非水电解液和电池的制作方法
【专利摘要】本发明的课题在于提供一种能够制成对于高温和高电压的耐久性优异的电池的非水电解液。本发明为一种非水电解液，其特征在于，包含：（i）通式（1）：X－R－SO2F（1）（式中，R为可以含有醚键的、一部分氢原子可以被氟原子取代的、碳原子数1～12的直链或支链的亚烷基，X为羧酸衍生物基团。）所示的化合物、（ii）非水溶剂和（iii）电解质盐。
【专利说明】非水电解液和电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及适于在要求对于高温和高电压的耐久性的领域中适合使用的电池的非水电解液、以及具备该非水电解液的电池。
【背景技术】
[0002]随着近年来的电气制品的轻量化、小型化，具备高能量密度的锂离子二次电池的开发不断发展。另外，随着锂离子二次电池的应用领域的扩大，迫切希望电池特性的改善。
[0003]例如，专利文献I中，以提供电池化学的特性优异的锂二次电池为目的，公开了含有苯磺酰氟、对甲苯磺酰氟的锂二次电池用电解液。
[0004]专利文献2以提供即使在高温中也安全的电池特性高的非水电解液二次电池为目的，公开了使用包含乙酰氯、乙烷酰氯等与醇反应的化合物的非水电解液的二次电池。
[0005]专利文献3和4中，研究了用于抑制气体发生、提高连续充电特性和高温保存特性的添加物，公开了作为添加物使用甲基磺酰氟、(SO2F) - C3H6 - (SO2F)的电解液。
[0006]专利文献5中，作为以提高保存特性和循环特性为目的的电解液，公开了含有Ch3OCOCF2CF2SO2F所示的砜化合物、作为溶剂使用碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的电解液。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2002 - 359001号公报
[0010]专利文献2:日本特开2002 - 21412号公报
[0011]专利文献3:日本特开2006 - 49152号公报
[0012]专利文献4:日本特开2006 - 49112号公报
[0013]专利文献5:日本特开2008 - 146983号公报
【发明内容】
[0014]发明所要解决的课题
[0015]然而，电动汽车和混合动力电动汽车等中所使用电池，要求有更优异的对于高温和高电压的耐久性，以往的电池的性能并不能说充分。
[0016]本发明的课题在于提供一种能够制成对于高温和高电压的耐久性优异的电池的非水电解液。
[0017]用于解决课题的方法
[0018]本发明的发明人为了解决上述课题而反复各种研究，其结果，发现通过使用含有特定的化合物和特定的氟系溶剂的非水电解液，能够制成对于高温和高电压的耐久性优异的电池，从而完成了本发明。
[0019]S卩，本发明为一种非水电解液，其特征在于，包含:(i)通式(I)所示的化合物、
(ii)非水溶剂和(iii)电解质盐，
[0020]通式(I):[0021]X-R- SO2F (I)
[0022](式中，R为可以含有醚键的、一部分氢原子可以被氟原子取代的、碳原子数I?12的直链或支链的亚烷基，X为羧酸衍生物基团。)
[0023]本发明还为一种电池，其特征在于具备正极、负极和上述非水电解液。
[0024]发明的效果
[0025]本发明的非水电解液通过具有上述构成，能够制成对于高温和高电压的耐久性优异的电池。另外，本发明的电池通过具备上述非水电解液，对于高温和高电压的耐久性优
巳
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是实施例和比较例的电池特性试验中制作的层压电池的示意性组装立体图。
[0027]图2是实施例和比较例的电池特性试验中制作的层压电池的示意性平面图。
【具体实施方式】
[0028]本发明的非水电解液包含(i )通式(I)所示的化合物、(i i )非水溶剂、和(i i i )电
解质盐。
[0029]通式(I):X — R — SO2F (I)
[0030](式中，R为可以包含醚键的、一部分氢原子可以被氟原子取代的、碳原子数I?12的直链或支链的亚烷基，X为羧酸衍生物基团。)
[0031]以往，已知有添加了具有一SO2F基的化合物的电解液，但仅具有一SO2F基，高温时的容量维持率、恢复率等高温耐久性、对于高电压的耐久性并不充分。
[0032]本发明的非水电解液通过包含具有一 SO2F基和羧酸衍生物基团这两者的化合物(i)，能够构成对于高温和高电压的耐久性优异的电池。这样的电池例如能够在45°C以上的高温中使用，在60°C以上的高温中也显示良好的循环特性。另外，在85°C以上的高温中也能够使用。
