二次电池用电解液和使用其的二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种具有优异的充电和放电效率、良好循环特性和高容量保持率的二次电池。根据本示例性实施方案的二次电池用电解液至少含有非质子溶剂和两种特定的化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本示例性实施方案涉及二次电池用电解液和使用其的二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池具有尺寸小和容量大的特点并且广泛用作用于便携式设备如移动电话和笔记本电脑的电源。近来，也已经研究了锂离子二次电池的在汽车如HEV和EV和大型装置如电力存储装置的应用，并且已经促进了锂离子二次电池的发展。作为在这些用途中的二次电池的循环寿命，需要10年以上的长寿命，但是市场需求甚至更长的寿命。提出了各种方法作为用于解决该问题的方法。专利文献1和2公开了，通过在非水电解液中混合1，3-丙烷磺内酯、碳酸亚乙烯酯等以控制在电极表面形成的被称为表面膜、保护膜、SEI(固体电解质界面)、涂层等的膜(在下文中也作为“表面膜”示出)，提高电池特性，如自放电速率。此外，专利文献3公开了，通过向电解液中加入环磺酸酯，在负极表面上形成了涂层，并且提高了循环寿命。此外，专利文献4公开了，通过向电解液中加入二磺酸化合物，增加了化学稳定性，并且提高了循环寿命。另一方面，为了防止形成电极的物质如活性材料在电解液中的溶解，研究了用于在电极表面上形成涂层的技术。例如，在使用Mn尖晶石作为正极活性材料的二次电池中，从正极溶解的Mn可以沉积在负极上。因此，进行了通过向电解液中加入添加剂来防止活性材料在电解液中的溶解的尝试。例如，非专利文献1公开了，在使用Mn尖晶石作为正极活性材料和双草酸硼酸锂(在下文中作为LiBOB示出)作为电解质的情况下，当检查>在55℃储存一个月后沉积在负极上的Mn的量时，与在使用LiPF6作为电解质的情况下相比，更大幅度地抑制了Mn沉积，并且确认了抑制负极表面上的SEI的电阻增加的效果。但是，与使用其他电解质时相比，使用LiBOB时产生的气体的量更大，并且难以长时间稳定地使用二次电池。针对该问题，专利文献5公开了，通过组合使用二磺酸酯和LiBOB，在电极上形成了这些化合物的稳定的混合涂层，并且可以抑制活性材料在电解液中的溶解和电解液的分解。此外，专利文献5公开了，通过这些化合物的协同作用，有效地抑制了归因于LiBOB的气体产生，并且因此，循环特性良好，并且可以抑制在储存中的电阻增加。此外，专利文献6公开了二磺酸酯的使用，并且专利文献7和8公开了亚甲基双磺酸酯衍生物的使用。引用列表专利文献专利文献1：JP63-102173A专利文献2：JP4-169075A专利文献3：JP2004-281368A专利文献4：JP2011-238373A专利文献5：JP2006-244776A专利文献6：JP2005-203342A专利文献7：国际公开号WO 2012/017998专利文献8：国际公开号WO 2012/017999非专利文献非专利文献1：The 12th Internatinal Meeting on Lithium Batteries(第12届国际锂电池会议)，Abs.51(2004)。专利技术概述技术问题专利文献5公开了，可以通过向电解液中加入链状二磺酸酯来抑制归因于LiBOB的气体产生。但是，在高温下，产生了归因于链状二磺酸酯的气体，并且没有公开用于抑制其的技术。此外，在其他上述相关领域的文献中也没有描述该技术。本示例性实施方案的目的是提供一种具有优异的充电和放电效率、良好循环特性和高容量保持率的二次电池。解决问题的方式一种根据本示例性实施方案的二次电池用电解液，所述电解液至少包含非质子溶剂、由下列式(1)表示的化合物和由下列式(2)表示的化合物。[式1]其中Q表示氧原子、亚甲基或单键；A1表示具有1至5个碳原子的取代或未取代的亚烷基、羰基、亚磺酰基、具有1至6个碳原子的取代或未取代的氟代亚烷基或经由醚键与亚烷基单元或氟代亚烷基单元结合的具有2至6个碳原子的二价基团；并且A2表示取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的氟代亚烷基或氧原子。[式2]其中T2表示亚烷基(CH2)n，并且n为1至4的整数；并且m(R16)各自独立地表示卤素原子、具有1至6个碳原子的烷基、具有1至6个碳原子的卤代烷基、具有2至8个碳原子的烯基、具有2至8个碳原子的炔基或芳基，并且m各自为0至3的整数。一种根据本示例性实施方案的二次电池，所述二次电池包括正极、负极和根据本示例性实施方案的二次电池用电解液电解液。本专利技术的有益效果基于根据本示例性实施方案的二次电池用电解液，可以提供一种具有优异的充电和放电效率、良好循环特性和高容量保持率的二次电池。附图简述[图1]图1是显示根据本专利技术的二次电池的一个实例的示意性结构的横截面图。[图2]图2示出了根据本专利技术的二次电池的一个实例的正极的(a)顶视图和(b)侧视图。[图3]图3示出了根据本专利技术的二次电池的一个实例的负极的(a)顶视图和(b)侧视图。