专利名称：电解质和二次电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含溶剂和电解质盐的电解质以及使用该电解质的二次电池。
背景技术：
近年来，便携式电子装置例如摄像机、数码相机、手机和笔记本电脑得到了广泛使用，减小它们的尺寸和重量以及实现它们的长寿命成为迫切的需求。伴随这一需求，已经开发了电池、特别是小型且轻量且能够获得高能量密度的二次电池作为电源。其中，锂离子的插入和脱出用于充放电反应的锂离子二次电池、应用锂金属的析出和溶解的锂金属二次电池等是非常有前景的。这是因为与铅电池和镍镉电池相比，这种二次电池能够提供较高的能量密度。作为这些锂离子二次电池和锂金属二次电池的电解质，广泛使用碳酸酯类溶剂例如碳酸亚乙酯和碳酸二乙酯等，和电解质盐例如六氟磷酸锂的组合，这是因为这样的组合具有高导电性和稳定的电势。另外，关于电解液的组成，已提出了以用于改进电池特性例如循环特性和保存特性为目的的多种技术。具体地，为了提高循环特性和保存特性，使用二磺酸酐(参见专利文献1 幻、腈化合物(参见专利文献4)、二异氰酸酯化合物等(参见专利文献幻。另外，为了改善膨胀特性，使用氟代醚化合物等(参见专利文献6)。另外，使用二羧酸酐例如琥珀酸酐(参见专利文献7)、磺酸内酯或吡咯烷酮化合物(参见专利文献1和2~)等。现有技术文献
专利文献
专利文献1日本未审查专利申请公开No.2004--022336
专利文献2日本未审查专利申请公开No.2004--281368
专利文献3日本未审查专利申请公开No.2008--098053
专利文献4日本未审查专利申请公开No.2005--072003
专利文献5日本未审查专利申请公开No.2007--242411
专利文献6日本未审查专利申请公开No.2002--343424
专利文献7日本未审查专利申请公开No.2000--268859
发明内容
近年来，便携式电子装置在高性能和多功能方面日益发展，导致其电能消耗日益增加。为此，用作电源的二次电池频繁地重复进行充放电，其循环特性容易变差。因此，一直致力于进一步改进二次电池的循环特性。考虑到以上问题，本发明的一个目的是提供可以提高循环特性的电解质和使用该电解质的二次电池。根据本发明的一实施方案的电解质包含溶剂和电解质盐。该溶剂包含化学式 (1)和化学式( 表示的砜类化合物中的至少一种，以及琥珀腈、1，6_ 二氰基己烷、1，2，3-丙三甲腈、7，7，8，8_四氰基对苯二醌二甲烷以及由化学式C3) 化学式( 表示的化合物中的至少一种。本发明的二次电池具有正极、负极和包含溶剂和电解质盐的电解质，其中所述电解质具有上述组成。[化学式1]
权利要求
1. 二次电池，其具有 正极； 负极；以及包含溶剂和电解质盐的电解质， 其中，所述溶剂包含由化学式(1)和化学式( 表示的砜类化合物中的至少一种，以及琥珀腈、1，6-二氰基己烷、1，2，3-丙三甲腈、7，7，8，8_四氰基对苯二醌二甲烷以及由化学式(3) 化学式( 表示的化合物中的至少一种；
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述化学式(1)表示的砜类化合物为化学式(1-1) 化学式(1-2 表示的化合物，以及所述化学式( 表示的砜类化合物为化学式 (2-1) 化学式O-20)表示的化合物，
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，所述化学式(1)表示的砜类化合物为化学式(1-1)表示的化合物或化学式(1- 表示的化合物，所述化学式( 表示的砜类化合物为化学式(2-1)表示的化合物或化学式(2- 表示的化合物。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述化学式C3)表示的化合物是异氰酸乙酯、3-异氰酸-1-丙烯酯、异氰酸异丙酯、异氰酸正丙酯、1-异氰酸丁酯、异氰酸叔丁酯、2-异氰酸丁酯、甲基异氰酰基甲酸酯、1-异氰酸戊酯、乙基异氰酰基甲酸酯、异氰酸苯酯、 1-氯-3-异氰酸丙酯、异氰酸环己酯、异氰酸己酯、1-异氰酸庚酯、二异氰酰基甲烷、1，3-二异氰酰基丙烷、1，4- 二异氰酰基丁烷、1，6- 二异氰酰基己烷、1，8- 二异氰酰基辛烷、1， 12- 二异氰酰基十二烷、羰基二异氰酸酯、1，4- 二异氰酰基丁烷-1，4- 二酮，或1，5- 二异氰酰基戊烷-1，5-二酮；所述化学式⑷表示的化合物是N-乙基-2-吡咯烷酮、N-丙基-2-吡咯烷酮、N-环己基-2-吡咯烷酮、或N-苯基-2-吡咯烷酮；以及所述化学式(5)表示的化合物是 C4F90CH3、C4F90C2H5、C6F130CH3 或 C3HF6-CH(CH3)-OC3HF6t5
