非水电解液以及非水电解质电池的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种可提供高容量且保存特性和循环特性优异的电池的非水电解液以及使用该非水电解液制成的非水电解质电池。所述非水电解液的特征在于：(1)含有具有不饱和键的环状碳酸酯类，还含有具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯；(2)含有总碳原子数为7～18的芳香族化合物，还含有具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯；(3)含有碳酸二乙酯，还含有具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯；或者(4)含有选自环状磺酸酯化合物、二磺酸酯化合物、腈化合物和通式(1)表示的化合物中的至少一种化合物，还含有具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯。本发明的特征还在于：(5)所述非水电解液用于充电终止电压为4.3V以上的高电压电池，且含有具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯。
【专利说明】非水电解液以及非水电解质电池
[0001]本申请是申请日为2007年5月31日、申请号为201110138119.1、发明名称为“非水电解液以及非水电解质电池”的申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种非水电解液以及使用该非水电解液的非水电解质电池。
【背景技术】
[0003]在从便携电话、笔记本电脑等所谓的民用电源至汽车用等驱动用车载电源的广泛的用途中，锂二次电池等非水电解质电池正在实用化。但是，近年来对非水电解质电池的高性能化的要求日益高涨，迫切期待改善电池特性。
[0004]用于非水电解质电池的电解液通常主要由电解质和非水溶剂构成。作为非水溶剂的主要成分，可使用:碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯等环状碳酸酯；碳酸二甲酯或碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等链状碳酸酯；Y -丁内酯、Y -戊内酯等环状羧酸酯等。
[0005]另外，为了改善这样的非水电解质电池的负荷特性、循环特性、保存特性等电池特性，对非水溶剂和电解质进行了各种研究。
[0006]专利文献I提出的方案是:为了抑制碳酸二乙酯与锂反应而引起的过充电特性的恶化或放置在高温环境下时的劣化，使用碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯。
[0007]专利文献2提出的方案是:使用非对称链状碳酸酯和具有双键的环状碳酸酯的混合物作为非水溶剂时，具有双键的环状碳酸酯优先与负极反应，在负极表面形成优质的覆盖膜，由此可抑制非对称链状碳酸酯引起的在负极表面上形成非导体覆盖膜，因此，保存特性和循环特性提闻。
[0008]专利文献3提出的方案是:通过在电解液中混合在电池的最大工作电压以上的电池电压下发生聚合的添加剂，提高电池的内部电阻而保护电池；专利文献4提出的方案是:通过在电解液中混合利用以电池的最大工作电压以上的电池电压聚合而使其产生气体和压力的添加剂，使为了过充电保护而设置的内部电切断装置可靠地工作，并公开了作为这些添加剂的联苯、噻吩、呋喃等芳香族化合物。
[0009]专利文献5记载的是:通过使用顺-4，5- 二氟-1，3- 二氧杂戊环_2_酮、反-4，5- 二氟-1，3- 二氧杂戊环-2-酮等含有包含氟基的碳酸亚烷基酯的电解液，可以提供高容量且循环特性优异的锂二次电池。
[0010]专利文献1:日本特开平7-14607号公报
[0011]专利文献2:日本特开平11-185806号公报
[0012]专利文献3:日本特开平9-106835号公报
[0013]专利文献4:日本特开平9-171840号公报
[0014]专利文献5:日本特开2004-319317号公报
【发明内容】
[0015]发明要解决的课题
[0016]但是，近年来对电池的高性能化的要求日益高涨，迫切期待以高维数实现高容量、高温保存特性、循环特性。
[0017]作为高容量化的方法，正在研究在有限的电池体积中装填入尽可能多的活性物质，一般的设计为对电极的活性物质层进行加压而进行高密度化、或极力减少电池内部的活性物质以外所占的体积。但是，容易产生如下问题:对电极的活性物质层进行加压而进行高密度化，使电解液量减少，由此导致不能均匀地使用活性物质，因不均匀的反应而导致一部分锂析出或促进活性物质的劣化，无法得到充分的特性，使用了专利文献I~5中记载的电解液的非水电解质二次电池，在兼备循环特性和高温保存特性这一点上，还不能令人满
意
[0018]另外，从提高能量密度的目的出发，正在进行充电至超过4.2V的高电压以提高电池的工作电压的尝试。但是，还存在充电电压越高，电池特性的劣化越显著的问题。
[0019]解决课题的方法
[0020]本发明人等为了实现上述目的而反复进行了各种研究，结果发现，通过使特定的电解液中含有具有特定结构的化合物，可以解决上述课题，以至完成了本发明。
[0021 ] 即，下面表示本发明的要旨。
[0022](I) 一种非水电解液， 其包含电解质和溶解该电解质的非水溶剂，其中，该非水电解液含有具有不饱和键的环状碳酸酯类，还含有具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯。
[0023](2) 一种非水电解液，其包含电解质和溶解该电解质的非水溶剂，其中，该非水电解液含有总碳原子数为7~18的芳香族化合物，还含有具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯。
[0024](3) 一种非水电解液，其包含电解质和溶解该电解质的非水溶剂，其中，该非水溶剂含有碳酸二乙酯，还含有具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯。