[0033]从进一步提高对于高温和高电压的耐久性的观点考虑，通式(I)中，R优选为可以含有醚键的碳原子数I?12的含氟亚烷基。更优选为可以含有醚键的碳原子数I?8的全氟烷基。其中，本说明书中的“醚键”为一 O—所示的键。
[0034]作为R，具体而言，优选为
[0035]— CF2 —、
[0036]— CF2CF2 —、
[0037]— CF (CF3) — O — CF2CF2 —、
[0038]— CF2O — CF2CF2 —、
[0039]— CF2OCF (CF3) CF2O — CF2CF2 —或
[0040]— CFHCF2O — CF (CF3CF2O — CF (CF3))—。
[0041]更优选为
[0042]— CF2 —、
[0043]— CF2CF2 —、
[0044]— CF2O — CF2CF2 —或[0045]— CF2OCF (CF3) CF2O — CF2CF2 —。
[0046]通过上述X为羧酸衍生物基团，对于高温和高电压的耐久性优异。从对于高温和高电压的耐久性进一步提高的方面出发，优选上述X为一 CONH2、一 CN、一 CON(CH3)2或一CON(C2H5)20
[0047]作为化合物(i)，具体而言，可以列举:
【权利要求】
1.一种非水电解液，其特征在于，包含: (i)通式(1)所示的化合物、(i i )非水溶剂和(i i i )电解质盐， 通式(1): X-R- SO2F (1) 式中，R为可以含有醚键的、一部分氢原子可以被氟原子取代的、碳原子数I~12的直链或支链的亚烷基，X为羧酸衍生物基团。
2.如权利要求1所述的非水电解液，其特征在于: X 为一CONH2、一 CN、一 CON(CH3)2 或一CON(C2H5)215
3.如权利要求1或2所述的非水电解液，其特征在于: 非水溶剂(ii)为选自含氟环状碳酸酯、含氟链状碳酸酯和含氟醚中的至少I种的氟系溶剂。
4.如权利要求1、2或3所述的非水电解液，其特征在于: R为可以含有醚键的含氟亚烷基。
5.如权利要求1、2、3或4所述的非水电解液，其特征在于: R为可以含有醚键的全氟亚烷基。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的非水电解液，其特征在于: 非水电解液中的化合物(i )为0.01~20体积％。
7.—种电池,其特征在于,具备: 正极、负极和权利要求1、2、3、4、5或6所述的非水电解液。
8.如权利要求7所述的电池，其特征在于: 正极是以下述式(2 -1)所示的锂过渡金属氧化物或下述式(2 - 2)所示的锂过渡金属氧化物作为正极活性物质的电极， 式(2 — 1): LiaM12-(Hb)M2bO2 (2-1) M1 为 Mn、N1、V、Co 或 Fe，M2 为选自 Fe、Co、N1、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、V、Sr、Ca、In, Si, Ge和Ti中的至少I种，其中，0.4≤a≤1.2，O≤b≤0.6，M1与M2不同， 式(2 — 2): LicM32^dM4dO4 (2 — 2) M3 为 Mn、N1、V、Co、Al 或 Fe，M4 为选自 Fe、Co、N1、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、V、Sr、Ca、In、S1、Ge和Ti中的至少I种，其中，0.9≤c，0≤d≤L 5，M3与M4不同。
9.如权利要求8所述的电池，其特征在于: 充电电压为4.30V以上。
10.权利要求7所述的电池，其特征在于: 正极是以下述式(3)所示的锂过渡金属磷酸化合物作为正极活性物质的电极， 式(3): LieM5PfM6fPO4 (3) 式中，M5 为 Fe、V、N1、Co 或 Mn，M6 为选自 Fe、Co、N1、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、V、Sr、Ca、In、S1、Ge和Ti中的至少I种以上，其中，0.9≤e≤1.2，O≤f≤0.3，M5与M6不同。
【文档编号】H01M4/505GK103858267SQ201280049215
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年10月3日 优先权日:2011年10月4日
【发明者】高明天, 中园葵, 田枝真由子, 山内昭佳 申请人:大金工业株式会社