电解液、及电池制造技术

本发明专利技术的课题是，现有技术中期望实现安全性更优异的电解液。解决手段是一种电解液，含有非水溶剂和碱金属盐，所述碱金属盐含有碱金属阳离子和阴离子，所述碱金属盐溶解在所述非水溶剂中，所述非水溶剂含有全氟聚醚，所述全氟聚醚的重均分子量为350以上且低于760。以及一种电池，具备前述电解液、正极和负极，所述正极含有能进行所述碱金属阳离子的吸藏及释放的正极活性物质，所述负极含有能进行所述碱金属阳离子的吸藏及释放的负极活性物质。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及电池用的电解液、及使用其的电池。
技术介绍
专利文献1中公开有一种使用对常温熔盐电解质添加全氟聚醚的电解液的锂离子电池。专利文献1中公开了对常温熔盐电解质以0.2％以上且5％以下的比例添加全氟聚醚。现有技术文献专利文献专利文献1：(日本)特开2006-269374号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在现有技术中，期望实现安全性更优异的电解液。用于解决课题的手段本公开的一个实施方式的电解液含有非水溶剂和碱金属盐，所述碱金属盐含有碱金属阳离子和阴离子，所述碱金属盐溶解于所述非水溶剂，所述非水溶剂含有全氟聚醚，所述全氟聚醚的重均分子量为350以上且低于760。专利技术效果根据本公开，可以实现安全性更优异的电解液。附图说明图1是示出实施方式2的电池的一例的示意性截面图。附图标记说明11 正极集电体12 正极合剂层13 正极14 负极集电体15 负极合剂层16 负极17 隔膜18 外壳具体实施方式以下，对本公开的实施方式进行说明。首先，以下对本专利技术者的关注点进行说明。全氟聚醚及具有全氟聚醚骨架的分子对非水电解液的相溶性低。因此，存在全氟聚醚或具有全氟聚醚骨架的分子相对于非水电解液的添加比例被限制在窄的范围的课题。例如，专利文献1中，全氟聚醚被限制在5％以下的添加比例。这样，当相对于非水电解液添加一定比例以上(例如5％以上)的全氟聚醚时，两者不能均匀地混合。其结果，存在不能发挥作为电解液的性能的问题。基于以上的关注点，本专利技术者创作出本公开的构成。(实施方式1)实施方式1的电解液含有非水溶剂和碱金属盐。碱金属盐含有碱金属阳离子和阴离子。碱金属盐溶解于非水溶剂。非水溶剂含有全氟聚醚。全氟聚醚的重均分子量为350以上且低于760。根据以上的构成，即使电解液含有碱金属盐，非水溶剂也不会相分离。因此，可以将全氟聚醚以任意的比例且以更多的比例与非水溶剂混合。即，可以将大量的全氟聚醚均匀地混合到非水溶剂中。由此，例如可以实现作为电解液的功能，并且进一步提高阻燃性能。这样，可以实现安全性更优异的非水电解液。作为阻燃溶剂的全氟聚醚由于氟原子具有大的电负性，所以因电子振动小而导致极性小。因此，全氟聚醚使盐溶解的能力弱。因此，全氟聚醚不能溶解现有非水电解液中使用的那样的大量的盐。另外，其极性小也会导致与一般的极性大的有机溶剂的相溶性差。即，不能进入极性大且分子间力大的有机溶剂分子间。因此，无法将全氟聚醚和有机溶剂均匀地混合。即，从物质的内部能量的观点来看，可以认为，与均一地相溶的状态相比，分相的状态的内部能量处于稳定状态。极性有机溶剂通过源自其极性的分子间力稳定化，与此同样，在全氟聚醚中，由于氟原子彼此的亲和性高、或者伴随分子链的增大而分子间力增加，从而能量稳定化。如实施方式1的非水电解液，将全氟聚醚的分子量的最大值限制在760。由此，可以限制全氟聚醚分子彼此的分子间力，减小分相带来的能量稳定化的影响。实施方式1的非水电解液中使用的全氟聚醚在分子内含有多个醚氧，且所有的烷基碳上的氢原子被氟原子取代。例如，实施方式1的全氟聚醚可以是CF3-O-(CF2-CF(CF3)-O)p-(CF2-O)q-CF3或CF3-O-(C3F6-O)p-(CF2-O)q-CF3等。实施方式1的非水电解液例如可用于锂二次电池。因此，如果考虑锂二次电池的一般的使用温度，则优选全氟聚醚的沸点为60℃以上。即，为实现该沸点，优选全氟聚醚的重均分子量为350以上。如果重均分子量增大，则粘度上升。因此，从上述的分子间力增大的问题考虑，重均分子量优选为小于760。以上例示的全氟聚醚分子的化学式中的重复单元数即“p”及“q”，优选以化合物的重均分子量成为大致350以上760以下的方式选择。另外，可以是嵌段共聚物，也可以是无规共聚物。全氟聚醚可以是单一的化合物。或者，全氟聚醚也可以是2种以上的具有不同的取代基的化合物。或者，全氟聚醚也可以是取代基相同且为结构异构体的2种以上的化合物。在此，重均分子量(Mw)是指通过各分子的分子量与各分子的重量相乘后再全部相加所得的值除以其总重量而求得的分子量。实验上，可通过被称作凝胶渗析色谱法(Gel Permeation Chromatography：GPC)的测定求出。这是基于分子尺寸的差进行分离的液体色谱法的一种，是测定高分子物质的分子量分布及平均分子量分布的方法。另外，通过对该装置并用光散射检测器，可以获得高分子物质的绝对分子量分布及重均分子量或旋转半径等信息。全氟聚醚可以通过例如使用全氟烯烃的光氧化的反应、全氟烷烃的环氧化物的阴离子聚合反应等公知的反应合成。另外，通过这些反应合成的生成物根据反应的进行程度而聚合度(即生成物的分子量)有偏差。但是，可以通过精密蒸馏乃至于柱纯化来获得所希望分子量的生成物。另外，在实施方式1的电解液中，全氟聚醚的重均分子量可以为430以上且低于760。另外，在实施方式1的电解液中，全氟聚醚相对于非水溶剂的体积比例可以为10％以上75％以下。另外，在实施方式1的电解液中，非水溶剂可以含有选自磷酸酯及甘醇二醚衍生物中的至少一种。另外，在实施方式1的电解液中，非水溶剂可以含有由磷酸酯构成的组。此时，磷酸酯可以含有下式(1)所示的化合物。在此，R1～R3分别独立地表示芳香族基或不饱和脂肪族基或饱和脂肪族基。另外，该芳香族基及该不饱和脂肪族基及该饱和脂肪族基可以含有卤素原子或氮原子或氧原子或硫原子或硅原子。该不饱和脂肪族基及该饱和脂肪族基为直链状或环状。根据以上的构成，可以充分溶解碱金属。而且，具有高的离子传导性。而且，可以实现耐氧化性优异的电解液。由此，可有助于可以发挥4V级的高电压的活性物质的充放电反应。如上，在实施方式1中，可使用作为非质子性极性溶剂的氟代磷酸酯。磷酸酯溶剂具有由磷原子P和氧O构成的键偶极矩大的P-O双键。因此，对碱金属阳离子相互作用强，可以溶解碱金属盐。此外，上述式(1)中的取代基R1～R3也可以是饱和脂肪族基。此时，与碳原子键合的原子可以全部是氢原子、或选自氢原子和氟原子中的任一种。该构成在电化学稳定性的方面、及对碱金属阳离子的相互作用强的方面优异。另外，在实施方式1的电解液中，R1～R3可以是三氟乙基。如上，由于含有氟原子，从而能够有助于可以发挥高电压的活性物质的充放电反应。通过使极性溶剂含有氟原子，能够提高与全氟聚醚分子的亲和性。因此，能够增大均匀相溶带来的能量稳定化的影响。另外，在实施方式1的电解液中，非水溶剂也可以含有由甘醇二醚衍生物构成的组。此时，甘醇二醚衍生物可以含有下式(2)表示的化合物。在此，R4～R5分别独立地表示芳香族基或不饱和脂肪族基或饱和脂肪族基。该芳香族基及该不饱和脂肪族基及该饱和脂肪族基可以含有卤素原子或氮原子或氧原子或硫原子或硅原子。该不饱和脂肪族基及该饱和脂肪族基也可以是直链状或环状。X1～X4也可以分别独立地为氢原子或卤素原子中的任一种。n可以是1～5的整数。根据以上的构成，可以充分溶解碱金属。而且，具有高的离子传导性。而且，可以实现耐氧化性优异的电解液。由此，能够有助于可发挥4V级的高电压的活性物质的充放电反应。如上，在实施方式1中，可使用表示乙二醇二醚类的、作为非质子性溶剂的甘醇二醚衍生物。甘醇二醚衍生物具有多个由碳C和氧O构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解液，含有非水溶剂和碱金属盐，所述碱金属盐含有碱金属阳离子和阴离子，所述碱金属盐溶解在所述非水溶剂中，所述非水溶剂含有全氟聚醚，所述全氟聚醚的重均分子量为350以上且低于760。

【技术特征摘要】
2015.05.25 JP 2015-1050571.一种电解液，含有非水溶剂和碱金属盐，所述碱金属盐含有碱金属阳离子和阴离子，所述碱金属盐溶解在所述非水溶剂中，所述非水溶剂含有全氟聚醚，所述全氟聚醚的重均分子量为350以上且低于760。2.根据权利要求1所述的电解液，所述全氟聚醚的重均分子量为430以上且低于760。3.根据权利要求1所述的电解液，所述全氟聚醚相对于所述非水溶剂的体积比例为10％以上且75％以下。4.根据权利要求1所述的电解液，所述非水溶剂含有选自磷酸酯及甘醇二醚衍生物中的至少一种。5.根据权利要求4所述的电解液，所述非水溶剂含有由磷酸酯构成的组，所述磷酸酯含有下式(1)所示的化合物，其中，R1～R3分别独立地表示芳香族基或不饱和脂肪族基或饱和脂肪族基，所述芳香族基及所述不饱和脂肪族基及所述饱和脂肪族基含有卤素原子或氮原子或氧原子或硫原子或硅原子，所述不饱和脂肪族基及所述饱和脂肪族基为直链状或环状。6.根据权利要求5所述的电解液，所述R1～R3为三氟乙基。7.根据权利要求4所述的电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木扩哲，北条伸彦，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP