[發(fā)明專利]非水電解液以及使用了該非水電解液的蓄電設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380040186.7
• 申請(qǐng)日: 2013-07-29
• 公開（公告）號(hào): CN104508896B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 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): H01M10/0567
• 分類號(hào): H01M10/0567;H01G11/54;H01M6/16;H01M10/0568;H01M10/0569
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司72002
• 代理人: 張楠,陳建全

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能夠提高高溫下的電化學(xué)特性的非水電解液以及使用了該非水電解液的蓄電設(shè)備。

背景技術(shù)

近年來(lái)，蓄電設(shè)備、特別是鋰二次電池被廣泛用作手機(jī)和筆記本型電腦等電子設(shè)備的電源、以及電動(dòng)汽車或電力儲(chǔ)藏用的電源。搭載于這些電子設(shè)備或汽車上的電池很有可能在盛夏的高溫下或因電子設(shè)備的發(fā)熱而變熱的環(huán)境下使用。另外，在平板電腦末端或超極本(ultrabook)等薄型電子設(shè)備中，大多使用外包裝部件使用鋁層壓膜等層壓膜的層疊型電池或方型電池，但這些電池由于是薄型的，所以容易發(fā)生因外包裝部件的稍微膨脹等而容易變形的問題，具有其變形對(duì)電子設(shè)備的影響非常大的問題。

鋰二次電池主要由含有可嵌入和脫嵌鋰的材料的正極和負(fù)極、含有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)等碳酸酯類。

另外，作為鋰二次電池的負(fù)極，已知有金屬鋰、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)、碳材料。特別是，碳材料中，使用了例如焦炭、石墨(人造石墨、天然石墨)等可嵌入和脫嵌鋰的碳材料的非水系電解液二次電池已經(jīng)被廣泛實(shí)用化。上述的負(fù)極材料在與鋰金屬同等的極低的電位下嵌入和脫嵌鋰和電子，所以特別是在高溫下，多數(shù)溶劑有受到還原分解的可能性，無(wú)論負(fù)極材料的種類如何，在負(fù)極上電解液中溶劑發(fā)生部分還原分解，因分解物的沉積、氣體的發(fā)生、電極的膨脹，鋰離子的移動(dòng)受到妨礙，存在著使特別是高溫下的循環(huán)特性等電池特性下降的問題以及因電極的膨脹而引起電池變形等問題。進(jìn)而，對(duì)于使用鋰金屬或其合金、錫或硅等金屬單質(zhì)或氧化物作為負(fù)極材料的鋰二次電池，我們知道盡管初期容量高，但由于在循環(huán)中不斷微粉化，所以與碳材料的負(fù)極相比，非水溶劑 的還原分解加速進(jìn)行，特別是在高溫下存在著電池容量或循環(huán)特性等電池性能大幅下降以及因電極的膨脹而引起電池變形等問題。

另一方面，作為正極材料使用的LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiFePO₄等能夠嵌入和脫嵌鋰的材料由于在以鋰基準(zhǔn)計(jì)為3.5V以上的高電壓下嵌入和脫嵌鋰和電子，所以特別是在高溫下，多數(shù)溶劑有受到氧化分解的可能性，無(wú)論正極材料的種類如何，在正極上電解液中的溶劑發(fā)生部分氧化分解，因分解物的沉積、氣體的發(fā)生，鋰離子的移動(dòng)受到妨礙，存在著使循環(huán)特性等電池特性下降的問題。

盡管是以上的狀況，搭載有鋰二次電池的電子設(shè)備的多功能化在不斷發(fā)展，電力消耗量有增大的趨勢(shì)。為此，鋰二次電池的高容量化在不斷發(fā)展，通過提高電極的密度或減少電池內(nèi)多余的空間容積等，電池內(nèi)的非水電解液所占的體積在不斷變小。因此，其狀況是因少量的非水電解液的分解使得高溫下的電池性能容易下降。

在專利文獻(xiàn)1中公開了下述內(nèi)容：將使用了含有1，3－二噁烷的電解液的非水電解質(zhì)二次電池在充電狀態(tài)下保存時(shí)，可防止該正極活性物質(zhì)與非水電解液反應(yīng)而使電池膨化，同時(shí)可抑制該非水電解質(zhì)二次電池的電池容量的下降，另外，在專利文獻(xiàn)2中公開了下述內(nèi)容：含有三乙基膦酰基乙酸酯的電解液在連續(xù)充電后的氣體抑制和高溫保存特性方面顯示出效果。

在專利文獻(xiàn)3中公開了下述內(nèi)容：含有1，3－二噁烷和鏈狀的磺酸酯的電解液在循環(huán)特性、高溫保存特性方面顯示出效果。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2008－235147號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2008－262908號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2009－140919號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題

本發(fā)明的課題是提供一種能夠提高高溫下的電化學(xué)特性、進(jìn)而不僅能降低高溫循環(huán)試驗(yàn)后的容量維持率、還能降低電極厚度的增加率的非水電解液以及使用了其的蓄電設(shè)備。

解決問題的手段

本發(fā)明人等對(duì)上述專利文獻(xiàn)的非水電解液的性能進(jìn)行了詳細(xì)研究。

其結(jié)果是，專利文獻(xiàn)1的電池盡管能夠通過抑制氣體發(fā)生而防止電池膨化，但對(duì)于使電極厚度的增加率降低這一課題，并不能說(shuō)是充分滿足。

另外，專利文獻(xiàn)2和3的非水電解液盡管能夠提高高溫循環(huán)后的容量維持率，但對(duì)于降低電極厚度的增加率這一課題，實(shí)際情況是并不能說(shuō)充分滿足。