[發(fā)明專利]非水電解液和鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280022234.5
• 申請日: 2012-05-08
• 公開（公告）號: CN103518284A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 春名博史;伊藤真吾
• 申請（專利權）人: 新神戶電機株式會社
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0568
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發(fā)明涉及在非水溶劑中溶解有鋰鹽的非水電解液以及使用該非水電解液的鋰離子電池。

背景技術

近年來，對移動電話和便攜式個人電腦等移動通訊用電源越來越要求小型化、高能量密度化。在這樣的狀況下，開發(fā)了以減小從初期電池特性的經(jīng)時變化為目的而改良的鋰離子二次電池的非水電解液。例如，在日本專利第4423277號公報（專利文獻1）中公開了將烯丙基硼酸酯添加到在非水溶劑中添加有鋰鹽的混合溶液中而成的鋰離子二次電池用的非水電解液。此外，在日本專利第4154951號公報（專利文獻2）中公開了將環(huán)狀硅氧烷添加到在非水溶劑中添加有鋰鹽的混合溶液中而成的鋰離子二次電池用的非水電解液。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第4423277號公報

專利文獻2：日本專利第4154951號公報

發(fā)明內容

發(fā)明所要解決的課題

專利文獻1中記載的非水電解液中，通過添加烯丙基硼酸酯，能夠使鋰離子二次電池的放電容量提高到一定程度。然而，如果增大烯丙基硼酸酯的添加量，則電解液的粘度變高，因此即使增大硅氧烷的添加量也無法進一步提高放電容量。此外，該趨勢也是在專利文獻2中記載的添加硅氧烷后的非水電解液中同樣可觀察到的趨勢。

本發(fā)明的目的在于提供從初期的電池特性的經(jīng)時變化小（能夠提高放電特性）的非水電解液。

本發(fā)明的目的在于提供能夠大幅度地提高放電特性的鋰離子電池。

用于解決課題的方法

本發(fā)明作為改良對象的非水電解液為由在非水溶劑中溶解有鋰鹽的混合溶液構成的非水電解液。作為非水溶劑，可列舉碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯。此外，對這些溶劑，也可使用由氟取代體等鹵化物、硫元素取代后的產(chǎn)物。這些溶劑可單獨使用，也可兩種以上混合使用。此外，在使用兩種以上溶劑的情況下，優(yōu)選使用環(huán)狀碳酸酯、環(huán)內酯等粘度大的溶劑與鏈狀碳酸酯、鏈狀酯等粘度小的溶劑的混合溶劑體系。

作為鋰鹽，可使用LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiAsF₆、LiCF₃、Li(CF₃SO₃)、Li(CF₃SO₂)₂N和Li(C₂F₅SO₂)N等鋰鹽。這里鋰鹽可單獨使用，也可兩種以上混合使用。

本發(fā)明的非水電解液含有將C=C雙鍵與硼酸酯進行頻哪醇偶聯(lián)而合成的烯丙基硼酸酯和具有Si-O-Si鍵的硅氧烷。烯丙基硼酸酯的添加量優(yōu)選為1重量%以下。此外，硅氧烷的添加量優(yōu)選為2重量%以下。

在使用以往的非水電解液電池的鋰離子二次電池中，雖然放電特性有一定程度的提高，但其提高有極限。即，在以往的非水電解液中，通過烯丙基硼酸酯單體或硅氧烷單體的添加雖然能夠一定程度上增加放電容量，但幾乎觀察不到隨添加量的增加帶來的放電容量的增大。

對此，當在鋰離子二次電池中使用本發(fā)明的非水電解液時，與以往的非水電解液相比，能夠顯著提高放電特性。具體而言，如果添加硅氧烷和烯丙基硼酸酯，則放電容量比起以往大幅度地增大。并且，如果在硅氧烷的存在下增加烯丙基硼酸酯的添加量，則能夠與烯丙基硼酸酯的添加量的增加相應地使放電容量增大（可使從初期的電池特性的經(jīng)時變化減小）。并且，如果在烯丙基硼酸酯的存在下增加硅氧烷的添加量，則能夠與硅氧烷的添加量的增加相應地使放電容量增大。

并且，如以往的非水電解液那樣，即使單純地增加烯丙基硼酸酯單體的添加量或硅氧烷單體的添加量，也不能觀察到與添加量的增加相應的放電容量的上升，可認為是由于烯丙基硼酸酯單體或硅氧烷單體本身增大了電解液的粘度，電解液的離子傳導性降低造成的。相對于此，如本發(fā)明那樣，通過添加烯丙基硼酸酯和硅氧烷大幅度地提高非水電解液的放電特性且放電容量隨著添加量的增加而增大，這可認為是烯丙基硼酸酯和硅氧烷中的任意一種成分防止由另一種成分導致的電解液的粘度的增大，或者烯丙基硼酸酯和硅氧烷相互地防止電解液的粘度的增大，由此防止了電解液的離子傳導性的降低。