[發明專利]非水電解質二次電池和非水電解質二次電池用非水電解液

有效

• 申請號: 201180021983.1
• 申請日: 2011-04-28
• 公開（公告）號: CN102870267A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 山本英和;續木康平;砂野泰三;神野丸男;大橋洋一;古田土稔
• 申請（專利權）人: 三洋電機株式會社;三菱化學株式會社
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/052;H01M10/0525;H01M10/0569
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及非水電解質二次電池和非水電解質二次電池用非水電解液。

背景技術

作為可攜帶電子儀器或電力儲藏用等電源，使用非水電解質二次電池，該非水電解質二次電池使用非水電解液，使鋰離子在正極和負極之間移動，進行充放電。這樣的非水電解質二次電池中，作為其負極中的負極活性物質廣泛使用石墨材料。

另一方面，近年來，移動電話，筆記本電腦，PDA等的可移動儀器的小型化、輕量化得到了顯著發展，并且隨著多功能化，用電量（消費電力）也不斷增加，在作為上述這些的電源使用的非水電解質二次電池當中，輕量化和高容量化的要求也不斷提高。

為了使非水電解質二次電池高容量化，使用在電池內填充很多活性物質使填充度提高的方法，但是這時，如果提高活性物質的填充度，電解液就會變得難以浸透到電池內部全部區域。因此，充放電反應變得不均勻，在電池內部容易引起局部性的劣化。從而，與以往的材料相比，需要具有更高容量的活性物質。在負極活性物質中，需求具有比石墨更高容量的材料。

因此，近年來在研究作為高容量的負極活性物質，使用將硅、鍺、錫等與鋰進行合金化的材料。在使用這樣的與鋰進行合金化的材料的情況下，雖然能夠增加電池容量，但是通過充電反應，在鋰與這些材料進行合金化時，與石墨材料等相比較，負極活性物質的體積大幅增加。這時，由于負極活性物質壓制相鄰的隔離物（separator）或正極活性物質層，浸滲到電極內部的電解液從電極體被擠出，其結果是電極周邊的電解液的量降低。因此，充放電反應變得不均勻，容易引起電池內部的局部性劣化。

為了使電池特性穩定化，維持電解液在電池內部均勻擴散的狀態很重要。因此，需要將從電極體被擠出的電解液再次浸透到電極體內部。因此，降低電解液的粘性是非常有效的。

一般來說，電解液包括溶質和使該溶質溶解的溶劑。作為一般的溶劑，使用鏈式碳酸酯，其含量也比較多。因而，通過降低該鏈式碳酸酯的粘性，能夠降低電解液的粘性。例如，通過將一般使用的碳酸二乙酯取代為碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯等側鏈的碳的數目較低的鏈式碳酸酯，能夠降低粘性。

另外，通過使用與鏈式碳酸酯相比顯示較低粘性的羧酸酯或酮，能夠進一步降低電解液的粘性。

然而，低粘度的鏈式碳酸酯或羧酸酯、酮等，因為分子量小或反應性高，電位窗口比較狹窄。因此，非水電解液在電化學方面不穩定，容易與活性物質材料發生副反應，有使電池特性（性能）降低的傾向。作為負極活性物質，在使用與鋰進行合金化的硅等的材料的情況下，這些材料尤其容易與電解液發生反應，因此產生電池特性更加顯著地降低的問題。

另外，與電解液的反應在高溫環境下以充電狀態保存的情況下尤其顯著，由于以此為起因的氣體的產生等，產生電極的厚度增加等問題。

在專利文獻1中，公開有通過向電解液添加少量的氟苯、環己基苯、環己基氟苯等，抑制硅等負極活性物質與非水電解液的反應。然而，需要進一步抑制與電解液的反應、進一步提高充放電循環特性。

如下所述，本發明使用含有三氟甲基苯和二異氰酸鹽化合物的非水電解液。

在專利文獻2中，公開有使用含有二異氰酸鹽化合物的電解液的非水電解質二次電池。然而，絲毫沒有公開與三氟甲基苯并用時的效果。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-299543號公報

專利文獻2：日本特開2007-242411號公報

發明內容

發明要解決的課題

本發明在于，提供一種非水電解質二次電池和非水電解質二次電池用非水電解液，即使在使用電位窗口狹窄、低粘度的溶劑的情況下，也能夠提高非水電解液的電化學穩定性，并且抑制充放電時的非水電解液的副反應，從而能夠抑制電池特性的降低的同時，也具有良好的高溫環境下的保存特性。

用于解決問題的技術方案

本發明的非水電解質二次電池，包括含有正極活性物質的正極、含有負極活性物質的負極和使溶質溶解于非水類溶劑的非水電解液，上述非水電解質二次電池的特征在于：在非水電解液中含有三氟甲基苯和二異氰酸鹽化合物，三氟甲基苯的含量在除溶質之外的非水電解液中占5體積%以上。