[發明專利]非水電解質及非水電解質電池

有效

• 申請號: 00803015.4
• 申請日: 2000-11-28
• 公開（公告）號: CN1338128A
• 公開（公告）日: 2002-02-27
• 發明（設計）人: 高橋忠義;川口真一;小柴信晴
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 章鳴玉

技術領域

本發明涉及由溶劑及溶于前述溶劑的溶質組成的非水電解質的改良。本發明還涉及包含經過改良的非水電解質、且具備良好保存性能和充放電循環特性的非水電解質電池。

背景技術

近年，隨著電器產品的小型化和輕量化，對產品所用的具有高能量密度的電池的要求更高。對具有金屬鋰構成的負極的鋰一次電池、具有碳材構成的負極的鋰離子二次電池的研究正倍受矚目。

上述電池中構成非水電解質的溶劑可使用碳酸亞丙酯、碳酸亞乙酯、碳酸亞丁酯、環丁砜、γ-丁內酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、1，2-二甲氧基乙烷、四氫呋喃、二氧戊環等，它們可單獨使用，也可混合使用。此外，溶于溶劑的溶質可使用LiClO₄、LiPF₆、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂、LiN(C₂F₅SO₂)₂等，它們可單獨使用，也可混合使用。

最近，關于對包含凝膠狀非水電解質和固體聚合物電解質的鋰聚合物電池的研究正在盛行。凝膠狀電解質中包含為保持上述溶質及溶劑的主體聚合物。固體聚合物電解質是聚合物本身作為溶質的溶劑的電解質。例如，采用和包含在凝膠狀非水電解質中的主體聚合物同樣的聚合物。

構成這些電解質的聚合物可采用以聚偏二氟乙烯、聚環氧乙烷、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷等為主體的衍生物。

眾所周知，上述非水電解質的構成要素會和電池內的水分及電極發生化學反應。特別是構成負極的金屬鋰、鋰合金(LiAl、LiSn等)及能夠吸藏釋放鋰的碳材和非水電解質構成要素的反應性較高，通過化學反應等會在負極表面生成有機物薄膜，使電池容量下降。

包括一次電池和二次電池在內的電池的保存時間越長，保存溫度越高，則化學反應的影響越顯著，容量劣化劇烈。此外，如果反復對二次電池進行充放電循環，還存在其容量劣化的問題。

為了抑制保存時的負極和非水電解質的反應，日本專利公開公報平6-215775號揭示了使非水電解質中包含特定的由有機陰離子和金屬陽離子組成的鹽的方法。但是，該公報中提出的包含非水電解質的電池在高溫下長期保存時也會出現電池容量劣化。對二次電池反復進行充放電循環時還會導致放電容量下降。

本發明采用了很難與高溫條件下長期保存時的一次電池及二次電池的負極發生反應、且不會使二次電池在充放電循環時容量下降的非水電解質。

發明的揭示

本發明的非水電解質由溶劑及溶于前述溶劑的溶質組成，前述溶質包含選自通式(1)：表示的鋰鹽(X¹～X⁴分別為獨立的氫原子、F、Cl、Br、I或碳原子數1～3的烷基)，通式(2)：表示的鋰鹽(X⁵～X⁸分別為獨立的氫原子、F、Cl、Br、I或碳原子數1～3的烷基)的至少1種。

前述溶質包含選自LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiCF₃SO₃、通式(3)：LiN(C_mX⁹_2m+1SO₂)(C_nX¹⁰_2n+1SO₂)(X⁹和X¹⁰分別為獨立的F、Cl、Br或I，m和n分別為獨立的1～4的整數)表示的具有酰亞胺鍵的鋰鹽。其中，特別好的是通式(3)表示的具有酰亞胺鍵的鋰鹽。

通式(3)表示的具有酰亞胺鍵的鋰鹽的具體例子包括LiN(CF₃SO₂)₂、LiN(C₂F₅SO₂)₂、LiN(CF₃SO₂)(C₄F₉SO₂)等。其中，特別好的是LiN(CF₃SO₂)₂及/或LiN(C₂F₅SO₂)₂。