二次电池、电解液、电池组、电子装置和电动车辆制造方法及图纸

本发明专利技术提供了二次电池、电解液、电池组、电子装置和电动车辆。提供了一种能够提高循环特性、保存特性和负荷特性的二次电池。该二次电池包括正极(21)、负极(22)和电解液，所述电解液浸渍设置在正极(21)和负极(22)之间的隔膜(23)。电解液包括选自二碳酸酯化合物、二羧酸化合物、二磺酸化合物、单氟磷酸锂和二氟磷酸锂中的至少一种，以及选自氟代磷酸锂、氟代硼酸锂和酰亚胺锂中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
本申请为申请日为2010年12月02日，申请号为201080054468.9，专利技术名称为“二次电池、电解液、电池组、电子装置和电动车辆”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种包含非水溶剂和电解质盐的电解液、使用其的二次电池、使用其的电池组、使用其的电子装置和使用其的电动车辆。
技术介绍
近年来，已经广泛使用由便携式终端等代表的电子装置，并且强烈要求减小它们的尺寸和重量并实现它们的长寿命。因此，作为电源，已经开发了电池，特别是能够提供高能量密度的小且轻量化的二次电池。近来，已经考虑将这种二次电池不仅应用于电子装置而且还应用于诸如电池组的电源、诸如电动汽车的电动车辆等。对于二次电池，已经考虑使用各种元素作为载流子(载体，carrier)(在充放电时进入和离开正极和负极的物质)。特别地，使用锂作为载流子(利用锂反应作为充电和放电反应)的锂二次电池很大程度上是有前景的，由于这种锂二次电池提供比铅电池和镍镉电池更高的能量密度。锂二次电池包括利用锂离子的吸藏和放出的锂离子二次电池以及利用锂金属的析出和溶解的锂金属二次电池。二次电池包括正极、负极和电解液。电解液包含非水溶剂和电解质盐。用作用于充放电反应的媒介(介质)的电解液很大程度上影响二次电池的性能。因此，已经对其组成进行了各种研究。特别地，为了改善高温特性，使用了二碳酸酯化合物、二羧酸化合物或二磺酸化合物(例如，参见专利文献1)。为了通过改善离子传导性来改善耐用年限和性能，使用了四氟烷基硼酸盐或氟烷基磷酸盐(例如，参见专利文献2和3)。为了改善性能，使用了诸如Li[N(SO2F)2]的锂盐(例如，参见专利文献4)。为了改善高温保存特性和循环特性，使用了二氟磷酸锂(lithiumphosphatedifluoride)(例如，参见专利文献5)。而且，为了改善在高温环境中的膨胀特性、初始充放电特性等，使用了螺双内酯化合物(spirodilactonecompound)如1,6-二氧杂螺[4.4]壬烷-2,7-二酮(例如，参见专利文献6至9)。特别地，为了改善循环特性，使用螺环干式化合物(spirodrycompound)或二噁烷化合物作为电极稳定添加剂(例如，参见专利文献10)。为了改善高温保存特性和循环特性，使用了二碳酸酯化合物(例如，参见专利文献11)。在这种情况下，作为其他助剂，使用了四氧杂螺[5,5]十一烷等。现有技术文献专利文献专利文献1：日本未审查专利申请公开号2008-288144专利文献2：日本未审查专利申请公开号2002-308884专利文献3：日本未审查专利申请公开号2003-034692专利文献4：日本未审查专利申请公开(PCT申请的翻译)号2001-519589专利文献5：日本未审查专利申请公开号2008-140767专利文献6：日本未审查专利申请公开号2007-172947专利文献7：日本未审查专利申请公开号11-219725专利文献8：日本未审查专利申请公开号2001-052752专利文献9：日本未审查专利申请公开号2000-353546专利文献10：日本未审查专利申请公开(PCT申请的翻译)号2008-533650专利文献11：日本未审查专利申请公开号2007-005242
技术实现思路