[0025](4) 一种非水电解液，其包含电解质和溶解该电解质的非水溶剂，其中，该非水电解液含有选自环状磺酸酯化合物、二磺酸酯化合物、腈化合物和下述通式(I)表示的化合物中的至少一种化合物，还含有具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯。
[0026][化学式I]
[0027]
【权利要求】
1.一种非水电解液，其包含电解质和溶解该电解质的非水溶剂，其中，该非水电解液用于充电终止电压为4.3V以上的高电压电池，且含有具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯。
2.权利要求1所述的非水电解液，其中，非水电解液含有具有不饱和键的环状碳酸酯类。
3.权利要求1所述的非水电解液，其中，非水电解液含有总碳原子数为7~18的芳香族化合物。
4.权利要求1所述的非水电解液，其中，非水电解液含有碳酸二乙酯。
5.权利要求1~4中任一项所述的非水电解液，其中，非水电解液含有选自环状磺酸酯化合物、二磺酸酯化合物、腈化合物和下述通式(I)表示的化合物中的至少一种化合物，
6.一种非水电解液，其包含电解质和溶解该电解质的非水溶剂，其中，该非水电解液含有总碳原子数为7~18的芳香族化合物，还含有具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯。
7.权利要求6所述的非水电解液，其中，芳香族化合物的总碳原子数为10~18。
8.权利要求6所述的非水电解液，其中，芳香族化合物是选自联苯、烷基联苯、三联苯、三联苯的部分氢化物、环己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯、二苯醚和二苯并呋喃中的至少一种化合物。
9.权利要求6所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯是具有2个以上氟原子的氟代碳酸亚乙酯。
10.权利要求7所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯是具有2个以上氟原子的氟代碳酸亚乙酯。
11.权利要求8所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯是具有2个以上氟原子的氟代碳酸亚乙酯。
12.权利要求6~11中任一项所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯是选自顺_4，5- 二氟-1，3- 二氧杂戊环-2-酮、反-4，5- 二氟-1，3- 二氧杂戊环-2-酮和4，4- 二氟-1，3- 二氧杂戊环-2-酮中的至少一种化合物。
13.权利要求6~11中任一项所述的非水电解液，其中，非水电解液中的总碳原子数为7~18的芳香族化合物的比例为0.001重量％~5重量％。
14.权利要求12所述的非水电解液，其中，非水电解液中的总碳原子数为7~18的芳香族化合物的比例为0.001重量％~5重量％。
15.权利要求6~11中任一项所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯在非水电解液中所占的比例为0.0Ol~10重量％。
16.权利要求12所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯在非水电解液中所占的比例为0.001~10重量％。
17.权利要求13所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯在非水电解液中所占的比例为0.001~10重量％。
18.权利要求14所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯在非水电解液中所占的比例为0.001~10重量％。
19.权利要求6~11中任一项所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯在非水电解液中所占的比例为0.01~4重量％。
20.权利要求12所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯在非水电解液中所占的比例为0.01~4重量％。
21.权利要求13所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯在非水电解液中所占的比例为0.01~4重量％。
22.权利要求14所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯在非水电解液中所占的比例为0.01~4重量％。
23.权利要求15所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯在非水电解液中所占的比例为0.01~4重量％。
24.权利要求16所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯在非水电解液中所占的比例为0.01~4重量％。
25.权利要求17所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯在非水电解液中所占的比例为0.01~4重量％。
26.权利要求18所述的非水电解液，其中，具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯在非水电解液中所占的比例为0.01~4重量％。
27.一种非水电解质二次电池，其含有能够吸留/放出锂离子的负极和正极，并含有非水电解液，其中，该非水电解液为权利要求1~26中任一项所述的非水电解液。
28.权利要求27所述的非水电解质二次电池，其中，负极含有碳质材料以及能够吸留和放出锂的金属化合物中的至少一种。
29.权利要求27所述的非水电解质二次电池，其中，正极包含锂过渡金属复合氧化物材料。
【文档编号】H01M10/36GK103647108SQ201410001082
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2007年5月31日 优先权日:2006年6月2日
【发明者】古田土稔, 木下信一 申请人:三菱化学株式会社