[發(fā)明專利]離子導(dǎo)電材料及其用途

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680030900.4
• 申請(qǐng)日: 2006-08-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101248495A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 山本尚;松井雅樹;粟野宏基;磯野基史
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01B1/12
• 分類號(hào): H01B1/12;H01M10/40
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 蔡勝有;顧晉偉

相關(guān)申請(qǐng)?

本申請(qǐng)要求在2005年8月26日提交的日本專利申請(qǐng)2005-245897的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本申請(qǐng)。?

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包含離子液體的離子導(dǎo)電材料。本發(fā)明還涉及包含該離子導(dǎo)電材料的電化學(xué)裝置(例如鋰電池)以及制造這種電化學(xué)裝置的方法。?

背景技術(shù)

通常，離子液體(也稱為常溫熔鹽)是非揮發(fā)性的并且是沒(méi)有閃點(diǎn)的難燃性液體。為此，它們被用于電化學(xué)裝置的各種電解質(zhì)中或者作為其組成成分，希望有助于提高裝置的安全性。例如，已經(jīng)考慮在由于錯(cuò)誤操作等可能發(fā)生過(guò)充電的電化學(xué)裝置(典型的是二次電池)中使用它們。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)No.2003-331918描述了一種將結(jié)合特定環(huán)銨陽(yáng)離子和特定陰離子的常溫熔鹽用作鋰二次電池的電解質(zhì)溶劑的技術(shù)。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)No.2004-253357是涉及利用常溫熔鹽的電解質(zhì)的另一現(xiàn)有技術(shù)文件。此外，日本專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)No.H11-307123是現(xiàn)有技術(shù)文件，該文件雖然沒(méi)有涉及常溫熔鹽，但是其涉及提高鋰二次電池的安全性的電解質(zhì)組合物(通過(guò)使電解質(zhì)不可燃)。?

發(fā)明內(nèi)容

但是，這些沒(méi)有閃點(diǎn)的各種離子液體可提供不同水平的安全性。因此，提供實(shí)現(xiàn)較高水平的安全性的離子液體以及提供包含該離子液體的離子導(dǎo)電材料將是有利的。?

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種包含離子液體并且實(shí)現(xiàn)較高水平的安全性的離子導(dǎo)電材料。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使用該離子導(dǎo)電材料的電化學(xué)裝置以及制造該電化學(xué)裝置的方法。本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種允許實(shí)現(xiàn)較高安全性水平的離子液體、包含該離子液體的離子導(dǎo)電材料、制造該離子導(dǎo)電材料的方法以及設(shè)計(jì)該離子液體和包含該離子液體的離子導(dǎo)電材料的方法。?

本發(fā)明的離子導(dǎo)電材料包含滿足下列條件的離子液體：?

(a)所述離子液體包含兩種或更多種類型的陰離子，使得其中至少一種類型的陰離子是具有如下結(jié)構(gòu)的陰離子：一個(gè)或多個(gè)吸電子基團(tuán)鍵合至具有一個(gè)或多個(gè)非共價(jià)電子對(duì)的中心原子；?

(b)所述離子液體具有根據(jù)DSC(測(cè)量溫度范圍：室溫～500℃，升溫速率：2℃/分鐘)測(cè)量的不大于2W/g的最大放熱熱流峰高。?

本發(fā)明的離子導(dǎo)電材料表現(xiàn)出高安全性(例如難以點(diǎn)燃)。因此，利用該離子導(dǎo)電材料作為各種電化學(xué)裝置的組成成分(電解質(zhì)等)允許賦予這些裝置較高的安全水平。特別優(yōu)選包含上述離子液體的離子導(dǎo)電材料，所述離子液體包含兩種或更多種類型的陰離子，所述兩種或更多種類型的陰離子具有如下結(jié)構(gòu)：一個(gè)或多個(gè)吸電子基團(tuán)鍵合至具有一個(gè)或多個(gè)非共價(jià)電子對(duì)的中心原子。?

在本發(fā)明的離子導(dǎo)電材料中，優(yōu)選離子液體具有根據(jù)DSC測(cè)量的不大于1000J/g的總熱值。該離子導(dǎo)電材料允許實(shí)現(xiàn)較高的安全性水平。?

優(yōu)選所述兩種或更多種類型的陰離子選自式(1)～式(3)：?

〔化學(xué)式1〕?

其中R¹～R⁶是選自全氟烷基、全氟磺酰基或全氟乙酸酯基的任意基團(tuán)。?

本發(fā)明提供一種包含任意一種上述離子導(dǎo)電材料的電化學(xué)裝置(二次電池等)。具有上述成分的裝置比使用包含例如可燃性有機(jī)溶劑而不是上述離子導(dǎo)電材料的電解質(zhì)的電化學(xué)裝置更安全。?

本文公開(kāi)的另一項(xiàng)發(fā)明是制造包含含有離子液體的離子導(dǎo)電材料的電化學(xué)裝置的方法。這種方法包括選擇具有根據(jù)DSC(測(cè)量溫度范圍：室溫～500℃，升溫速率：2℃/分鐘)測(cè)量的不大于2W/g的最大放熱熱?流峰高的離子液體的步驟。該方法還包括制備包含所述離子液體的離子導(dǎo)電材料的步驟。該方法進(jìn)一步包括制備利用所述離子導(dǎo)電材料的電化學(xué)裝置的步驟。但是本發(fā)明并不限于此，可以優(yōu)選選擇包含至少一種類型(優(yōu)選兩種或更多種類型)的陰離子的離子液體作為上述離子液體，其中所述陰離子具有一個(gè)或多個(gè)吸電子基團(tuán)鍵合至具有一個(gè)或多個(gè)非共價(jià)電子對(duì)的中心原子的結(jié)構(gòu)。?

優(yōu)選選擇離子液體為具有根據(jù)前述DSC測(cè)量的不大于1000J/g的總熱值。?

這種制造方法允許合適地制造具有較高安全性水平的電化學(xué)裝置(例如二次電池)。?

可優(yōu)選通過(guò)選擇陰離子類型不同的兩種或更多種類型的鹽并按比例混合所述鹽以形成滿足前述最大放熱峰高的離子液體來(lái)制造(制備)離子導(dǎo)電材料。?