电解液制造技术

技术编号:19398340 阅读:70 留言:0更新日期:2018-11-10 05:26
一种电解液,包含:锂盐;以及作为含有第1杂元素的有机溶剂的碳酸二甲酯及作为含有第2杂元素的有机溶剂的碳酸甲乙酯和/或碳酸二乙酯,上述含有第1杂元素的有机溶剂和上述含有第2杂元素的有机溶剂的总摩尔相对于上述锂盐的摩尔比Y满足5≤Y≤8,将上述含有第2杂元素的有机溶剂相对于上述含有第1杂元素的有机溶剂和上述含有第2杂元素的有机溶剂的总摩尔的摩尔比设为X时,该摩尔比X和上述摩尔比Y满足下述的不等式:Y≤AX+B(其中,1.8≤A≤3.4、3.5≤B≤4.9)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电解液
本专利技术涉及二次电池等蓄电装置中使用的电解液。
技术介绍
一般,二次电池等蓄电装置具备作为主要构成要素的正极、负极和电解液。并且,在电解液中以适当的浓度范围添加有适当的电解质。例如,一般在锂离子二次电池的电解液中添加有作为电解质的LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、CF3SO3Li、(CF3SO2)2NLi等锂盐,在此,电解液中的锂盐的浓度一般大体上为1mol/L。在电解液所使用的有机溶剂中,为了使电解质合适地溶解,一般将碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等环状碳酸酯以约30体积%以上混合使用。实际上,专利文献1公开了一种锂离子二次电池,其采用的是使用包含33体积%的碳酸亚乙酯的混合有机溶剂并且以1mol/L的浓度包含LiPF6的电解液。另外,专利文献2公开了一种锂离子二次电池,其采用的是使用包含66体积%的碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯的混合有机溶剂并且以1mol/L的浓度包含(CF3SO2)2NLi的电解液。另外,为了提高二次电池的性能,广泛进行了对包含锂盐的电解液加入各种添加剂的研究。例如,专利文献3记载了一种对使用包含30体积%的碳酸亚乙酯的混合有机溶剂并且以1mol/L的浓度包含LiPF6的电解液加入少量特定的添加剂而得到的电解液,并公开了使用该电解液的锂离子二次电池。另外,专利文献4也记载了一种对使用包含30体积%的碳酸亚乙酯的混合有机溶剂并且以1mol/L的浓度包含LiPF6的溶液加入少量苯基缩水甘油醚而得到的电解液,并公开了使用该电解液的锂离子二次电池。如专利文献1~4记载的那样,以往,在锂离子二次电池所使用的电解液中,使用以约30体积%以上含有碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等相对介电常数和偶极矩高的有机溶剂的混合有机溶剂并且以大体1mol/L的浓度包含锂盐是技术常识。并且,如专利文献3~4记载的那样,一般是关注与锂盐不同的添加剂来进行电解液的改善研究。与现有的本领域技术人员的关注点不同,本专利技术的专利技术人关注以高浓度包含金属盐且金属盐和有机溶剂以新的状态存在的电解液来进行研究,将其结果报告在专利文献5中。而且,本专利技术的专利技术人发现,相对于特定的金属盐以摩尔比3~5包含特定的有机溶剂的电解液是合适的,并且将其结果报告在专利文献6中。现有技术文献专利文献专利文献1:特开2013-149477号公报专利文献2:特开2013-134922号公报专利文献3:特开2013-145724号公报专利文献4:特开2013-137873号公报专利文献5:国际公开第2015/045389号专利文献6:国际公开第2016/063468号
技术实现思路
