[發明專利]電池用電解液及其制造方法、以及具備該電解液的電池

有效

• 申請號: 201280041985.1
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN103782440A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 平下恒久;荒木修喜;鏡味克之;中本博文;汐月大志
• 申請（專利權）人: 國立大學法人名古屋工業大學;豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M10/0568
• 分類號: H01M10/0568;H01M12/06;H01M12/08;C07D257/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 苗堃;趙曦

技術領域

本發明涉及發揮優異的離子傳導性的電池用電解液及其制造方法、以及具備該電解液的電池。

背景技術

二次電池是除了能夠將化學能轉換成電能以外，還能夠通過使電流向與放電時相反的方向流動，將電能轉換成化學能而蓄積（充電）的電池。在二次電池中，鋰二次電池由于能量密度高，所以作為筆記本型的個人計算機、移動電話機等移動設備的電源而被廣泛應用。

在鋰二次電池中，作為負極活性物質而使用了石墨（表示為C）時，在放電時，在負極進行下述式（I）的反應。

Li_xC→C+xLi⁺+xe^-????（I）

（上述式（I）中，0＜x＜1。）

在上述式（I）中生成的電子經由外部電路，以外部的負荷工作后，到達正極。然后，在上述式（I）中生成的鋰離子（Li⁺）從負極側向正極側通過電滲在由負極與正極所夾持的電解質內移動。

另外，作為正極活性物質而使用了鈷酸鋰（Li_1-xCoO₂）時，在放電時，在正極進行下述式（II）的反應。

Li_1-xCoO₂+xLi⁺+xe^-→LiCoO₂????（II）

（上述式（II）中，0＜x＜1。）

在充電時，在負極和正極分別進行上述式（I）和式（II）的逆反應，在負極由于石墨嵌入而插入鋰的石墨（Li_xC）在正極由于鈷酸鋰（Li_1-xCoO₂）再生而變得能夠再放電。。

在以往的鋰二次電池中，電解液使用具有可燃性、揮發性的有機溶劑，因此在安全性的提高上存在限度。

對此，作為用于提高安全性的對策，一直以來已知將離子液體（常溫熔融鹽）用于電解液的鋰二次電池。在這里，離子液體是指在100℃以下為液體的鹽，一般具有阻燃性、不揮發性。這樣的阻燃性的電解液具有如下的優點：不僅可以提高安全性，而且電位窗（電位區域）比較寬，進而顯示出比較高的離子傳導性。

作為具備離子液體的鋰二次電池的技術，專利文獻1中記載有一種非水電解質二次電池的技術，其特征在于，具備正極、負極、以及含有離子液體和烯丙基磷酸酯（鹽）的非水電解質。

另一方面，由于具有寬的電位窗和低熔點，因此，近年來，四唑介離子化合物受到關注。專利文獻2中記載了在1位具有烷基或芳基、在3位具有烷基的四唑介離子化合物的技術。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-035413號公報

專利文獻2：國際公開第2008/056776號

發明內容

專利文獻1的說明書的［0090］段記載有使用在作為離子液體的一種的N-甲基-N-丙基哌啶雙三氟甲磺酰亞胺中溶解作為鋰鹽的一種的雙三氟甲磺酰亞胺鋰而得到的電解質。但是，經過本發明的發明人等的研究，結果明確了使用這樣的以往的離子液體的電解質的離子電導率低。

專利文獻2的說明書的［0092］段給出了該文獻中記載的四唑介離子化合物向鋰二次電池應用的啟示。但是，該文獻中僅記載了該四唑介離子化合物的熔點、沸點和循環伏安法的數據、以及將該四唑介離子化合物用作溶劑的Knoevenagel縮合反應的實驗結果。因此，在該文獻中，對于將該四唑介離子化合物用于鋰二次電池的具體的方式、效果沒有任何記載。

本發明是鑒于上述實際情況而進行的，目的在于提供發揮優異的離子傳導性的電池用電解液及其制造方法、以及具備該電解液的電池。

本發明的電池用電解液的特征在于，含有下述通式（1）表示的介離子化合物。

（上述通式（1）中，R¹和R²是相互獨立的碳原子數1～3的烷基。）

在本發明中，優選進一步以0.32～1.4mol/kg的濃度含有鋰鹽。

在本發明中，更優選進一步以0.5～1.4mol/kg的濃度含有鋰鹽。

本發明可以是用于鋰空氣電池的電解液。

本發明的電池的特征在于，至少具備正極、負極、以及存在于該正極和該負極之間的電解質，上述正極、上述負極和上述電解質中的至少任意一個包含上述電池用電解液。