[發明專利]非水電解質電池

有效

• 申請號: 00803016.2
• 申請日: 2000-11-28
• 公開（公告）號: CN1338129A
• 公開（公告）日: 2002-02-27
• 發明（設計）人: 川口真一;高橋忠義;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

本發明涉及非水電解質電池。本發明更具體涉及含有抑制電池內部電阻上升的添加劑的非水電解質。

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進行研究。凝膠狀電解質中包含為保持上述溶質及溶劑而添加的主體聚合物。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，甚至隔層的構成材料發生化學反應。特別是構成負極的金屬鋰、LiAl、LiSi等鋰合金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。這種現象在高溫下，特別是80℃以上的溫度下保存電池后，或反復對二次電池進行充放電循環時容易發生。非水電解質電池中作為正極活性物質所用的大多數金屬氧化物都溶于非水電解質，溶解的物質析出在負極表面上，這種現象就可確認形成了薄膜。

由于這些薄膜的導電性較低，所以是導致電池內部電阻上升的原因之一。電池的保存時間如果過長，則電池內部電阻的上升會使放電時的電壓下降增加，不能夠獲得充分的放電特性。即使反復對二次電池進行充放電循環，也同樣存在電池內部電阻上升，循環特性受損的問題。

于是提出了通過在非水電解質中添加會在負極表面形成薄膜的添加劑以抑制電池內部電阻上升的方法。如日本專利公開公報平7-22069號所述，這類添加劑包括芳香族二羧酸酯等。但是，這些添加劑對室溫保存時的電池雖然有效，對經過高溫保存或反復進行過充放電循環的電池卻無效。

本發明的目的是防止非水電解質電池在高溫保存時因化學反應而在負極表面形成有機物薄膜，抑制一次電池及二次電池內部電阻的上升，并使二次電池的充放電循環特性有所提高。

發明的揭示

本發明的非水電解質電池具備金屬鋰、鋰合金或可吸藏釋放鋰的材料形成的負極，正極，溶劑及溶于前述溶劑的溶質組成的非水電解質，前述非水電解質中包含選自通式(1)：表示的化合物(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，Y¹為氫原子、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr或Ba，i為1或2)，通式(2)：表示的化合物(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，Y²為氫原子、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr或Ba，j為1或2)，通式(3)：表示的化合物(Y³為氫原子、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr或Ba，k為1或2)的至少1種添加劑。

前述非水電解質中，對應于前述溶劑及前述溶質的合計量，前述添加劑的含量較好為0.001～10重量％。