专利技术要解决的问题首先,工业界已要求能在各种环境下使用的高性能的锂离子二次电池。并且,为了提供高性能的锂离子二次电池而广泛进行了其构成要素的研究。本专利技术是鉴于相关情况而完成的,其目的之一在于提供表现出优异的离子传导率的电解液。另外,其目的之一在于提供在低温环境下也能合适地进行动作的电解液。而且,其目的之一在于提供表现出优异的输入输出和耐久特性的锂离子二次电池。用于解决问题的方案本专利技术的专利技术人一边反复进行大量的试错一边进行了深入研究,发现了表现出与在专利文献6中报告的摩尔比3~5的电解液的离子传导率为相同程度或者比其更高的离子传导率的电解液。而且,在本专利技术的专利技术人推进使用多种有机溶剂的电解液的研究时,关于该电解液在低温下的性质,本专利技术的专利技术人发现了有机溶剂相对于电解质的摩尔比与多种有机溶剂的混合摩尔比表现出线性的关系。基于这些发现,本专利技术的专利技术人完成了本专利技术。本专利技术的电解液是包含锂盐和含有杂元素的有机溶剂的电解液,其特征在于,上述含有杂元素的有机溶剂相对于上述锂盐的摩尔比Y满足5≤Y≤8。本专利技术的电解液的一个优选方式是包含锂盐和含有杂元素的有机溶剂的电解液,其特征在于,上述含有杂元素的有机溶剂相对于上述锂盐的摩尔比Y满足5≤Y≤8,上述含有杂元素的有机溶剂包含含有第1杂元素的有机溶剂和含有第2杂元素的有机溶剂,将含有第2杂元素的有机溶剂相对于含有第1杂元素的有机溶剂和含有第2杂元素的有机溶剂的总摩尔的摩尔比设为X时,该摩尔比X和上述摩尔比Y满足下述的不等式,Y≤AX+B(其中,1.8≤A≤3.4、3.5≤B≤4.9)。专利技术效果本专利技术的电解液表现出合适的离子传导率。另外,本专利技术的电解液的一个优选方式在低温下也不易凝固,能作为锂离子二次电池的电解液合适地发挥功能。附图说明图1是示出评价例1的结果的坐标图。图2是标示出表6-10和表6-11的结果的坐标图。图3是标示出表6-14的结果的坐标图。图4是标示出表6-16和表6-17的结果的坐标图。图5是标示出表6-20的结果的坐标图。图6是示出对于实施例A-1的半电池的电位(3.1V~4.2V)与响应电流的关系的坐标图。图7是示出对于实施例A-1的半电池的电位(3.1V~4.6V)与响应电流的关系的坐标图。图8是示出对于实施例A-2的半电池的电位(3.1V~4.2V)与响应电流的关系的坐标图。图9是示出对于实施例A-2的半电池的电位(3.1V~4.6V)与响应电流的关系的坐标图。图10是示出对于实施例B-1的半电池的电位(3.1V~4.2V)与响应电流的关系的坐标图。图11是示出对于实施例B-1的半电池的电位(3.1V~4.6V)与响应电流的关系的坐标图。图12是示出对于实施例B-2的半电池的电位(3.1V~4.2V)与响应电流的关系的坐标图。图13是示出对于实施例B-2的半电池的电位(3.1V~4.6V)与响应电流的关系的坐标图。图14是示出对于实施例C-1的半电池的电位(3.1V~4.2V)与响应电流的关系的坐标图。图15是示出对于实施例C-1的半电池的电位(3.1V~4.6V)与响应电流的关系的坐标图。图16是示出对于实施例C-2的半电池的电位(3.1V~4.2V)与响应电流的关系的坐标图。图17是示出对于实施例C-2的半电池的电位(3.1V~4.6V)与响应电流的关系的坐标图。具体实施方式以下对用于实施本专利技术的实施方式进行说明。此外,只要没有特别指明,则本说明书记载的数值范围“a~b”将下限a和上限b包含于其范围。并且,通过包含这些上限值和下限值以及在实施例中列出的数值并将它们任意组合而能构成数值范围。而且,能将从数值范围内任意选择的数值设为上限、下限的数值。本专利技术的电解液是包含锂盐和含有杂元素的有机溶剂的电解液,其特征在于,上述有机溶剂相对于上述锂盐的摩尔比Y满足5≤Y≤8。锂盐能举例示出用以下的通式(1)表示的化合物(以下,称为“酰亚胺盐”)、LiXO4、LiAsX6、LiPX6、LiBX4、LiB(C2O4)2。在此,X分别独立地指卤素或者CN。X从F、Cl、Br、I或者CN中适当地选择即可。作为LiXO4、LiAsX6、LiPX6、LiBX4的一个优选方式,能分别例示出LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiBFy(CN)z(其中,y为0~3的整数,z为1~4的整数,满足y+z=4)。