专利名称：二次电池用非水电解液及锂二次电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及二次电池用非水电解液及含有该二次电池用非水电解液的锂二次电池，详细而言，本发明涉及含有特定硅化合物的适用于锂二次电池的二次电池用非水电解液、和使用了该二次电池用非水电解液的锂二次电池。
背景技术：
锂二次电池应用于个人计算机、摄像机、移动电话等。伴随着这些电子设备的高功能化，对于作为电源的电池也要求高能量密度化。另外，近年来，以消减二氧化碳排出量这样的地球规模的环境课题为背景，即使在汽车动力电源或自然能量蓄电的用途中，也对锂二次电池的大型化进行了研究，对于成本、性能以及安全性的要求日益增高，要求改良电解液以能够满足上述要求。作为大型电池的性能、特别是能量密度(单位质量或体积的电容)的提高是一个很大的课题。为此，有效的手段之一为提高电池电压。为了提高电池电压，必须使用锂的插入放出电势高的正极材料和能够承受该电势的耐氧化性的电解液。以往的电解液中使用了碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)等环状碳酸酯、与用于降低电解液的粘性的碳酸二乙酯(DEC)或碳酸二甲酯(DMC)这样的链状碳酸酯的混合溶齐U。但是，这些溶剂的耐氧化性不充分，因此在使用高电压正极的情况下，存在产生溶剂分解、使电池电压下降的问题。作为提高如上所述的电解液的耐电压性的手段，提出有以下2种方法:⑴使溶剂本身为具有难以被氧化的分子结构的溶剂；(2)向以往类型的溶剂少量添加通过作用于电极材料表面来抑制溶剂分子的氧化分解的添加剂。作为能够用于二次电池用非水电解液且具有难以被氧化的分子结构的溶剂，例如在日本特开平6-223874号公报中提出了环丁砜作为优选溶剂的方案；在日本特开平8-162154号公报中提出了丙二酸二甲酯作为优选溶剂的方案；在日本特开平8-190932号公报中提出了丙二酸二乙酯作为优选溶剂的方案；在日本特开平9-171839号公报中提出了硫代氰酸酯作为优选溶剂的方案；在日本特开平10-144346号公报中提出了卤取代碳酸酯类作为优选溶剂的方案。但现状为，即使通过使用以往众所周知的难以被氧化的溶剂类，在实际使用的情况下也难以得到充分水平的耐氧化性，仍未发现可以兼具离子传导性和耐氧化性的溶剂。另外，虽然也考虑了使用可抑制溶剂分子的氧化的添加剂，但存在着下述缺点:当按照耐氧化性所需的充分的量来添加添加剂时，伴随着添加量的增加，会引起电池性能的下降，因此能够最适使用的添加剂的量受到限制，耐电压效果无法持续。进一步，在日本特开平8-88023号公报中提出了一种电解液和使用该电解液的电池，所述电解液是通过在烃系溶剂中含有作为电解质的磷酸酯化合物而得到的，其具有自熄性且充电放电性能良好。但是，在实际应用上，该电池的阻燃性还无法说是充分的，需要进一步的改良。
发明内容
发明要解决的问题本发明的课题在于提供一种以锂离子为代表的金属离子的传导性和耐电压性优异的二次电池用非水电解液、以及含有该二次电池用非水电解液的高功率且耐电压性优异的锂二次电池。用于解决问题的手段发明人鉴于上述课题而进行了深入研究，结果发现特定结构的硅烷化合物在以锂盐为代表的金属离子的盐的溶解性方面优异，并且离子传导度和锂离子迁移数高、耐电压性优异；从而完成了本发明。S卩，本发明的第I方式为一种二次电池用非水电解液，其含有金属盐、和选自由下述通式(I)和通式(2)表示的硅化合物组成的组中的至少一种，所述金属盐含有属于周期表第I族或第2族的金属的离子。
权利要求
1.一种二次电池用非水电解液，其含有金属盐、和选自由下述通式⑴和通式⑵表示的硅化合物组成的组中的至少一种，所述金属盐含有属于周期表第I族或第2族的金属的离子，
2.如权利要求1或权利要求2所述的二次电池用非水电解液，在所述通式(I)和通式(2)中，键合有所述通式(3)表示的取代基的R1或R2的结构选自由下述通式(4) 下述通式(9)表示的结构，
3.如权利要求1或权利要求2所述的二次电池用非水电解液，其中，在所述通式(I)和通式(2)表示的硅化合物中的所述通式(3)表示的取代基中，R3为直链或支链状的烷基，ml为O且m2为1、或ml为I且m2为O。
4.如权利要求1 权利要求3任一项所述的二次电池用非水电解液，其中，所述通式(I)和通式(2)中的键合有所述通式(3)表示的取代基的R1或R2的结构选自所述通式(4)和下述通式(5)表示的结构。
5.如权利要求1 权利要求4任一项所述的二次电池用非水电解液，其中，在所述通式(I)和通式(2)表示的硅化合物中的所述通式(3)表示的取代基的数量为I或2。
6.如权利要求1 权利要求5任一项所述的二次电池用非水电解液,其中,含有属于周期表第I族或第2族的金属的离子的金属盐为锂盐。
7.如权利要求1 权利要求6任一项所述的二次电池用非水电解液，其中，所述通式(I)和通式(2)表示的硅化合物相对于电解液整体的含量为20质量％以上且80质量％以下。
8.如权利要求1 权利要求7任一项所述的二次电池用非水电解液，其进一步含有磷化合物。
9.如权利要求8 所述的二次电池用非水电解液，其中，所述磷化合物为选自由磷酸酯化合物、膦腈化合物、膦酸酯化合物和亚磷酸酯化合物组成的组中的至少一种。
10.如权利要求9所述的二次电池用非水电解液，其中，所述磷酸酯化合物为下述通式(PI)表不的化合物，
11.如权利要求9所述的二次电池用非水电解液，其中，所述膦腈化合物为具有下述通式(p2)表示的部分结构的化合物，.fIp21
12.如权利要求9所述的二次电池用非水电解液，其中，所述膦酸酯化合物为下述通式(p3)表不的化合物，
13.如权利要求9所述的二次电池用非水电解液，其中，所述亚磷酸酯化合物为下述通式(p4)表示的化合物，
14.如权利要求8 权利要求13任一项所述的二次电池用非水电解液，其中，所述磷化合物相对于电解液整体的含量为5质量％以上且40质量％以下。
15.一种锂二次电池，其具备权利要求1 权利要求14任一项所述的二次电池用非水电解液、能够进行锂离子的插入放出的正极和能够进行锂离子的插入放出或溶解析出的负极。
全文摘要
本发明提供一种二次电池用非水电解液、以及含有该二次电池用非水电解液的高功率的锂二次电池，所述二次电池用非水电解液在锂离子传导性和耐电压性方面优异、且适用于锂二次电池。一种二次电池用非水电解液，其含有金属盐、和选自由下述通式(1)和通式(2)表示的硅化合物组成的组中的至少一种，所述金属盐含有属于周期表第1族或第2族的金属的离子。通式(1)和(2)中，R1表示碳原子数为1～5的烷基，R2表示碳原子数为1～5的烷基或OR1基。至少一个R1或R2含有下述通式(3)表示的取代基。所述通式(3)中，R3表示碳原子数为1～5的烷基，m1和m2分别独立表示0或1。
文档编号H01M10/0569GK103109411SQ20118004473
公开日2013年5月15日 申请日期2011年8月31日 优先权日2010年9月22日
发明者八幡稔彦, 小野三千夫, 金泽吉宪 申请人:富士胶片株式会社