专利名称：非水电解质、非水电解质电池和使用该电池的电池组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种非水电解质和使用其的非水电解质电池，特别地，本发明涉及一种能够抑制负荷特性的降低的非水电解质以及使用其的非水电解质电池。并且，本发明涉及各自使用这种非水电解质电池的电池组、电子设备、电动车辆、电力存储装置和电力系统。
背景技术：
近年来，诸如摄像机、数码相机、移动电话和膝上型个人计算机的便携式电子设备已经被广泛普及，并且强烈要求实现它们的小型化、轻量化以及长寿命。伴随此，促进了作为电源的电池，尤其是轻量化且由其可获得高能量密度的二次电池的开发。
发明内容
尤其是，利用锂离子的嵌入和脱嵌用于充电和放电反应的锂离子二次电池、利用锂金属的沉积和溶解的锂金属二次电池等非常期待。这是因为与铅电池和镍镉电池相比，可获得高能量密度。现在，锂离子二次电池或锂金属二次电池的每单位体积能量密度非常高，并且使用可燃的有机溶剂作为非水电解质。在使用有机溶剂的非水电解质二次电池中，安全性确保是最重要的问题之一，并且尤其是，过充电保护是重要的。例如，在镍镉电池中，如果在过充电时充电电压增加，则由于充电能量被包含在电解液中的水的化学反应消耗，过充电防止系统起作用。另一方面，在作为非水系统的锂二次电池中，由于充电能量没有被水的化学反应消耗，因此需要作为其替代品的不同系统。作为非水电解质电池中的过充电防止系统，提出了用于利用化学反应的方法以及利用电子电路的方法。从实际使用的观点来看，主要采用后者。然而，在利用电子电路的方法中，不仅成本高，而且在产品设计方面还存在各种限制。于是，在非水电解质电池中，促进了防止利用电化学反应的过充电的技术的开发。尤其是，作为用于化学过充电保护的手段之一，尝试了用于将合适的氧化还原试剂(reagent)加入到电解液中的方法。根据该方法，在氧化还原试剂的反应的可逆性良好的情况下，存在在电池内往复的用于消耗过充电电流的保护系统。使用这种氧化还原试剂的实例包括在专利文献I (日本专利号351201)中描述的方法。专利文献I描述了具有氟酯/醚和甲硅烷基基团的芳族化合物的使用。专利文献2 (JP-T-2010-521050)描述了硝基氧化合物的使用。专利文献3 (JP-T-2009-527096)描述了三苯基胺化合物的使用。专利文献4 (JP-T-2009-514149)描述了碳酸亚乙烯酯或磺内酯和苯甲醚基化合物的组合的使用。专利文献5 (JP-T-2008-541041)描述了 N-氧化物化合物的使用。专利文献6 (JP-T-2007-531972)描述了包括芳族化合物的成环化合物(cyclable compound)的使用。专利文献7 (JP-T-2007-531970)描述了包括多个串联连接的可再充电的锂离子单电池(cel I)的电池，每个单电池包括含氧化还原试剂的电解质。
发明内容
然而，本发明的发明人将在前述专利文献中描述的氧化还原试剂用于实际的锂离子电池，并且作为结果，已经注意到，通过电化学反应的充电终止电压的抑制和用于使待产生的放电容量均一化的效果是不充分的。以这种方式，如果用于抑制充电电压的增加的效果不充分，则在过充电时电池电压(cell voltage)增加。电池电压的增加引起过多的锂从正极中提取并且金属锂沉积(析出)到负极上。显然的是，当电池在高温气氛下暴露在这种状态下时，电池内部的构成材料引起反应，导致负荷特性的降低，诸如放电容量的降低。因此，期望提供一种非水电解质和非水电解质电池，其中甚至在显示过充电状态的情况下，也很难引起负荷特性的降低，以及均使用所述非水电解质电池的电池组(电池包，battery pack),电子设备，电动车辆，电力存储装置(electricity storageapparatus)以及电力系统。本发明的一个实施方式的非水电解质包括非水溶剂、电解质盐、能够在规定的电位下发生氧化还原反应的过充电控制剂(overcharge controlling agent)、以及选自以下化合物(I)至(10)中的至少一种。化合物(I)Li [PFmlRl l6_ml]在该式中，Rll表示全氟烷基基团或全氟芳基基团；并且ml表示O至6的整数。化合物(2)LiN(S02R21)2在该式中，R21表不全氣烧基基团、全氣芳基基团、或齒素基团。化合物(3)Li [BFm3R314_m3]在该式中，R31表示全氟烷基基团或全氟芳基基团；并且m3表示O至4的整数。化合物(4)
