且保存特性和循環(huán)特性?xún)?yōu)異的電池的非水電解液以及使用該非水電解液制成的非水電解質(zhì)電池。所述非水電解液的特征在于：(1)含有具有不飽和鍵的環(huán)狀碳酸酯類(lèi)，還含有具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯；(2)含有總碳原子數(shù)為7～18的芳香族化合物，還含有具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯；(3)含有碳酸二乙酯，還含有具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯；或者(4)含有選自環(huán)狀磺酸酯化合物、二磺酸酯化合物、腈化合物和通式(1)表示的化合物中的至少一種化合物，還含有具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯。本發(fā)明的特征還在于：(5)所述非水電解液用于充電終止電壓為4.3V以上的高電壓電池，且含有具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯。
【專(zhuān)利說(shuō)明】非水電解液以及非水電解質(zhì)電池
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2007年5月31日、申請(qǐng)?zhí)枮?01110138119.1、發(fā)明名稱(chēng)為“非水電解液以及非水電解質(zhì)電池”的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種非水電解液以及使用該非水電解液的非水電解質(zhì)電池。
【背景技術(shù)】
[0003]在從便攜電話、筆記本電腦等所謂的民用電源至汽車(chē)用等驅(qū)動(dòng)用車(chē)載電源的廣泛的用途中，鋰二次電池等非水電解質(zhì)電池正在實(shí)用化。但是，近年來(lái)對(duì)非水電解質(zhì)電池的高性能化的要求日益高漲，迫切期待改善電池特性。
[0004]用于非水電解質(zhì)電池的電解液通常主要由電解質(zhì)和非水溶劑構(gòu)成。作為非水溶劑的主要成分，可使用:碳酸亞乙酯或碳酸亞丙酯等環(huán)狀碳酸酯；碳酸二甲酯或碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等鏈狀碳酸酯；Y -丁內(nèi)酯、Y -戊內(nèi)酯等環(huán)狀羧酸酯等。
[0005]另外，為了改善這樣的非水電解質(zhì)電池的負(fù)荷特性、循環(huán)特性、保存特性等電池特性，對(duì)非水溶劑和電解質(zhì)進(jìn)行了各種研究。
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)I提出的方案是:為了抑制碳酸二乙酯與鋰反應(yīng)而引起的過(guò)充電特性的惡化或放置在高溫環(huán)境下時(shí)的劣化，使用碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯。
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)2提出的方案是:使用非對(duì)稱(chēng)鏈狀碳酸酯和具有雙鍵的環(huán)狀碳酸酯的混合物作為非水溶劑時(shí)，具有雙鍵的環(huán)狀碳酸酯優(yōu)先與負(fù)極反應(yīng)，在負(fù)極表面形成優(yōu)質(zhì)的覆蓋膜，由此可抑制非對(duì)稱(chēng)鏈狀碳酸酯引起的在負(fù)極表面上形成非導(dǎo)體覆蓋膜，因此，保存特性和循環(huán)特性提聞。
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)3提出的方案是:通過(guò)在電解液中混合在電池的最大工作電壓以上的電池電壓下發(fā)生聚合的添加劑，提高電池的內(nèi)部電阻而保護(hù)電池；專(zhuān)利文獻(xiàn)4提出的方案是:通過(guò)在電解液中混合利用以電池的最大工作電壓以上的電池電壓聚合而使其產(chǎn)生氣體和壓力的添加劑，使為了過(guò)充電保護(hù)而設(shè)置的內(nèi)部電切斷裝置可靠地工作，并公開(kāi)了作為這些添加劑的聯(lián)苯、噻吩、呋喃等芳香族化合物。
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)5記載的是:通過(guò)使用順-4，5- 二氟-1，3- 二氧雜戊環(huán)_2_酮、反-4，5- 二氟-1，3- 二氧雜戊環(huán)-2-酮等含有包含氟基的碳酸亞烷基酯的電解液，可以提供高容量且循環(huán)特性?xún)?yōu)異的鋰二次電池。
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平7-14607號(hào)公報(bào)
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平11-185806號(hào)公報(bào)
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)平9-106835號(hào)公報(bào)
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)平9-171840號(hào)公報(bào)
[0014]專(zhuān)利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)2004-319317號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】
[0015]發(fā)明要解決的課題
[0016]但是，近年來(lái)對(duì)電池的高性能化的要求日益高漲，迫切期待以高維數(shù)實(shí)現(xiàn)高容量、高溫保存特性、循環(huán)特性。
[0017]作為高容量化的方法，正在研究在有限的電池體積中裝填入盡可能多的活性物質(zhì)，一般的設(shè)計(jì)為對(duì)電極的活性物質(zhì)層進(jìn)行加壓而進(jìn)行高密度化、或極力減少電池內(nèi)部的活性物質(zhì)以外所占的體積。但是，容易產(chǎn)生如下問(wèn)題:對(duì)電極的活性物質(zhì)層進(jìn)行加壓而進(jìn)行高密度化，使電解液量減少，由此導(dǎo)致不能均勻地使用活性物質(zhì)，因不均勻的反應(yīng)而導(dǎo)致一部分鋰析出或促進(jìn)活性物質(zhì)的劣化，無(wú)法得到充分的特性，使用了專(zhuān)利文獻(xiàn)I~5中記載的電解液的非水電解質(zhì)二次電池，在兼?zhèn)溲h(huán)特性和高溫保存特性這一點(diǎn)上，還不能令人滿(mǎn)
意
[0018]另外，從提高能量密度的目的出發(fā)，正在進(jìn)行充電至超過(guò)4.2V的高電壓以提高電池的工作電壓的嘗試。但是，還存在充電電壓越高，電池特性的劣化越顯著的問(wèn)題。
[0019]解決課題的方法
[0020]本發(fā)明人等為了實(shí)現(xiàn)上述目的而反復(fù)進(jìn)行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使特定的電解液中含有具有特定結(jié)構(gòu)的化合物，可以解決上述課題，以至完成了本發(fā)明。
[0021 ] 即，下面表示本發(fā)明的要旨。
[0022](I) 一種非水電解液， 其包含電解質(zhì)和溶解該電解質(zhì)的非水溶劑，其中，該非水電解液含有具有不飽和鍵的環(huán)狀碳酸酯類(lèi)，還含有具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯。
