二次电池和电解液的制作方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种二次电池，所述二次电池即使在高温环境中仍具有优异的循环性能并且即使在高温环境中使用时电阻增大仍小。本发明的例示性实施方式为一种二次电池，其具有正极、负极以及电解液；其中，所述电解液包含由预定化学式表示的链状氟代砜化合物。
【专利说明】二次电池和电解液
【技术领域】
[0001]本发明的例示性实施方式涉及二次电池和用于其的二次电池用电解液，并且特别涉及锂离子二次电池和用于其的锂离子二次电池用电解液。
【背景技术】
[0002]随着笔记本电脑、移动电话、电动车辆等的市场的快速扩大，期待具有高能量密度的二次电池。获得具有高能量密度的二次电池的方法的实例包括使用具有大容量的负极材料的方法，以及使用具有优异的稳定性的非水电解液的方法。
[0003]关于负极材料，例如如专利文献I?3中所公开的，已经尝试使用硅或氧化硅作为负极活性物质。专利文献I公开了使用氧化硅或硅酸盐作为二次电池的负极活性物质。专利文献2公开了具有活性物质层的二次电池用负极，所述活性物质层含有能够吸藏和放出锂离子的碳材料粒子、能够与锂形成合金的金属粒子、以及能够吸藏和放出锂离子的氧化物粒子。专利文献3公开了通过用碳涂布粒子表面而形成的二次电池用负极材料，所述粒子具有硅微晶体分散于硅化合物中的结构。专利文献2和专利文献3中所述的负极活性物质具有缓和整个负极的体积变化的效果。
[0004]关于电解液，例如如专利文献4?6中所公开的，已经尝试使用除常规非水电解液以外还含有其他化合物的电解液。
[0005]专利文献4公开了使用含有不对称非环状砜和链状酯化合物的电解质。
[0006]专利文献5和专利文献6公开了使用含有氟代醚的非水电解液。
[0007]专利文献7在实施例中公开了含有含氟醚、含氟酯和含氟碳酸酯中的任何化合物的电解液。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开平6-325765号公报
[0011]专利文献2:日本特开2003-123740号公报
[0012]专利文献3:日本特开2004-47404号公报
[0013]专利文献4:日本特开2000-21447号公报
[0014]专利文献5:日本特开平11-26015号公报
[0015]专利文献6:日本特开2010-123287号公报
[0016]专利文献7:日本特开2008-192504号公报
【发明内容】
[0017]发明要解决的问题
[0018]如上文所提及的，已关于负极活性物质或电解液进行了研究。在二次电池领域中，存在特别是在高温环境中将其充放电时循环特性劣化的问题，并且期望可以解决所述问题的技术的开发。另外，在高温环境中容易发生使用期间的电阻变化，特别是电阻增大。当电池电阻增大时，会出现一些问题如由快速充电功能的劣化代表的输入-输出性能劣化、以及由发热造成的能量损失增加。
[0019]另外，期待二次电池在重复充放电时的体积增加小。
[0020]因此，本发明的例示性实施方式的目的在于提供一种二次电池，所述二次电池即使在高温环境中仍具有优异的循环特性、即使在高温环境中使用时电阻增大仍小、并且抑制了体积增加。
[0021]解决问题的手段
[0022]本发明的例示性实施方式之一是:
[0023]一种二次电池，其具有正极、负极和电解液；
[0024]其中，所述电解液包含由下式(I)表示的链状氟代砜化合物:
[0025]
【权利要求】
1.一种二次电池，其具有正极、包含负极活性物质的负极以及电解液； 其中，所述电解液包含由下式(1)表示的链状氟代砜化合物:
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，R1和R2中的至少一个为氟取代的烷基。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，R1和R2各自独立地为氟取代的烷基。
4.根据权利要求2所述的二次电池，其中，R1和R2中的一个为碳数为1-6的氟取代的烷基，并且另一个为可以被芳基取代的碳数为I?6的烷基或者可以被烷基取代的碳数为6?10的芳基。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的二次电池，其中，所述电解液还包含由下式(2)表示的链状氟代醚化合物:
Ra-O-Rb ⑵ 式(2)中，Ra和Rb各自独立地表示烷基或氟取代的烷基，并且Ra和Rb中的至少一个为氣取代的烷基。
6.根据权利要求5所述的二次电池，其中，所述链状氟代醚化合物由下式(3)表示；
H- (CX1X2-CX3X4) -CH2O-CX5X6-CX7X8-H (3) 式(3)中，η为1、2、3或4，并且X1?X8各自独立地为氟原子或氢原子，条件是X1-X4中的至少一个为氟原子并且X5-X8中的至少一个为氟原子。
7.根据权利要求5或6所述的二次电池，其中，所述电解液还包含碳酸酯化合物。
8.根据权利要求8所述的二次电池， 其中，相对于所述链状氟代砜化合物、所述链状氟代醚化合物和溶剂的总量，所述链状氟代砜化合物的含量为I体积％-15体积％ ； 其中，相对于所述链状氟代砜化合物、所述链状氟代醚化合物和溶剂的总量，所述链状氟代醚化合物的含量为10体积％-35体积％ ;并且 其中，相对于所述链状氟代砜化合物、所述链状氟代醚化合物和溶剂的总量，所述碳酸酯化合物的含量为30体积％-89体积％。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的二次电池，其中，所述负极活性物质包含能够与锂形成合金的金属(a)。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其中，所述金属(a)为硅。
11.根据权利要求9或10所述的二次电池，其中，所述负极活性物质还包含能够吸藏和放出锂离子的金属氧化物(b)以及能够吸藏和放出锂离子的碳材料(C)。
12.根据权利要求11所述的二次电池，其中，所述金属(a)为硅，并且所述金属氧化物(b)为氧化硅。
13.根据权利要求12所述的二次电池，其中，所述氧化硅的至少一部分具有无定形结构，并且所述硅的至少一部分分散于所述氧化硅中。
14.根据权利要求1?13中任一项所述的二次电池，其中，所述负极包含粘合剂，并且所述粘合剂为聚酰亚胺或聚酰胺-酰亚胺。
15.根据权利要求1?14中任一项所述的二次电池，其具有堆叠层压结构。
16.根据权利要求15所述的二次电池，其中，所述包装体为铝层压膜。
17.一种二次电池用电解液，其包含由下式(I)表示的链状氟代砜化合物:
18.根据权利要求17所述的二次电池用电解液，其中，R1和R2中的至少一个为氟取代的烧基。
19.根据权利要求18所述的二次电池用电解液，其中，R1和R2各自独立地为氟取代的烧基。
20.根据权利要求18所述的二次电池用电解液，其中，R1和R2中的一个为碳数为I?6的氟取代的烷基，并且另一个为可以被芳基取代的碳数为I?6的烷基或者可以被烷基取代的碳数为6?10的芳基。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的二次电池用电解液，其中，所述电解液还包含由下式(2)表示的链状氟代醚化合物:
Ra-O-Rb ⑵ 式(2)中，Ra和Rb各自独立地表示烷基或氟取代的烷基，并且Ra和Rb中的至少一个为氣取代的烧基。
22.根据权利要求21所述的二次电池用电解液，其中，所述链状氟代醚化合物由下式(3)表示；
H- (CX1X2-CX3X4) -CH2O-CX5X6-CX7X8-H (3) 式(3)中，η为1、2、3或4，并且X1?X8各自独立地为氟原子或氢原子，条件是X1?X4中的至少一个为氟原子并且X5?X8中的至少一个为氟原子。
23.根据权利要求21或22所述的二次电池用电解液，其中，所述电解液还包含碳酸酯化合物。
24.根据权利要求23所述的二次电池用电解液， 其中，相对于所述链状氟代砜化合物、所述链状氟代醚化合物和溶剂的总量，所述链状氟代砜化合物的含量为1体积％?15体积％ ； 其中，相对于所述链状氟代砜化合物、所述链状氟代醚化合物和溶剂的总量，所述链状氟代醚化合物的含量为10体积％?35体积％ ;并且 其中，相对于所述链状氟代砜化合物、所述链状氟代醚化合物和溶剂的总量，所述碳酸酯化合物的含量为30体积％?89体积％。
【文档编号】H01M10/0569GK103443991SQ201180069587
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2011年9月27日 优先权日:2011年3月28日
【发明者】川崎大辅, 志村健一, 桥诘洋子 申请人:日本电气株式会社