(R1X1)(R2SO2)NLi通式(1)(R1是从氢、卤素、也可以用取代基取代的烷基、也可以用取代基取代的环烷基、也可以用取代基取代的不饱和烷基、也可以用取代基取代的不饱和环烷基、也可以用取代基取代的芳族基、也可本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种电解液,其特征在于,包含:锂盐;以及作为含有第1杂元素的有机溶剂的碳酸二甲酯及作为含有第2杂元素的有机溶剂的碳酸甲乙酯和/或碳酸二乙酯,上述含有第1杂元素的有机溶剂和上述含有第2杂元素的有机溶剂的总摩尔相对于上述锂盐的摩尔比Y满足5≤Y≤8,将上述含有第2杂元素的有机溶剂相对于上述含有第1杂元素的有机溶剂和上述含有第2杂元素的有机溶剂的总摩尔的摩尔比设为X时,该摩尔比X和上述摩尔比Y满足下述的不等式:Y≤AX+B(其中,1.8≤A≤3.4,3.5≤B≤4.9)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.26 JP 2016-0361431.一种电解液,其特征在于,包含:锂盐;以及作为含有第1杂元素的有机溶剂的碳酸二甲酯及作为含有第2杂元素的有机溶剂的碳酸甲乙酯和/或碳酸二乙酯,上述含有第1杂元素的有机溶剂和上述含有第2杂元素的有机溶剂的总摩尔相对于上述锂盐的摩尔比Y满足5≤Y≤8,将上述含有第2杂元素的有机溶剂相对于上述含有第1杂元素的有机溶剂和上述含有第2杂元素的有机溶剂的总摩尔的摩尔比设为X时,该摩尔比X和上述摩尔比Y满足下述的不等式:Y≤AX+B(其中,1.8≤A≤3.4,3.5≤B≤4.9)。2.根据权利要求1所述的电解液,上述摩尔比Y满足5≤Y≤6。3.根据权利要求1或2所述的电解液,上述摩尔比X和上述摩尔比Y满足下述的不等式:Y≤AX+B(其中,2.1≤A≤2.9、3.9≤B≤4.6)。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电解液,上述锂盐以50质量%以上或者50摩尔%以上包含用下述通式(1)表示的锂盐:(R1X1)(R2SO2)NLi通式(1)(R1是从氢、卤素、也可以用取代基取代的烷基、也可以用取代基取代的环烷基、也可以用取代基取代的不饱和烷基、也可以用取代基取代的不饱和环烷基、也可以用取代基取代的芳族基、也可以用取代基取代的杂环基、也可以用取代基取代的烷氧基、也可以用取代基取代的不饱和烷氧基、也可以用取代基取代的硫代烷氧基、也可以用取代基取代的不饱和硫代烷氧基、CN、SCN、OCN中选出的,R2是从氢、卤素、也可以用取代基取代的烷基、也可以用取代基取代的环烷基、也可以用取代基取代的不饱和烷基、也可以用取代基取代的不饱和环烷基、也可以用取代基取代的芳族基、也可以用取代基取代的杂环基、也可以用取代基取代的烷氧基、也可以用取代基取代的不饱和烷氧基、也可以用取代基取代的硫代烷氧基、也可以用取代基取代的不饱和硫代烷氧基、CN、SCN、OCN中选出的,另外,R1和R2也可以相互结合而形成环,X1是从SO2、C=O、C=S、RaP=O、RbP=S、S=O、Si=O中选出的,Ra、Rb是分别独立地从氢、卤素、也可以用取代基取代的烷基、也可以用取代基取代的环烷基、也可以用取代基取代的不饱和烷基、也可以用取代基取代的不饱和环烷基、也可以用取代基取代的芳族基、也可以用取代基取代的杂环基、也可以用取代基取代的烷氧基、也可以用取代基取代的不饱和烷氧基、也可以用取代基取代的硫代烷氧基、也可以用取代基取代的不饱和硫代烷氧基、OH、SH、CN、SCN、OCN中选出的,另外,Ra、Rb也可以与R1或者R2结合而形成环)。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员:长谷川雄纪河合智之
申请(专利权)人:国立大学法人东京大学
类型:发明
国别省市:日本,JP

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