权利要求
1.一种非水电解质,包括 非水电解液，所述非水电解液包含 非水溶剂， 电解质盐， 能够在规定的电位下发生氧化还原反应的过充电控制剂，以及 选自以下化合物(I)至(10)中的至少一种化合物 化合物(I) Li [PFmlRl l6_ml] 其中， Rll表示全氟烷基基团或全氟芳基基团；并且ml表示O至6的整数， 化合物(2)LiN(S02R21)2 其中， R21表示全氟烷基基团、全氟芳基基团、或卤素基团， 化合物(3) Li [BFm3R314_m3] 其中， R31表示全氟烷基基团或全氟芳基基团；并且m3表示O至4的整数，
2.根据权利要求I所述的非水电解质，其中，相对于所述过充电控制剂，选自所述化合物(I)至(10)中的至少一种的混合量为O. 001质量％以上且不大于30质量％。
3.根据权利要求I所述的非水电解质，其中，所述过充电控制剂是选自以下过充电控制剂(I)至(12)中的至少一种 过充电控制剂(I)
4.根据权利要求3所述的非水电解质，其中，相对于所述非水电解液，所述过充电控制剂的混合量为O. I质量％以上且不大于50质量％。
5.根据权利要求I所述的非水电解质，其中，所述非水溶剂包含由以下式(I)至(3)表示的不饱和碳键环状碳酸酯中的至少一种， 式(I)
6.根据权利要求I所述的非水电解质，其中，所述非水溶剂包含由下式(4)表示的卤代链状碳酸酯和由下式(5 )表示的卤代环状碳酸酯中的至少一种， 式(4)
7.一种非水电解质电池，包括 包括正极和负极的电极组，和 包括非水电解液的非水电解质，其中 所述非水电解液包含 非水溶剂， 电解质盐， 能够在规定的电位下发生氧化还原反应的过充电控制剂，和 选自以下化合物(I)至(10)中的至少一种化合物 化合物(I) Li [PFmlRl16-J11] 其中， Rll表示全氟烷基基团或全氟芳基基团；并且ml表示O至6的整数， 化合物(2)LiN(S02R21)2 其中， R21表示全氟烷基基团、全氟芳基基团、或卤素基团， 化合物(3) Li [BFm3R314_m3] 其中， R31表示全氟烷基基团或全氟芳基基团；并且m3表示O至4的整数， 化合物(4)
8.根据权利要求7所述的非水电解质电池，其中，相对于所述过充电控制剂，选自所述化合物(I)至(10)中的至少ー种的混合量为O. 001质量％以上且不大于30质量％。
9.根据权利要求7所述的非水电解质电池，其中，所述过充电控制剂是选自以下过充电控制剂(I)至(12)中的至少ー种 过充电控制剂(I)
10.根据权利要求9所述的非水电解质电池，其中，相对于所述非水电解液，所述过充电控制剂的混合量为O. I质量％以上且不大于50质量％。
11.ー种电池组，包括 根据权利要求7所述的非水电解质电池， 用于控制所述非水电解质电池的控制部件，以及 用于容纳所述非水电解质电池的包装。
12.—种电子设备,包括 根据权利要求7所述的非水电解质电池，并且 从所述非水电解质电池接收电カ供应。
13.—种电动车辆,包括 根据权利要求7所述的非水电解质电池， 转换装置，从所述非水电解质电池接收电カ供应并且将其转换成车辆的驱动力，以及 控制装置，用于基于关于所述非水电解质电池的信息进行关于车辆控制的信息处理。
14.ー种电カ存储装置，包括根据权利要求7所述的非水电解质电池，并且 将电カ供应至待连接至所述非水电解质电池的电子设备。
15.根据权利要求14所述的电カ存储装置，包括 电カ信息控制装置，用于通过网络相对于其他设备来传输和接收信号，并且 基于所述电カ信息控制装置所接收的信息进行所述非水电解质电池的充电和放电控制。
16.ー种电カ系统，用于从根据权利要求7所述的非水电解质电池接收电カ供应，或者将电カ从发电装置或电カ网供应至所述非水电解质电池。
全文摘要
本发明提供了一种非水电解质、非水电解质电池和使用该电池的电池组。该非水电解质电池包括非水电解液，该非水电解液包含非水溶剂、电解质盐、能够在规定的电位下发生氧化还原反应的过充电控制剂以及选自化合物(1)至(10)的至少一种。
文档编号H01M10/0567GK102820484SQ20121017995
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月1日 优先权日2011年6月8日
发明者早川裕子, 洼田忠彦 申请人:索尼公司