5.根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述化学式C3)表示的化合物是1-异氰酸戊酯、1，8- 二异氰酰基辛烷，或1，4- 二异氰酰基丁烷-1，4- 二酮，以及所述化学式( 表示的化合物是C4F9OCH3或C6F13OCH3。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述溶剂包含由化学式(6)表示的卤代链状碳酸酯、由化学式(7)表示的卤代环状碳酸酯、由化学式(8) 化学式(10)表示的不饱和碳键环状碳酸酯、磺酸内酯和酸酐中的至少一种，条件是不包含化学式(1)和化学式(2) 示出的砜类化合物；
7.根据权利要求6所述的二次电池，其中，所述不饱和碳键环状碳酸酯是碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯或亚甲基碳酸亚乙所述卤代链状碳酸酯是一氟甲基甲基碳酸酯或二(一氟甲基)碳酸酯； 所述卤代环状碳酸酯是4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮或4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮；所述磺酸内酯是丙磺酸内酯或丙烯磺酸内酯；以及所述酸酐是琥珀酸酐、戊二酸酐、马来酸酐或邻苯二酸酐。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电解质盐包含六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)和由化学式(11) 化学式(16)表示的化合物中的至少一种，
9.根据权利要求8所述的二次电池，其中，所述化学式(11)表示的化合物为化学式 (11-1) 化学式(11-6)表示的化合物，所述化学式(1 表示的化合物是化学式(12-1) 化学式(12-8)表示的化合物，以及所述化学式(1 表示的化合物是化学式(13-1)表示的化合物，
10.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述负极含有以下材料作为负极活性物质碳材料、锂金属(Li)、或能够插入和脱出电极反应物并且含有金属元素和类金属元素中的至少一种作为构成元素的材料。
11.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述负极包含含有硅(Si)和锡(Sn)中的至少一种作为构成元素的材料作为负极活性物质。
12.根据权利要求11所述的二次电池，其中，所述含有硅和锡中的至少一种作为构成元素的材料是硅单质或含有锡、钴(Co)和碳(C)作为构成元素的物质，在该物质中，碳的含量为9. 9质量％以上且四.7质量％以下，锡和钴的比率(Co/(Sn+Co))是20质量％以上且70质量％以下，并且通过X射线衍射得到的衍射峰的半宽度为1. 0度以上。
13.电解质，其包含溶剂和电解质盐，其中，所述溶剂包含由化学式(1)和化学式( 表示的砜类化合物中的至少一种，以及琥珀腈、1，6_ 二氰基己烷、1，2，3-丙三甲腈、7，7，8，8_四氰基对苯二醌二甲烷以及由化学式(3) 化学式( 表示的化合物中的至少一种；
全文摘要
本发明提供了具有改进的循环特性的二次电池。二次电池包含正极(21)、负极(22)和电解液。提供在正极(21)和负极(22)之间的隔板(23)浸渍在电解液中。电解液包含溶剂和电解质盐。溶剂包含具有二磺酸酐基团(-S(＝O)2-O-S(＝O)2-)的环状化合物和琥珀腈。相比较溶剂不包含具有二磺酸酐基团(-S(＝O)2-O-S(＝O)2-)的环状化合物和琥珀腈两者的情况或溶剂包含它们中任意一种的情况，电解液的化学稳定性得到了改进。即使重复进行充电和放电，电解液的分解也得到了抑制。
文档编号H01M4/38GK102356499SQ20108001226
公开日2012年2月15日 申请日期2010年3月18日 优先权日2009年3月25日
发明者井原将之, 早川裕子, 窪田忠彦 申请人:索尼公司