提供一种非水电解液，使得其在用于锂离子电池时，即使经受反复的充电/放电循环，也可以延长锂离子电池的寿命。一种非水电解电解液，由上述化学式(1)示出的锂盐、上述化学式(2)示出的化合物中的至少一种第一添加剂和上述化学式(3)示出的化合物中的至少一种第二添加剂混合制备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种非水电解液。本专利技术的非水电解液最适合用于锂二次电池。
技术介绍
原电池和二次电池包括一个或多个电化学电池。因为锂的高还原能力、锂元素的低分子量以及高输出密度，所以许多电池包括锂。锂阳离子的小尺寸及高迁移率使得在二次电池中可以快速再充电。这些优点使得锂二次电池成为便携式电话、膝上型电脑以及其他这样的便携式电子设备的理想选择。最近，还开发了用于混合电动汽车市场的较大的锂电池。因为元素锂的高还原能力和低分子量，所以锂二次电池优于现存的原电池和二次电池技术，并且显著改善了输出密度。锂二次电池是一种包括金属锂作为阴极的电池。也有电池包括锂离子宿体(host)材料作为阴极而被称为锂离子电池。二次电池是一种往往经历多次充电和放电循环的电池。锂阳离子的小尺寸和高迁移率使得能快速的再充电。这些优点使得锂二次电池成为便携式电话、膝上型电脑以及其他这样的便携式电子设备的理想选择。最近，还打算开发用于混合汽车市场的较大的锂离子电池。在电池充电和放电的可逆性中遇到的主要问题是这些对于电解液成分(盐和溶剂)在变化状况下的反应性。在过去，发现在初始充电阶段期间，所有的电解液盐和溶剂在阴极的某些区域中还原。该还原反应形成导电钝化层或被称为固体电解质中间相的膜，也就是SEI层。尽管如此，还原反应在充电/放电循环中继续，阴极的可逆能力最终会消失。上述提到的在混合电动汽车的使用中的一个特殊问题是使锂离子电池的寿命尽可能的长。抑制在电池中的“不受欢迎的”反应始终是非常重要的。如上述提及的，常见锂离子电池的寿命随着反复的充电/放电循环而趋于变短。在美国专利公开号2007/0048605A1(在这里引作参考，并对应于日本公开专利2007-87938)和日本公开专利2006-202745中描述了常规电池的例子。本专利技术的目的是解决上述提及的在现有技术中的缺点，并提供一种非水电解液，其使得在用于锂离子电池中时，即使是经受反复充电/放电循环，也可以延长锂离子电池的寿命。本专利技术的另一个目的是提供一种锂离子电池，其即使是在经受反复的充电/放电循环，也可以实现更长的寿命。
技术实现思路
作为深入研究的结果，本专利技术者发现将具有特殊结构的两种类型的添加剂和具有特殊结构的锂盐混合，对达到上述目标非常有效。本专利技术的非水电解液是基于上述认识的。更具体的，其特征在于包括：一种非水溶剂，一种由下面的化学式(1)示出的锂盐Li2B12HxF12-x (1)-->(其中x为从0到3的整数)，由下述化学式(2)示出的化合物中的至少一种第一添加剂(其中，X和Y各自独立为H、CH3、乙烯基基团或F)，(其中，X和Y各自独立为H、CH3、乙烯基基团或F)，以及由下述化学式(3)示出的化合物中的至少一种第二添加剂(其中，Y为O，X为H或OH，n为0-5的整数)。如上所述，本专利技术提供一种非水电解液，其使得在用于锂离子电池中时，即使经受反复的充电/放电循环，也能延长锂离子电池的寿命。本专利技术也提供一种即使经受反复的充电/放电循环时，也能保持实现更长寿命的锂离子电池。本专利技术也提供一种即使经受反复的充电/放电循环，也能保持较高的放电能力的锂离子电池。附图说明图1为示出了本专利技术的锂离子电池结构的一个实施例的示意性斜视图。-->图2为在工作实施例中得到的测量结果的曲线图。图3为在工作实施例中得到的测量结果的曲线图。图4为在工作实施例中得到的测量结果的曲线图。图5为示出了本专利技术的锂离子电池结构的一个实施例的示意性横截面图。图6为示出了在产品实施例5中得到的IR分布的曲线图。具体实施方式下面将更具体的阐述本专利技术，作为需要可参照附图。下文中表示比率的术语“部分”及“％”在没有其他特殊说明的情况下，都是基于重量的(然而，溶剂组分在没有特殊说明的情况下都是基于“体积”的)。(电解液)本专利技术的电解液包括至少一种非水溶剂、具有特殊结构的锂盐和两类具有特殊结构的添加剂。(锂盐)作为可以用于本专利技术的锂盐，构成本专利技术的电解液盐的锂盐的例子为由下述化学式(1)示出的锂氟硼酸盐Li2B12HxF12-x (1)(其中x为从0到3的整数)(优选的锂盐的实施例)尤其，上述化学式(1)中示出的化合物中优选x＝0的化合物，因为它们具有高抗氧化性(即，长寿命)。(第一添加剂)本专利技术中的第一添加剂为下述化学式(2)示出的化合物中的至少一种添加剂(其中，X和Y各自独立为H、CH3、乙烯基基团或F)(合适的第一添加剂)从电池性能的角度看，上面提及的第一添加剂之中的下述化合物尤其适合使用。