近年来，电子装置的高性能和多功能被日益开发，且其使用频率增加。因此，二次电池倾向于被反复充电和放电。因此，已经期望二次电池的性能的进一步改善，特别地，二次电池的循环特性、保存特性和负荷特性的进一步改善。考虑到上述缺点，本专利技术的一个目的是提供一种能够改善循环特性、保存特性和负荷特性的电解液，使用其的二次电池，使用其的电池组，使用其的电子装置以及使用其的电动车辆。根据本专利技术的电解液用于二次电池，且包括非水溶剂；电解质盐；由式(1)至式(5)表示的化合物中的一种或多种；以及由式(6)至式(8)表示的化合物中的一种或多种。此外，根据本专利技术的二次电池包括正极、负极和电解液。电解液具有与根据本专利技术的上述电解液的组成类似的组成。[化学式1](R1和R3中的每一个是烷基基团、烯基基团、炔基基团、芳基基团、或杂环基团；被芳族烃基团或脂环烃基团取代的烷基基团、烯基基团、或炔基基团；或它们的卤代基团。R2是直链或支链亚烷基基团、亚芳基基团、包括亚芳基基团和亚烷基基团的二价基团、具有2以上至12以下的碳数且包括醚键(-O-)和亚烷基基团的二价基团、或它们的卤代基团。)[化学式2](R4和R6中的每一个是烷基基团、烯基基团、炔基基团、芳基基团或杂环基团；被芳族烃基团或脂环烃基团取代的烷基基团、烯基基团、或炔基基团；或它们的卤代基团。R5是直链或支链亚烷基基团、亚芳基基团、包括亚芳基基团和亚烷基基团的二价基团、具有2以上至12以下的碳数且包括醚键和亚烷基基团的二价基团、或它们的卤代基团。)[化学式3](R7和R9中的每一个是烷基基团、烯基基团、炔基基团、芳基基团或杂环基团；被芳族烃基团或脂环烃基团取代的烷基基团、烯基基团、或炔基基团；或它们的卤代基团。R8是直链或支链亚烷基基团、亚芳基基团、包括亚芳基基团和亚烷基基团的二价基团、具有2以上至12以下的碳数且包括醚键和亚烷基基团的二价基团、或它们的卤代基团。)Li2PFO3…(4)LiPF2O2…(5)Li[PFmR106-m]…(6)(R10是全氟烷基基团或全氟芳基基团。m是0以上至5以下的整数之一。)Li[BFnR114-n]…(7)(R11是全氟烷基基团或全氟芳基基团。n是0以上至3以下的整数之一。)Li[N(SO2F)2]…(8)根据本专利技术的另一种电解液用于二次电池，且包括非水溶剂；电解质盐；由式(9)至式(13)表示的化合物中的一种或多种；以及由式(14)表示的化合物。此外，根据本专利技术的二次电池包括正极、负极和电解液。电解液具有与根据本专利技术的上述电解液的组成类似的组成。[化学式4](R1和R3中的每一个是烷基基团、烯基基团、炔基基团、芳基基团或杂环基团；被芳族烃基团或脂环烃基团取代的烷基基团、烯基基团、或炔基基团；或它们的卤代基团。R2是直链或支链亚烷基基团、亚芳基基团、包括亚芳基基团和亚烷基基团的二价基团、具有2以上至12以下的碳数且包括醚键(-O-)和亚烷基基团的二价基团、或它们的卤代基团。)[化学式5](R4和R6中的每一个是烷基基团、烯基基团、炔基基团、芳基基团或杂环基团；被芳族烃基团或脂环烃基团取代的烷基基团、烯基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池，包括：正极；负极；以及电解液，其中，所述电解液包含非水溶剂、电解质盐、由式(1)至式(5)表示的化合物中的一种或多种、以及由式(6)至式(8)表示的化合物中的一种或多种，[化学式1]R1和R3中的每一个是烷基基团、烯基基团、炔基基团、芳基基团或杂环基团，被芳族烃基团或脂环烃基团取代的烷基基团、烯基基团、或炔基基团，或它们的卤代基团，R2是直链或支链亚烷基基团、亚芳基基团、包括亚芳基基团和亚烷基基团的二价基团、具有2以上至12以下的碳数且包括醚键‑O‑和亚烷基基团的二价基团、或它们的卤代基团，[化学式2]R4和R6中的每一个是烷基基团、烯基基团、炔基基团、芳基基团或杂环基团，被芳族烃基团或脂环烃基团取代的烷基基团、烯基基团、或炔基基团，或它们的卤代基团，R5是直链或支链亚烷基基团、亚芳基基团、包括亚芳基基团和亚烷基基团的二价基团、具有2以上至12以下的碳数且包括醚键和亚烷基基团的二价基团、或它们的卤代基团，[化学式3]R7和R9中的每一个是烷基基团、烯基基团、炔基基团、芳基基团或杂环基团，被芳族烃基团或脂环烃基团取代的烷基基团、烯基基团、或炔基基团，或它们的卤代基团，R8是直链或支链亚烷基基团、亚芳基基团、包括亚芳基基团和亚烷基基团的二价基团、具有2以上至12以下的碳数且包括醚键和亚烷基基团的二价基团、或它们的卤代基团，Li2PFO3…(4)LiPF2O2…(5)Li[PFmR106‑m]…(6)R10是全氟烷基基团或全氟芳基基团，m是0以上至5以下的整数之一，Li[BFnR114‑n]…(7)R11是全氟烷基基团或全氟芳基基团，n是0以上至3以下的整数之一，Li[N(SO2F)2]…(8)。...

