非水電解液及使用該非水電解液的非水電解質二次電池的製作方法
2023-04-29 01:08:36
非水電解液及使用該非水電解液的非水電解質二次電池的製作方法
【專利摘要】近年來，對於鋰非水電解質二次電池的特性改善的要求不斷提高，但存在以循環特性為代表的耐久性能與容量、電阻、輸出特性等性能存在折衷選擇的關係，因而綜合性能的平衡較差的問題。為了解決這樣的問題，本發明提供一種非水電解液，該非水電解液含有電解質及非水溶劑，同時還含有：(A)選自具有碳-碳不飽和鍵的碳酸酯、通式(1)表示的化合物、亞碸類、亞硫酸酯類、碸類、磺酸酯類、磺內酯類及硫酸酯類中的至少一種化合物、(B)具有氟原子的環狀碳酸酯、及(C)分子內至少具有2個異氰酸酯基的化合物。
【專利說明】非水電解液及使用該非水電解液的非水電解質二次電池
[0001]本申請是申請日為2012年I月26日、申請號為201280007151.9、發明名稱為「非水電解液及使用該非水電解液的非水電解質二次電池」的申請的分案申請。
【技術領域】
[0002]本發明涉及非水電解液及使用該非水電解液的非水電解質二次電池。
【背景技術】
[0003]使用含鋰過渡金屬氧化物作為正極、並使用非水溶劑作為電解液的鋰非水電解質二次電池由於可以實現高能量密度，因此適用於從手機、平板電腦等的小型電源到汽車及鐵道、負載均衡用的大型電源的廣泛的用途。但是，近年來對於非水電解質電池的高性能化的要求不斷提高，強烈要求各種特性的改善。
[0004]鋰非水電解質二次電池中，使用含有碳酸亞乙酯及碳酸亞丙酯等環狀碳酸酯類；碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等鏈狀碳酸酯類；Y-丁內酯、Y-戊內酯等環狀羧酸酯類；乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯等鏈狀羧酸酯類；&LiPF6、LiBF4, LiAsF6, LiClO4,LiCF3SO3' LiN(CF3SO2)2等溶質的非水電解液。
[0005]對於這樣的使用了非水電解液的非水電解質二次電池而言，反應性因其非水電解液的組成而不同，根據非水電解液的不同，電池特性發生很大改變。為了改進非水電解質二次電池的負載特性、循環特性、保存特性等電池特性，或者提高過充電時電池的安全性，對於非水溶劑及電解質進行了各種研究。
[0006]專利文獻I中報導了通過使用具有氟原子的環狀碳酸酯作為非水電解液成分來使凝固點降低，從而改善循環特性。
[0007]專利文獻2中報導了通過使低分子量的異氰酸酯化合物溶解在有機電解液中，在電極界面形成反應層，從而獲得優異的循環穩定性。
[0008]專利文獻3中報導了通過使用正極含有被磷酸鹽包覆的正極活性物質、且電解液為含有非水溶劑、電解質鹽和異氰酸酯化合物的電解液的非水電解質二次電池，可以獲得抑制高溫保存時的膨脹的效果。
[0009]專利文獻4中報導了通過使用正極含有50?IOOOppm的水分、且電解質含有異氰酸酯化合物和芳香族化合物的非水電解質電池，可以改善高溫循環時的電池特性。
[0010]專利文獻5中報導了通過使用矽合金負極、並使用含有二異氰酸酯和氟代環狀碳酸酯的電解液，可改善循環特性及速率特性。
[0011]現有技術文獻
[0012]專利文獻
[0013]專利文獻1:日本特開平7-240232號公報
[0014]專利文獻2:日本特開2005-259641號公報
[0015]專利文獻3:日本特開2011-014379號公報
[0016]專利文獻4:日本特開2011-028860號公報[0017]專利文獻5:W02010/021236號公報
【發明內容】
[0018]發明要解決的問題
[0019]但是，近年來對鋰非水電解質二次電池的特性改善的要求不斷提高，要求以高水平同時具有能量密度、輸出性能、壽命、高溫耐性、低溫特性等所有性能，但並未得以實現。以循環特性為代表的耐久性能與容量、電阻、輸出特性等性能為折衷選擇的關係，存在綜合性能的平衡差的問題。
