[發(fā)明專利]非水電解液、使用了該非水電解液的蓄電設(shè)備及三氟甲基苯化合物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280019666.0
• 申請(qǐng)日: 2012-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN103493277A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安部浩司
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 宇部興產(chǎn)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M10/0525
• 分類號(hào): H01M10/0525;C07C69/96;C07C309/66;C07C309/73;H01M10/0567
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 白麗;陳建全

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可以提高寬溫度范圍內(nèi)的蓄電設(shè)備的電化學(xué)特性的非水電解液、使用了該非水電解液的蓄電設(shè)備及特定的三氟甲基苯化合物。

背景技術(shù)

近年來，蓄電設(shè)備、特別是鋰二次電池作為手機(jī)和筆記本型個(gè)人電腦等小型電子設(shè)備、電汽車及電力儲(chǔ)存用途而被廣泛使用。這些電子設(shè)備或汽車有可能要在盛夏的高溫下或極寒的低溫下等寬的溫度范圍內(nèi)使用，因此需要在寬溫度范圍內(nèi)平衡性良好地提高電化學(xué)特性。

特別是為了防止地球溫室化，削減CO₂排放量成為當(dāng)務(wù)之急，在搭載有由鋰二次電池或電容器等蓄電設(shè)備構(gòu)成的蓄電裝置的環(huán)保車中，期待混合動(dòng)力電汽車（HEV）、插電式混合動(dòng)力電汽車（PHEV）、電池電汽車（BEV）的迅速普及。但是，由于汽車的移動(dòng)距離長，因此有可能要在從熱帶的非常炎熱的地域到極寒的地域這樣寬的溫度范圍的地域使用。因此，對(duì)這些車載用的蓄電設(shè)備特別要求即使在從高溫到低溫的寬溫度范圍下使用電化學(xué)特性也不會(huì)劣化。

需要說明的是，在本說明書中，鋰二次電池這樣的用語是作為還包括所謂的鋰離子二次電池在內(nèi)的概念而使用的。

鋰二次電池主要由包含可嵌入及脫嵌鋰的材料的正極和負(fù)極、以及包含鋰鹽和非水溶劑的非水電解液構(gòu)成，作為非水溶劑，使用碳酸亞乙酯（EC）、碳酸亞丙酯（PC）等碳酸酯。

另外，作為負(fù)極，已知金屬鋰、可嵌入和脫嵌鋰的金屬化合物（金屬單質(zhì)、氧化物、與鋰的合金等）或碳材料，特別是使用了可嵌入及脫嵌鋰的焦炭、人造石墨、天然石墨等碳材料的鋰二次電池得到廣泛的實(shí)用化。

例如，對(duì)于將天然石墨或人造石墨等經(jīng)高結(jié)晶化的碳材料用作負(fù)極材料的鋰二次電池，可知：由于非水電解液中的溶劑在充電時(shí)在負(fù)極表面發(fā)生還原分解所產(chǎn)生的分解物或氣體會(huì)阻礙電池所期望的電化學(xué)反應(yīng)，因此會(huì)發(fā)生循環(huán)特性的降低。另外，如果非水溶劑的分解物蓄積，則鋰向負(fù)極的嵌入和脫嵌變得無法進(jìn)行，寬溫度范圍內(nèi)的電化學(xué)特性容易降低。

另外，對(duì)于將鋰金屬或其合金、錫或硅等金屬單質(zhì)或者氧化物用作負(fù)極材料的鋰二次電池，已知：雖然初期容量高，但循環(huán)中會(huì)發(fā)生微粉化，因此與碳材料的負(fù)極相比，非水溶劑的還原分解加速發(fā)生，電池容量或循環(huán)特性等電池性能大幅降低。另外，如果這些負(fù)極材料微粉化或非水溶劑的分解物蓄積，則鋰向負(fù)極的嵌入和脫嵌變得無法進(jìn)行，寬溫度范圍內(nèi)使用時(shí)電化學(xué)特性容易降低。

另一方面，對(duì)于使用例如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiFePO₄等作為正極的鋰二次電池，可知：非水電解液中的非水溶劑在充電狀態(tài)下在正極材料與非水電解液的界面上局部地發(fā)生部分氧化分解所產(chǎn)生的分解物或氣體會(huì)阻礙電池所期望的電化學(xué)反應(yīng)，因此還是會(huì)發(fā)生寬溫度范圍內(nèi)使用時(shí)電化學(xué)特性的降低。

如以上所述，由于正極上或負(fù)極上非水電解液發(fā)生分解時(shí)的分解物或氣體，鋰離子的移動(dòng)受到阻礙，或者電池發(fā)生膨脹，由此電池性能降低。盡管是這樣的狀況，但現(xiàn)在的趨勢(shì)是搭載有鋰二次電池的電子設(shè)備的多功能化越來越發(fā)展，電消耗量日益增大。為此，鋰二次電池的高容量化越來越發(fā)展，提高電極的密度、減少電池內(nèi)的無用的空間容積等，電池內(nèi)的非水電解液所占的體積減小。因此現(xiàn)在的狀況是非水電解液的一點(diǎn)點(diǎn)分解就容易使寬溫度范圍內(nèi)使用時(shí)電化學(xué)特性降低。

專利文獻(xiàn)1中提出了含有碳酸甲基苯基酯或4-叔丁基苯基甲基碳酸酯的非水電解液，教示了過充電特性、連續(xù)充電特性的提高。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009-231283號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明的目的在于提供可以提高寬溫度范圍內(nèi)的電化學(xué)特性的非水電解液、使用了該非水電解液的蓄電設(shè)備及特定的三氟甲基苯化合物。

用于解決課題的手段

本發(fā)明人們對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的非水電解液的性能進(jìn)行了詳細(xì)研究。其結(jié)果是現(xiàn)在的實(shí)際情況是，根據(jù)上述專利文獻(xiàn)1的非水電解液，對(duì)于提高高溫保存后的低溫放電特性等寬溫度范圍內(nèi)的電化學(xué)特性的課題不能說是足以令人滿意的。

于是，本發(fā)明人們?yōu)榱私鉀Q上述課題反復(fù)進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了對(duì)于在非水溶劑中溶解有電解質(zhì)鹽的非水電解液，通過使非水電解液中含有1種以上的特定化合物，可以改善寬溫度范圍內(nèi)的電化學(xué)特性、特別是鋰電池的電化學(xué)特性，從而完成了本發(fā)明。

即本發(fā)明提供下述的（1）～（3）。