【技术特征摘要】
2009.12.07 JP 2009-277634;2009.12.08 JP 2009-278251.一种二次电池，包括：
正极；
负极；以及
电解液，其中，
所述电解液包含非水溶剂、电解质盐、由式(1)至式(5)表示的化合物中的一种或多种、
以及由式(6)至式(8)表示的化合物中的一种或多种，
[化学式1]
R1和R3中的每一个是烷基基团、烯基基团、炔基基团、芳基基团或杂环基团，被芳族烃
基团或脂环烃基团取代的烷基基团、烯基基团、或炔基基团，或它们的卤代基团，R2是直链
或支链亚烷基基团、亚芳基基团、包括亚芳基基团和亚烷基基团的二价基团、具有2以上至
12以下的碳数且包括醚键-O-和亚烷基基团的二价基团、或它们的卤代基团，
[化学式2]
R4和R6中的每一个是烷基基团、烯基基团、炔基基团、芳基基团或杂环基团，被芳族烃
基团或脂环烃基团取代的烷基基团、烯基基团、或炔基基团，或它们的卤代基团，R5是直链
或支链亚烷基基团、亚芳基基团、包括亚芳基基团和亚烷基基团的二价基团、具有2以上至
12以下的碳数且包括醚键和亚烷基基团的二价基团、或它们的卤代基团，
[化学式3]
R7和R9中的每一个是烷基基团、烯基基团、炔基基团、芳基基团或杂环基团，被芳族烃
基团或脂环烃基团取代的烷基基团、烯基基团、或炔基基团，或它们的卤代基团，R8是直链
或支链亚烷基基团、亚芳基基团、包括亚芳基基团和亚烷基基团的二价基团、具有2以上至
12以下的碳数且包括醚键和亚烷基基团的二价基团、或它们的卤代基团，
Li2PFO3…(4)
LiPF2O2…(5)
Li[PFmR106-m]…(6)
R10是全氟烷基基团或全氟芳基基团，m是0以上至5以下的整数之一，
Li[BFnR114-n]…(7)
R11是全氟烷基基团或全氟芳基基团，n是0以上至3以下的整数之一，
Li[N(SO2F)2]…(8)。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述式(1)表示的化合物是式(1-1)至式(1-12)表示的化合物中的一种或多种，
所述式(2)表示的化合物是式(2-1)至式(2-17)表示的化合物中的一种或多种，
所述式(3)表示的化合物是式(3-1)至式(3-9)表示的化合物中的一种或多种，
所述式(6)表示的化合物是Li[PF3(CF3)3]、Li[PF3(C2F5)3]、Li[PF4(C2F5)2]、Li[PF4(CF3)2]、Li[PF4(C3F7)2]、Li[PF5(CF3)]、Li[PF5(C2F5)]、Li[PF5(C3F7)]、Li[PF2(C2F5)4]和Li
[PF2(CF3)4]中的一种或多种，以及
所述式(7)表示的化合物是Li[BF3(CF3)]、Li[BF3(C2F5)]、Li[BF2(CF3)2]、Li[BF(CF3)3]、
Li[B(CF3)4]、Li[BF2(C2F5)2]、Li[BF(C2F5)3]、Li[B(C2F5)4]、Li[BF3(C3F7)]、Li[BF2(C3F7)2]、
Li[BF(C3F7)3]和Li[B(C3F7)4]中的一种或多种，
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述式(1)至所述式(5)中所示的化合物在所述电解液中的含量为0.001wt％以上至
2wt％以下，并且所述式(6)至所述式(8)中所示的化合物在所述电解液中的含量为