[0020]本發明是鑑於上述課題而進行的。即，本發明涉及一種鋰非水電解質二次電池，其目的在於提供耐久性能和容量、電阻、輸出特性等性能的綜合性能的平衡良好的電池。
[0021]解決問題的方法
[0022]本發明的發明人反覆進行了深入研究的結果發現，通過使非水電解液中含有分子內至少具有2個異氰酸酯基的化合物、具有氟原子的環狀碳酸酯、及特定的添加劑，可以解決上述課題，從而完成了後述的第一本發明。
[0023]另外發現，通過將含有分子內至少具有2個異氰酸酯基的化合物和具有氟原子的環狀碳酸酯的非水電解液、與特定的正極組合使用，可以解決上述課題，從而完成了後述的第二本發明。
[0024]第一本發明的要點如下所示。
[0025](i) 一種非水電解液，其用於非水電解質二次電池，所述非水電解質二次電池具備能夠吸留和放出金屬離子的正極和負極，其中，該非水電解液含有電解質及非水溶劑，同時還含有:`[0026](A)選自具有碳-碳不飽和鍵的碳酸酯、下述通式(I)表示的化合物、亞碸類、亞硫酸酯類、碸類、磺酸酯類、磺內酯類及硫酸酯類中的至少一種化合物、
[0027](B)具有氟原子的環狀碳酸酯、以及
[0028](C)分子內至少具有2個異氰酸酯基的化合物。
[0029][化學式I]
[0030]
【權利要求】
1.一種非水電解液，其用於非水電解質二次電池，所述非水電解質二次電池具備能夠吸留和放出金屬離子的正極和負極， 其中，該非水電解液含有電解質及非水溶劑，同時還含有: (A)選自下組中的至少一種化合物:具有碳-碳不飽和鍵的碳酸酯、下述通式(I)表示的化合物、亞碸類、亞硫酸酯類、碸類、磺酸酯類、磺內酯類、及硫酸酯類，所述具有碳-碳不飽和鍵的碳酸酯中，碳酸亞乙烯酯、乙烯基碳酸亞乙酯、及乙炔基碳酸亞乙酯除外， (B)具有氟原子的環狀碳酸酯、以及 (C)分子內至少具有2個異氰酸酯基的化合物，
2.根據權利要求1所述的非水電解液，其中，所述(B)具有氟原子的環狀碳酸酯包含選自下組中的至少一種化合物:一氟碳酸亞乙酯、4，4- 二氟碳酸亞乙酯、及4，5- 二氟碳酸亞乙酯。
3.根據權利要求1所述的非水電解液，其中，所述(C)分子內至少具有2個異氰酸酯基的化合物包含選自下組中的至少一種以上化合物:六亞甲基二異氰酸酯、1，3-雙(異氰酸酯基甲基)環己烷、二環己基甲烷-4，4』 - 二異氰酸酯、雙環[2.2.1]庚烷-2，5- 二基雙(甲基異氰酸酯)、雙環[2.2.1]庚烷-2，6-二基雙(甲基異氰酸酯)、異佛爾酮二異氰酸酯、2，2，4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、2，4，4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、以及由它們衍生的多異氰酸酯化合物。
4.根據權利要求1所述的非水電解液，其中，非水電解液中含有0.001質量％以上且10質量％以下的所述㈧的化合物。
5.根據權利要求1所述的非水電解液，其中，非水電解液中含有0.001質量％以上且10質量％以下的所述(B)具有氟原子的環狀碳酸酯。
6.根據權利要求1所述的非水電解液，其中，非水電解液中含有0.001質量％以上且10質量％以下的所述(C)分子內至少具有2個異氰酸酯基的化合物。
7.一種非水電解質二次電池，其至少具備:能夠吸留和放出鋰離子的正極、能夠吸留和放出鋰離子的負極、和非水電解液，其中，該非水電解液是權利要求1所述的非水電解液。
【文檔編號】H01M10/0567GK103811815SQ201410055652
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年1月26日 優先權日:2011年1月31日
【發明者】澤脩平, 島邦久, 重松保行, 大貫正道, 渡會篤 申請人:三菱化學株式會社