[0023](2) 一種非水電解液，其包含電解質(zhì)和溶解該電解質(zhì)的非水溶劑，其中，該非水電解液含有總碳原子數(shù)為7~18的芳香族化合物，還含有具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯。
[0024](3) 一種非水電解液，其包含電解質(zhì)和溶解該電解質(zhì)的非水溶劑，其中，該非水溶劑含有碳酸二乙酯，還含有具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯。
[0025](4) 一種非水電解液，其包含電解質(zhì)和溶解該電解質(zhì)的非水溶劑，其中，該非水電解液含有選自環(huán)狀磺酸酯化合物、二磺酸酯化合物、腈化合物和下述通式(I)表示的化合物中的至少一種化合物，還含有具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯。
[0026][化學(xué)式I]
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種非水電解液，其包含電解質(zhì)和溶解該電解質(zhì)的非水溶劑，其中，該非水電解液用于充電終止電壓為4.3V以上的高電壓電池，且含有具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯。
2.權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中，非水電解液含有具有不飽和鍵的環(huán)狀碳酸酯類(lèi)。
3.權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中，非水電解液含有總碳原子數(shù)為7~18的芳香族化合物。
4.權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中，非水電解液含有碳酸二乙酯。
5.權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的非水電解液，其中，非水電解液含有選自環(huán)狀磺酸酯化合物、二磺酸酯化合物、腈化合物和下述通式(I)表示的化合物中的至少一種化合物，

6.一種非水電解液，其包含電解質(zhì)和溶解該電解質(zhì)的非水溶劑，其中，該非水電解液含有總碳原子數(shù)為7~18的芳香族化合物，還含有具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯。
7.權(quán)利要求6所述的非水電解液，其中，芳香族化合物的總碳原子數(shù)為10~18。
8.權(quán)利要求6所述的非水電解液，其中，芳香族化合物是選自聯(lián)苯、烷基聯(lián)苯、三聯(lián)苯、三聯(lián)苯的部分氫化物、環(huán)己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯、二苯醚和二苯并呋喃中的至少一種化合物。
9.權(quán)利要求6所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯是具有2個(gè)以上氟原子的氟代碳酸亞乙酯。
10.權(quán)利要求7所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯是具有2個(gè)以上氟原子的氟代碳酸亞乙酯。
11.權(quán)利要求8所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯是具有2個(gè)以上氟原子的氟代碳酸亞乙酯。
12.權(quán)利要求6~11中任一項(xiàng)所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯是選自順_4，5- 二氟-1，3- 二氧雜戊環(huán)-2-酮、反-4，5- 二氟-1，3- 二氧雜戊環(huán)-2-酮和4，4- 二氟-1，3- 二氧雜戊環(huán)-2-酮中的至少一種化合物。
13.權(quán)利要求6~11中任一項(xiàng)所述的非水電解液，其中，非水電解液中的總碳原子數(shù)為7~18的芳香族化合物的比例為0.001重量％~5重量％。
14.權(quán)利要求12所述的非水電解液，其中，非水電解液中的總碳原子數(shù)為7~18的芳香族化合物的比例為0.001重量％~5重量％。
15.權(quán)利要求6~11中任一項(xiàng)所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯在非水電解液中所占的比例為0.0Ol~10重量％。
16.權(quán)利要求12所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯在非水電解液中所占的比例為0.001~10重量％。
17.權(quán)利要求13所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯在非水電解液中所占的比例為0.001~10重量％。
18.權(quán)利要求14所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯在非水電解液中所占的比例為0.001~10重量％。
19.權(quán)利要求6~11中任一項(xiàng)所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯在非水電解液中所占的比例為0.01~4重量％。
20.權(quán)利要求12所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯在非水電解液中所占的比例為0.01~4重量％。
21.權(quán)利要求13所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯在非水電解液中所占的比例為0.01~4重量％。
22.權(quán)利要求14所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯在非水電解液中所占的比例為0.01~4重量％。
23.權(quán)利要求15所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯在非水電解液中所占的比例為0.01~4重量％。
24.權(quán)利要求16所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯在非水電解液中所占的比例為0.01~4重量％。
25.權(quán)利要求17所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯在非水電解液中所占的比例為0.01~4重量％。
26.權(quán)利要求18所述的非水電解液，其中，具有2個(gè)以上氟原子的氟代環(huán)狀碳酸酯在非水電解液中所占的比例為0.01~4重量％。
27.一種非水電解質(zhì)二次電池，其含有能夠吸留/放出鋰離子的負(fù)極和正極，并含有非水電解液，其中，該非水電解液為權(quán)利要求1~26中任一項(xiàng)所述的非水電解液。
28.權(quán)利要求27所述的非水電解質(zhì)二次電池，其中，負(fù)極含有碳質(zhì)材料以及能夠吸留和放出鋰的金屬化合物中的至少一種。
29.權(quán)利要求27所述的非水電解質(zhì)二次電池，其中，正極包含鋰過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物材料。
【文檔編號(hào)】H01M10/36GK103647108SQ201410001082
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2007年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2006年6月2日
【發(fā)明者】古田土稔, 木下信一 申請(qǐng)人:三菱化學(xué)株式會(huì)社