非水型電解液以及包含其的設備的製作方法

2023-05-05 19:08:01

專利名稱：非水型電解液以及包含其的設備的製作方法
技術領域：
本示意性實施方式涉及非水型電解液和具有其的設備。
背景技術：
在例如鋰離子二次電池和電容器的設備中，由於鋰離子二次電池可實現高能量密度，因此它們作為手機和筆記本電腦的電源，也作為大型電カ儲藏用電源和汽車用電源引
人關注。
雖然鋰離子二次電池可實現高能量密度，但大型化使得能量密度變得巨大，更高的安全性受到期待。例如，在大型電カ儲藏用電源和汽車用電源中，期待特別高的安全性，而作為安全措施，施行了 電池、封裝等的結構設計、保護電路、電極材料、具有過充電保護功能的添加劑、隔離物的關閉功能的增強等。鋰離子二次電池使用例如環狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的非質子溶劑作為電解質溶劑；這些碳酸酯的特徵在於雖然具有高的介電常數和高的離子傳導性，但具有低的閃點且是可燃的。進ー步增強鋰離子二次電池安全性的方式是使電解液變得阻燃。作為用於使電解液變得阻燃的技術，已經公開了添加磷腈化合物作為阻燃劑的方法。例如，專利文獻I的非水電解質電池使用ー種溶液，其中鋰鹽溶解在磷腈衍生物中作為電解質，或者使用ー種溶液，其中鋰鹽溶解在進ー步添加了磷腈衍生物的非質子有機溶劑的溶劑中。由此公開了即使在例如短路的非正常情形下也不會產生例如爆炸或失火的危險，並且可實現優異的電池性能。專利文獻2的非水電解質電池使用ー種溶液，其中鋰鹽溶解在鏈狀磷腈衍生物中作為電解質，或者使用ー種溶液，其中鋰鹽溶解在一種其中進ー步添加了磷腈衍生物的非質子有機溶劑的溶劑中。由此公開了即使在例如短路的非正常情形下也不會產生例如爆炸或失火的危險，並且可實現優異的電池性能。專利文獻3描述了ー種非水型電解液二次電池，其具有正扱、負極以及含有支持鹽、有機溶劑和磷腈衍生物的非水型電解液，其中磷腈衍生物的電勢窗在下限值+0. 5V以下和上限值+4. 5V以上的範圍內，有機溶劑的電勢窗在比磷腈衍生物更寬的範圍內。專利文獻4描述了ー種非水型電解液二次電池，其具有正扱、負極以及含有支持鹽和磷腈衍生物的非水型電解液，其鋰鹽溶液(O. 5mol/l)具有至少2. OmS/cm的電導率。已知ー種技術，其使用ー種物質作為添加剤，該物質在比用作電解液溶劑的碳酸酯的電勢更高的電勢下還原降解、並形成作為具有高鋰離子滲透率的保護膜的SEI(SolidElectrolyte Interface,固體電解質界面)。已知由於SEI對充電/放電效率、循環特性和安全性具有很大影響，因此在負極處的SEI的控制很重要，碳材料和氧化物材料的不可逆容量可通過SEI而降低。專利文獻5描述了提供ー種含有鋰鹽和非水溶劑的優異的非水型電解液，其通過在分子中進ー步引入具有碳-碳不飽和鍵的環狀碳酸酯和基於非水型電解液的I質量％以上且25質量％以下的磷腈衍生物，可在電池的非正常加熱等中確保安全性和可靠性，且還可提供良好的電池性能，例如循環特性。用於專利文獻6中公開的電池的非水型電解液含有非水溶液，該非水溶液含有環狀磷腈化合物和ニ氟磷酸酯化合物，以及選自由I，3-丙烷磺內酷、I，3-丁烷磺內酷、I，4_ 丁烷磺內酯和1，3，2_ ニ氧化硫雜環戊烷-2，2- ニ氧化物構成的組中的至少ー種環狀含硫化合物、以及支持鹽。其公開了即使在高溫環境下，也會對電池賦予優異的電池性能和高安全性。引用列表專利文獻專利文獻I JP6-I3IO8A專利文獻2 JP11-144757A 專利文獻3 JP2001-217005A專利文獻4 JP2OOl-2I7OO7A專利文獻5JP2OO6-M38OA專利文獻6 JP2008-41413A

發明內容
技術問題然而，在專利文獻I至4和6中，由於磷腈化合物在長期使用過程中會在負極上逐漸還原降解，因此有時電池的容量保持率大大降低。在專利文獻5中，雖然可形成SEI的碳酸こ烯基酯的添加會抑制磷腈化合物的還原降解，但以足夠長期抑制磷腈化合物的還原降解的量添加碳酸こ烯基酯則會引起電阻增カロ，有時會大大降低電池的充電/放電特性。而且，在磷腈化合物和ニ氟磷酸酯經長時期而降解時，電解液中的阻燃劑的存在比率降低，在長期使用之後，有時會降低安全性。也就是說，在添加會被還原降解的阻燃劑的情形中，需要相應於添加的阻燃劑的量的一定量的添加剤，且由此在某些情形中電池的電阻大大增加，而容量和比率特性急劇降低。也就是說，本示意性實施方式的目的是提供具有高阻燃性和良好容量保持率的非水型電解液以及包含該非水型電解液的設備。技術問題的解決方案根據本示意性實施方式的非水型電解液是ー種用於包含正極、負極和非水型電解液的設備中的電解液，且含有鋰鹽和具有下述式(I)所示的磷腈結構的化合物，且進一歩含有基於該非水型電解液的總量的O. 05質量％以上且12. O質量％以下的選自下述式(2)所示的環狀ニ磺酸酯和下述式(3)所示的鏈狀ニ磺酸酯中的至少ー種ニ磺酸酷。[式I]
權利要求
1.一種用於包含正極、負極以及非水型電解液的設備中的非水型電解液，其中該非水型電解液包含鋰鹽和具有下述式(I)所示的磷腈結構的化合物，且基於該非水型電解液的總量進一歩包含O. 05質量％以上且12. O質量％以下的選自下述式(2)所示的環狀ニ磺酸酯和下述式(3)所示的鏈狀ニ磺酸酯中的至少ー種ニ磺酸酯
2.根據權利要求I所述的非水型電解液，其中所述非水型電解液中所含的ニ磺酸酯的部分被下述式(4)所示的磺內酯化合物取代 [式4]
3.根據權利要求I或2所述的非水型電解液，其中，基於該非水型電解液的總量包含3.O質量％以上且20. O質量％以下的所述具有磷腈結構的化合物。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的非水型電解液，其中該非水型電解液利用聚合物進行了凝膠化。
5.一種設備，其為鋰離子二次電池或電容器，該設備包含根據權利要求I至4中任ー項所述的非水型電解液。
全文摘要
提供具有高阻燃性和良好容量保持率的非水型電解液、以及包含該非水型電解液的設備。非水型電解液被用於包含正極、負極和非水型電解液的設備中，並且含有鋰鹽和具有磷腈結構的化合物，並且基於該非水型電解液的總量進一步包含0.05質量％以上且12.0質量％以下的選自環狀二磺酸酯和鏈狀二磺酸酯中的至少一種二磺酸酯。
文檔編號H01M10/0567GK102668221SQ201080049110
公開日2012年9月12日 申請日期2010年10月19日 優先權日2009年10月28日
發明者橋詰洋子, 河野安孝, 石川仁志, 金子志奈 申請人:Nec能源元器件株式會社