[图4]图4是显示根据本专利技术的二次电池的一个实例的横截面图。[图5]图5示出了显示比较例6、比较例8和实施例1中二次电池的循环后负极表面能量色散X射线分析(EDX)结果的图。[图6]图6示出了显示实施例1、比较例1、比较例6和比较例8中二次电池的循环测试前后使用X射线光电子光谱法(XPS)分析正极表面的结果的图。[图7]图7示出了显示实施例1、比较例1、比较例6和比较例8中二次电池的循环测试前后使用X射线光电子光谱法(XPS)分析负极表面的结果的图。[图8]图8是显示实施例1、比较例1、比较例6和比较例8中二次电池的循环测试前后正极表面X射线光谱中164eV附近峰强度的变化的图。[图9]图9是显示实施例1、比较例1、比较例6和比较例8中二次电池的循环测试前后负极表面X射线光谱中162eV附近峰强度的变化的图。具体实施方式[电解液]一种根据本示例性实施方案的二次电池用电解液(在下文中也作为电解液示出)至少包含非质子溶剂、由以上式(1)表示的化合物和由以上式(2)表示的化合物。本专利技术的专利技术人努力地研究并且因此发现了，通过向电解液中加入由以上式(1)表示的化合物和由以上式(2)表示的化合物作为LiBOB的替代物，在电极上形成了这些化合物的稳定的混合涂层，并且抑制了活性材料在电解液中的溶解和电解液的分解。此外，本专利技术的专利技术人已经发现，通过这些化合物的协同作用，由以上式(1)表示的化合物有效地抑制了归因于由以上式(2)表示的化合物的气体产生，并且由以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池用电解液，所述二次电池用电解液至少包含非质子溶剂、由下列式(1)表示的化合物和由下列式(2)表示的化合物：[式1]其中Q表示氧原子、亚甲基或单键；A1表示具有1至5个碳原子的取代或未取代的亚烷基、羰基、亚磺酰基、具有1至6个碳原子的取代或未取代的氟代亚烷基，或经由醚键与亚烷基单元或氟代亚烷基单元结合的具有2至6个碳原子的二价基团；并且A2表示取代或未取代的亚烷基、取代或未取代的氟代亚烷基或氧原子，[式2]其中T2表示亚烷基(CH2)n，并且n为1至4的整数；并且m(R16)各自独立地表示卤素原子、具有1至6个碳原子的烷基、具有1至6个碳原子的卤代烷基、具有2至8个碳原子的烯基、具有2至8个碳原子的炔基或芳基，并且m各自为0至3的整数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.13 JP 2012-0559071.一种二次电池用电解液，所述二次电池用电解液至少包含非质子
溶剂、由下列式(1)表示的化合物和由下列式(2)表示的化合物：
[式1]
其中Q表示氧原子、亚甲基或单键；A1表示具有1至5个碳原子的
取代或未取代的亚烷基、羰基、亚磺酰基、具有1至6个碳原子的取代或
未取代的氟代亚烷基，或经由醚键与亚烷基单元或氟代亚烷基单元结合的
具有2至6个碳原子的二价基团；并且A2表示取代或未取代的亚烷基、
取代或未取代的氟代亚烷基或氧原子，
[式2]
其中T2表示亚烷基(CH2)n，并且n为1至4的整数；并且m(R16)各
自独立地表示卤素原子、具有1至6个碳原子的烷基、具有1至6个碳原
子的卤代烷基、具有2至8个碳原子的烯基、具有2至8个碳原子的炔基
或芳基，并且m各自为0至3的整数。
2.根据权利要求1所述的二次电池用电解液，所述二次电池用电解
液还包含由下列式(3)表示的链状二磺酸酯：
[式3]
其中R1和R4各自独立地表示选自由下列各项组成的组的一个原子或
基团：氢原子、具有1至5个碳原子的取代或未取代的烷基、具有1至5
个碳原子的取代或未取代的烷氧基、具有1至5个碳原子的取代或未取代
的氟代烷基、具有1至5个碳原子的全氟烷基、-SO2X9(X9为具有1至5
个碳原子的取代或未取代的烷基)、-SY1(Y1为具有1至5个碳原子的取代
或未取代的烷基)、-COZ(Z为氢原子或具有1至5个碳原子的取代或未取
代的烷基)和卤素原子；并且R2和R3各自独立地表示选自由下列各项组
成的组的一个原子或基团：具有1至5个碳原子的取代或未取代的烷基、
具有1至5个碳原子的取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的苯氧基、
具有1至5个碳原子的取代或未取代的氟代烷基、具有1至5个碳原子的
全氟烷基、具有1至5个碳原子的取代或未取代的氟代烷氧基、具有1
至5个碳原子的全氟烷氧基、羟基、卤素原子、-NX10X11(X10和X11各自
独立地为氢原子或具有1至5个碳原子的取代或未取代的烷基)和
-NY2CONY3Y4(Y2至Y4各自独立地为氢原子或具有1至5个碳原子的取
代或未取代的烷基)。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池用电解液，所述二次电池用
电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木隆之，金子志奈子，
申请(专利权)人：NEC能源元器件株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP