电解液和二次电池制造技术

本发明专利技术涉及电解液和包含所述电解液的二次电池，所述电解液包含以特定式表示的环状二羧酸酯。根据本发明专利技术，能够提供包含能够改善二次电池的特性的添加剂的电解液和包含所述电解液的二次电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电解液和包含所述电解液的二次电池。特别地，通过使用特定的非水电解液，提供非水电解液二次电池，优选具有优异的循环特性的锂离子二次电池。
技术介绍
随着笔记本式计算机、便携式电话、电动车辆等的市场的快速发展，需要具有优异性能的二次电池，并且开发了包含各种添加剂以改善二次电池的性能的电解液。专利文献1公开了一种非水电解液，所述非水电解液包含支持盐、非水溶剂和一元羧酸酯化合物。专利文献2公开了一种非水电解质组合物，所述非水电解质组合物包含支持盐、非水溶剂和链状脂肪族饱和二羧酸酯化合物。专利文献3公开了一种电解液，所述电解液包含溶剂、支持盐、具有至少两个酮基(-C(＝O)-)的环状化合物如马来酸酐、四氢呋喃-2,4-二酮和琥珀酸酐。专利文献4公开了包含以预定式表示的链状的分支二羧酸酯的电解液。专利文献5公开了一种电解液，所述电解液包含具有至少一个氧羰基的六元至九元环状有机化合物如丙交酯。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平9-147910号公报专利文献2：日本特开平8-96849号公报专利文献3：日本特开平5-82168号公报专利文献4：日本特开2002-075439号公报专利文献5：日本特开2005-222947号公报
技术实现思路
技术问题在专利文献1～5中，公开了为了改善二次电池的性能而包含各种添加剂的电解液，但尚未获得充分的电池特性。本申请的专利技术是鉴于这些情况而完成的，且本申请的专利技术的目的是提供一种具有优异循环寿命的锂二次电池。本专利技术涉及一种二次电池用电解液，其包含：非水溶剂；和选自由以下式(1)表示的化合物和以下式(2)表示的化合物构成的组中的至少一种化合物；和包含所述电解液的二次电池。其中，在式(1)中，R1和R2各自独立地表示单键或可以具有分支的取代或未取代的具有1～5个碳原子的亚烷基，条件是R1和R2两者不同时表示单键，并且在R1和R2中包含的碳原子中，构成环的全部碳原子都各自与至少一个氢原子键合，其中，在式(2)中，R3和R4各自独立地表示单键或可以具有分支的取代或未取代的具有1～5个碳原子的亚烷基，条件是R3和R4两者不同时表示单键且R3和R4是不同的基团。专利技术的有益效果根据本专利技术，能够得到在循环试验中具有高容量保持率的优异的锂二次电池。附图说明图1为本专利技术一个实施方案的二次电池的示意剖视图。图2为显示堆叠层压型二次电池的电极堆叠体的结构的示意剖视图。图3为显示膜包装电池的基本结构的分解透视图。图4为示意性显示图3中的电池的横截面的剖视图。具体实施方式[1]非水电解液本申请专利技术的二次电池用电解液包含非水溶剂、选自由以下式(1)表示的化合物和以下式(2)表示的化合物构成的组中的至少一种化合物，此外，优选电解质被溶于非水溶剂中。在此，在本说明书中，以式(1)表示的化合物可以简称为化合物(1)或环状二羧酸酯化合物(1)，且以式(2)表示的化合物可以简称为化合物(2)或环状二羧酸酯化合物(2)。其中，在式(1)中，R1和R2各自独立地表示单键或可以具有分支的取代或未取代的具有1～5个碳原子的亚烷基，条件是R1和R2两者不同时表示单键，并且在R1和R2中包含的碳原子中，构成环的全部碳原子都各自与至少一个氢原子键合，其中，在式(2)中，R3和R4各自独立地表示单键或可以具有分支的取代或未取代的具有1～5个碳原子的亚烷基，条件是R3和R4两者不同时表示单键且R3和R4是不同的基团。非水电解液中包含的环状二羧酸酯(具有2个-C(＝O)O-键的环状化合物)在充放电反应期间通过电化学氧化还原反应而分解，以在电极活性物质的表面上形成膜，从而能够抑制电解液和支持盐的分解。据认为，这对于实现锂离子二次电池的更长寿命是有效的。本专利技术人更详细地深入研究了包含含二羧酸酯的非水电解液的锂离子二次电池。结果，本专利技术人发现，当使用包含以式(1)或式(2)表示的环状二羧酸酯的非水电解液时，锂离子二次电池的特性显著改善，实现了本专利技术。如上所述，在本实施方案中，非水电解液包含在分子中具有两个-C(＝O)O-键的环状二羧酸酯化合物作为添加剂。据认为，环状二羧酸酯化合物在分子中具有两个-C(＝O)O-键，且由此对负极的亲和性得到改善并且容易被吸附。另外，当化合物分解而形成膜时，膜具有高的离子导电性和低的电阻。此外，所述化合物具有环结构并因此在分解期间能够进行开环并在负极上聚合，并且即使伴随充放电而发生活性物质的膨胀和收缩，所述化合物仍不易从活性物质的表面脱落，由此所述化合物能够形成稳定的膜。下面将对以式(1)表示的化合物进行说明。其中，在式(1)中，R1和R2各自独立地表示单键或可以具有分支的取代或未取代的具有1～5个碳原子的亚烷基，条件是R1和R2两者不同时表示单键，并且在R1和R2中包含的碳原子中，构成环的全部碳原子都各自与至少一个氢原子键合。在式(1)中，R1和R2各自独立地表示单键或取代或未取代的具有1～5个碳原子的亚烷基，条件是R1和R2两者不同时表示单键，并且在R1和R2中包含的碳原子中，构成环的全部碳原子都各自与至少一个氢原子键合。在式(1)中，亚烷基可以是直链或支链。在直链的情况下，亚烷基由-(CH2)n-(n为1～5的整数)表示并且优选由-(CH2)n-(n为1～3的整数)表示。具有支链的亚烷基是以-(CH2)n-(n为1～4的整数)表示的亚烷基的至少一个氢原子被烷基取代的亚烷基，并且在R1和R2中包含的碳原子中，构成化合物(1)的环的全部碳原子都各自与至少一个氢原子键合(即，其不包含季碳原子)。本专利技术人发现，当使用其中在R1和R2中包含的碳原子中，构成环的全部碳原子都各自与至少一个氢原子键合的化合物时，改善了锂离子二次电池的循环特性。据认为，其原因在于，在R1和R2中包含的碳原子中，构成环的全部碳原子都各自与至少一个氢原子键合，由此与使用具有未与氢原子键合的碳原子(即具有季碳原子)的化合物相比，改善了在电极活性物质的表面上的成膜能力，并且增强了延长锂离子二次电池的寿命的效果。式(1)中的具有支链的亚烷基的实例包括CH(CmH2m+1)-(m为1～4的整数)、-CH2-CH(CH3)-、-CH2-CH(C2H5)-、-CH2-CH(C3H7)-、-CH(CH3)-CH(CH3)-、-CH(CH3)CH2CH2-、-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH[CH(CH3)2]-和-CH[C(CH3)3]-，且优选-CH(CmH2m+1)-(m为1～4的整数)、-CH2-CH(CH3)-、-CH(CH3)-CH(CH3)-、-CH(CH3)CH2CH2-和-CH(CH3)CH2CH2CH2-。另外，R1和R2可以各自独立地具有取代基，取代基的实例可以包括：卤素原子如氟原子、氯原子、溴原子等，并且优选为氟原子。R1或R2例如为具有氟原子的氟代亚烷基时，所述氟代亚烷基是指亚烷基的至少1个氢原子被氟原子取代且全部氢原子都可以被氟原子取代，并且氟原子的取代位置和取代数是任意的。在式(1)中，R1优选为单键或直链亚烷基，优选为单键、亚甲基或亚乙基，更优选为单键。R2优选为直链亚烷基或分支亚烷基。在直链亚烷基的情况下，优选为-(CH2)n-(n为1～3的整数)且更优选为亚乙基。在分支亚烷基的情况下，优选具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池用电解液，其包含：非水溶剂；和选自由以下式(1)表示的化合物和以下式(2)表示的化合物构成的组中的至少一种化合物，其中，在式(1)中，R1和R2各自独立地表示单键或可以具有分支的取代或未取代的具有1～5个碳原子的亚烷基，条件是R1和R2两者不同时表示单键，并且在R1和R2中包含的碳原子中，构成环的全部碳原子都各自与至少一个氢原子键合，其中，在式(2)中，R3和R4各自独立地表示单键或可以具有分支的取代或未取代的具有1～5个碳原子的亚烷基，条件是R3和R4两者不同时表示单键且R3和R4是不同的基团。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.16 JP 2014-1237061.一种二次电池用电解液，其包含：非水溶剂；和选自由以下式(1)表示的化合物和以下式(2)表示的化合物构成的组中的至少一种化合物，其中，在式(1)中，R1和R2各自独立地表示单键或可以具有分支的取代或未取代的具有1～5个碳原子的亚烷基，条件是R1和R2两者不同时表示单键，并且在R1和R2中包含的碳原子中，构成环的全部碳原子都各自与至少一个氢原子键合，其中，在式(2)中，R3和R4各自独立地表示单键或可以具有分支的取代或未取代的具有1～5个碳原子的亚烷基，条件是R3和R4两者不同时表示单键且R3和R4是不同的基团。2.根据权利要求1所述的二次电池用电解液，其中，所述以式(2)表示的化合物包含以下式(3)表示的化合物：其中在式(3)中，R5表示氢原子或者取代或未取代的具有1～4个碳原子的烷基。3.根据权利要求1或2所述的二次电池用电解液，其中，所述以式(1)表示的化合物包含以下式(4)表示的化合物：其中在式(4)中，R6表示可以具有分支的取代或未取代的具有1～5个碳原子的亚烷基。4.根据权利要求1～3中任一项所述的二次电池用电解液，其中，所述以式(1)表示的化合物包含以下式(6)表示的六元环化合物：其中在式(6)中，R7表示氢原子或可以具有分支的取代或未取代的具有1～3个碳原子的烷基。5.根据权利要求1～4中任一项所述的二次电池用电解液，其中，所述以式(2)表示的化合物包含以下式(5)表示的化合物：6.根据权利要求1～5中任一项所述的二次电池用电解液，其中，所述以式(1)表示的化合物包含以下式(7)表...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田登，岛贯伊纪子，齐藤信作，石川仁志，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP