专利名称：锂二次电池及其电解液、电动工具、电动车和电力储存系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包含非水溶剂的用于锂二次电池的电解液、一种利用该电解液的锂二次电池、一种利用该用于锂二次电池的电解液和该锂二次电池的电动工具、一种利用该用于锂二次电池的电解液和该锂二次电池的电动车、以及一种利用该用于锂二次电池的电解液和该锂二次电池的电力储存系统(electric power storage system)。
背景技术：
近年来，由便携式终端等代表的小型电子装置已被广泛使用，并且强烈要求减小它们的尺寸和重量以及实现它们的长寿命。相应地，作为用于小型电子装置的电源，已经开发了电池，尤其是，能够提供高能量密度的小型且重量轻的二次电池。近年来，已经考虑将这样的二次电池不仅应用于前述小型电子装置，而且应用于由电动车等代表的大型电子装置。特别地，利用锂反应作为充放电反应的锂二次电池具有广阔前景，因为这样的锂二次电池能够提供比铅电池和镍镉电池更高的能量密度。锂二次电池包括利用锂离子的嵌入和脱嵌的锂离子二次电池以及利用锂金属的沉淀和溶解的锂金属二次电池。二次电池包括正极、负极和电解液。电解液包含非水溶剂和电解质盐。充当用于充放电反应的介质的电解液很大程度地影响二次电池的性能。因此，对电解液的组成已经进行了各种研究。具体地，为了改善循环特性、安全性等，作为电解质盐，使用了具有路易斯酸性配体(路易斯酸配体，Lewis acidic ligand)的锂盐如双(三氟硼烷)咪唑锂(lithium bis(trifluoroborane)imidazolide)、双(三氟硼烷)苯并咪唑锂、双(三氟硼烷)二甲基氨基锂(lithium bis (trif luoroborane) dimethylamide)和三(三氟硼烷)三唑锂(例如， 参见日本未审查专利申请公开No. 2005-536832和美国专利公开No. 2003/0108800)。为了改善负载特性、储存特性等，作为非水溶剂，使用了 1，3- 二甲基-2-咪唑啉酮或1，3- 二丙基-2-咪唑啉酮(例如，参见，日本未审查专利申请公开No. 11-273728和2004-014248)
发明内容
这些年来，开发了电子装置的高性能和多功能。因此，二次电池趋于被频繁充电和放电。相应地，希望进一步改善二次电池的性能，尤其是进一步改善二次电池的循环特性、 储存特性和负载特性。鉴于前述缺陷，在本发明中，期望提供一种用于能够获得优异循环特性、优异储存特性和优异负载特性的锂二次电池的电解液、一种锂二次电池、一种电动工具、一种电动车和一种电力储存系统。根据本发明的一个实施方式，提供了一种用于锂二次电池的电解液，其包含非水溶剂、锂离子(Li+)、由式1 5表示的有机阴离子中的至少一种、以及具有氟和长周期周期表中第13族至第15族的元素作为(构成)元素的无机阴离子中的至少一种。而且，根据本
12发明的ー个实施方式，提供了ー种锂ニ次电池，其包括正极、负极和电解液，其中电解液的 组成类似于前述用于本发明实施方式的锂ニ次电池的电解液的组成。而且，根据本发明的 ー个实施方式，提供了安装锂ニ次电池的ー种电动エ具、ー种电动车和ー种电カ储存系统， 其中锂ニ次电池的结构类似于前述本发明实施方式的锂ニ次电池。式 权利要求
1. 一种锂二次电池，包括 正极； 负极；以及电解液，其中，所述电解液包含非水溶剂、锂离子(Li+)、由式1至式5表示的有机阴离子中的至 -种以及具有氟和长周期元素周期表中第13族至第15族的元素作为构成元素的无机阴离子中的至少一种， 式1
2.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述路易斯酸性配体是BF3、B(OCH3)3> B(C6H5)3、B(C6F5)3或8(00^&)2)3，并且所述无机阴离子是六氟磷酸盐离子(PF6_)或四氟硼酸盐离子(BF4_)。
3.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述有机基团是碳数为1以上10以下的烃基或碳数为1以上10以下的卤代烃基。
4.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述式1中所示的有机阴离子是由式 (1-1)至式(1-17)表示的阴离子中的至少一种，所述式2中所示的有机阴离子是由式和式(2-2)表示的阴离子中的至少一种， 所述式3中所示的有机阴离子是由式(3-1)和式(3-2)表示的阴离子中的至少一种， 所述式4中所示的有机阴离子是由式和式(4-2)表示的阴离子中的至少一种，以及所述式5中所示的有机阴离子是由式(5-1)至式(5-6)表示的阴离子中的至少一种， 式(1-1)至式(5-6)
5.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，每Imol所述无机阴离子，所述有机阴离子以0. OOlmol以上0. 5mol以下的比率包含在所述电解液中。
6.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述负极包含作为负极活性物质的碳材料、锂金属(Li)、或能够嵌入和脱嵌锂离子并且具有金属元素和准金属元素中的至少一种作为构成元素的材料。
7.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述负极包含作为负极活性物质的具有硅(Si)和锡(Sn)中的至少一种作为构成元素的材料。
8.一种用于锂二次电池的电解液，包含 非水溶剂；锂离子；由式1至式5表示的有机阴离子中的至少一种；以及具有氟和长周期元素周期表中第13族至第15族的元素作为构成元素的无机阴离子中的至少一种，式1
9. 一种电动工具，安装包括正极、负极和电解液的锂二次电池并且利用所述锂二次电池作为电源进行运转，其中，所述电解液包含非水溶剂、锂离子、由式1至式5表示的有机阴离子中的至少一种以及具有氟和长周期元素周期表中第13族至第15族的元素作为构成元素的无机阴离子中的至少一种， 式1
10. 一种电动汽车，安装包括正极、负极和电解液的锂二次电池并且利用所述锂二次电池作为电源进行运转，其中，所述电解液包含非水溶剂、锂离子、由式1至式5表示的有机阴离子中的至少一种以及具有氟和长周期元素周期表中第13族至第15族的元素作为构成元素的无机阴离子中的至少一种， 式1
11. 一种电力储存系统，安装包括正极、负极和电解液的锂二次电池并且利用所述锂二次电池作为电力储存源，其中，所述电解液包含非水溶剂、锂离子、由式1至式5表示的有机阴离子中的至少一种以及具有氟和长周期元素周期表中第13族至第15族的元素作为构成元素的无机阴离子中的至少一种，
全文摘要
本发明涉及锂二次电池及其电解液、电动工具、电动车和电力储存系统。更具体地，提供了一种能够获得优异循环特性、优异储存特性和优异负载特性的锂二次电池。该锂二次电池包括正极、负极和电解液。电解液包含非水溶剂、锂离子、具有路易斯酸性配体的含氮有机阴离子中的至少一种以及具有氟和长元素周期表中第13族至第15族的元素作为构成元素的无机阴离子中的至少一种。
文档编号H01M10/0525GK102195082SQ20111004693
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月25日 优先权日2010年3月5日
发明者井原将之, 洼田忠彦 申请人:索尼公司