例如，选自亚乙烯基碳酸酯(VC)、乙烯基亚乙基碳酸酯(VEC)、二甲基亚乙烯基碳酸酯(DMVC)以及氟化亚乙基碳酸酯(FEC)的至少一种添加剂。从不增加内部电阻的角度来看，这些之中的VC尤其为优选的。(第二添加剂)本专利技术的第二添加剂为下述化学式(3)示出的化合物中的至少一种添加剂：-->(其中，Y为O，X为H或OH，n为0-5的整数)。(合适的第二添加剂)从高温时它们的稳定性的角度看，上面提及的第二添加剂之中的下述化合物尤其适合使用。例如，选自丙磺酸内酯(PS)和羟基丙磺酸内酯(HOPS)的至少一种添加剂。它们之中的PS由于其抑制气体产生的良好能力而尤其为优选。(合适的第一和第二添加剂的组合)下面从平衡电池性能和寿命的角度出发，给出本专利技术的第一和第二添加剂的合适组合的实施例。<第一添加剂> <第二添加剂>碳酸亚乙烯酯(VC) 丙磺酸内酯(PS)氟化亚乙基碳酸酯(FEC) PS(VC+乙烯基亚乙基碳酸酯(VEC)) PS(合适的锂盐、第一和第二添加剂的组合)下面从平衡电池性能和寿命的角度出发，给出本专利技术的锂盐、第一和第二添加剂的合适组合的实施例。<锂盐> <第一添加剂> <第二添加剂>Li2B12F12 VC PSLi2B12F12 VC 羟基丙磺酸内酯(HOPS)Li2B12F12 (VC+VEC) PSLi2B12F12 VC (PS+HOPS)(非水溶剂)可用于本专利技术的非水溶剂(有时候也称为“载体”)没有特殊限定。(非水溶剂的具体实施例)形成电解液的对质子惰性的溶剂或载体的例子包括从碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸二丙酯(DPC)、二(三氟乙基)碳酸酯、二(五氟丙基)碳酸酯、三氟乙基甲基碳酸酯、五氟乙基甲基碳酸酯、七氟丙基甲基碳酸酯、全氟丁基甲基碳酸酯、三氟乙基乙基碳酸酯、五氟乙基乙基碳酸酯、七氟丙基乙基碳酸酯、全氟丁基乙基碳酸酯、以及类似物、氟化低聚物、二甲氧基乙烷、三甘醇二甲醚、四甘醇、二甲醚(DME)、聚乙二醇、砜、以及-->γ-丁内酯(GBL)组成的组中选择的至少一种。该溶剂或载体可包括至少一种类型的离子液体。术语离子液体也指任何一种类型的室温熔融盐。适合的离子液体的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非水电解液，其特征在于包括：非水溶剂，选自下面的化学式(1)示出的锂盐Li2B12HxF12-x (1)其中x为从0到3的整数，选自下述化学式(2)示出的化合物中的至少一种第一添加剂其中，X和Y各自独立为H、CH3、乙烯基基团或F，以及选自下述化学式(3)示出的化合物中的至少一种第二添加剂其中，Y为O，X为H或OH，且n为0到5的整数。
【技术特征摘要】
2008.12.26 JP 2008-3351601.一种非水电解液，其特征在于包括：非水溶剂，选自下面的化学式(1)示出的锂盐Li2B12HxF12-x (1)其中x为从0到3的整数，选自下述化学式(2)示出的化合物中的至少一种第一添加剂其中，X和Y各自独立为H、CH3、乙烯基基团或F，以及选自下述化学式(3)示出的化合物中的至少一种第二添加剂其中，Y为O，X为H或OH，且n为0到5的整数。2.如权利要求1所述的非水电解液，其中上述的第一添加剂为选自亚乙烯基碳酸酯(VC)、乙烯基亚乙基碳酸酯(VEC)、二甲基亚乙烯基碳酸酯(DMVC)、以及氟化亚乙基碳酸酯(FEC)中的至少一种添加剂。3.如权利要求1或2所述的非水电解液，其中上述第二添加剂为选自丙磺酸内酯(PS)和羟基丙磺酸内酯(HOPS)中的至少一种添加剂。4.如权利要求3所述的非水电解液，其中上述第一添加剂为VC，第二添加剂为丙磺酸内酯(PS)。5.如权利要求3所述的非水电解液，其中上述第一添加剂为FEC，第二添加剂为PS。6.如权利要求3所述的非水电解液，其中上述第一添加剂为VC和VEC，第二添加剂为PS。7.如权利要求3所述的非水电解液，其中上述锂盐为Li2B12F12，第一添加剂为VC，第二添加剂为PS。8.如权利要求3所述的非水电解液，其中上述锂盐为Li2B12F12，第一添加剂为VC，第二添加剂为羟基丙磺酸内酯(HOPS)。-->9.如权利要求3所述的非水电解液，其中上述锂盐为Li2B12F12，第一添加剂为VC和VEC，第二添加剂为PS。10.如权利要求3所述的非水电解液，其中上述锂盐为Li2B12F12，第一添加剂为VC，第二添加剂为PS和HOPS。11.一种锂二次电池，至少包括：能吸收和释放上述锂的阴极，能吸收和释放锂的阳极，位于上述阴极和阳极之间的隔板，和位于上述阴极和阳极之间的非水电解液；该锂二次电池的特征在于上述非水电解液为...
【专利技术属性】
技术研发人员：新井寿一，松尾明，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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