0.01wt％以上至0.5wt％以下。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的二次电池，其中，
所述负极包括作为负极活性物质的碳材料、锂金属、或能够吸藏和放出锂离子且具有
金属元素和类金属元素中的一种或多种作为构成元素的材料。
5.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的二次电池，其中，
所述正极包括作为正极材料的具有钴、镍、锰和铁中的一种或两种以上作为过渡金属
元素的化合物。
6.一种二次电池，包括：
正极；
负极；以及
电解液，其中，
所述电解液包含非水溶剂、电解质盐、由式(9)至式(13)表示的化合物中的一种或多
种、以及由式(14)表示的化合物，
R1和R3中的每一个是烷基基团、烯基基团、炔基基团、芳基基团或杂环基团，被芳族烃
基团或脂环烃基团取代的烷基基团、烯基基团、或炔基基团，或它们的卤代基团，R2是直链
或支链亚烷基基团、亚芳基基团、包括亚芳基基团和亚烷基基团的二价基团、具有2以上至
12以下的碳数且包括醚键-O-和亚烷基基团的二价基团、或它们的卤代基团，
R4和R6中的每一个是烷基基团、烯基基团、炔基基团、芳基基团或杂环基团，被芳族烃
基团或脂环烃基团取代的烷基基团、烯基基团、或炔基基团，或它们的卤代基团，R5是直链
或支链亚烷基基团、亚芳基基团、包括亚芳基基团和亚烷基基团的二价基团、具有2以上至
12以下的碳数且包括醚键和亚烷基基团的二价基团、或它们的卤代基团，
R7和R9中的每一个是烷基基团、烯基基团、炔基基团、芳基基团或杂环基团，被芳族烃
基团或脂环烃基团取代的烷基基团、烯基基团、或炔基基团，或它们的卤代基团，R8是直链
或支链亚烷基基团、亚芳基基团、包括亚芳基基团和亚烷基基团的二价基团、具有2以上至
12以下的碳数且包括醚键和亚烷基基团的二价基团、或它们的卤代基团，
Li2PFO3…(12)
LiPF2O2…(13)
R11至R18中的每一个是具有1以上至12以下的碳数的烷基基团，具有2以上至12以下的
碳数的烯基基团，具有2以上至12以下的碳数的炔基基团，具有6以上至18以下的碳数的芳
基基团，具有1以上至12以下的碳数的烷氧基基团，它们的卤代基团，氢基团，或卤素基团，
R11至R18可以彼此键合以形成环结构。
7.根据权利要求6所述的二次电池，其中，
所述式(9)表示的化合物是式(9-1)至式(9-12)表示的化合物中的一种或多种，
所述式(10)表示的化合物是式(10-1)至式(10-17)表示的化合物中的一种或多种，
所述式(11)表示的化合物是式(11-1)至式(11-9)表示的化合物中的一种或多种，以及
所述式(14)表示的化合物是式(14-1)至式(14-10)表示的化合物中的一种或多种，
8.根据权利要求6所述的二次电池，其中，
所述式(9)至所述式(13)中所示的化合物在所述电解液中的含量为0.001wt％以上至
2wt％以下，且所述式(14)中所示的化合物在所述电解液中的含量为0.01wt％以上至5wt％
以下。
9.根据权利要求6至权利要求8中任一项所述的二次电池，其中，
所述负极包括作为负极活性物质的碳材料、锂金...

【专利技术属性】
技术研发人员：井原将之，早川裕子，洼田忠彦，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP