本发明专利技术提供一种非水电解质二次电池，其在耐久性能和容量、电阻、输出特性等性能方面的综合性能的平衡良好。该非水电解质电池具备能够吸留和放出金属离子的正极及负极、以及非水电解液，其中，该非水电解液含有电解质及非水溶剂，同时含有选自具有氟磺酰基结构(-SO2F)的化合物、二氟磷酸盐及异氰酸酯化合物中的至少一种化合物，并且，该负极具有包含石墨粒子和含有能够与Li形成合金的元素的金属粒子的负极活性物质。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解液及使用该非水电解液的非水电解质电池
本专利技术涉及非水电解液及使用其的非水电解质电池。
技术介绍
伴随着手机、笔记本电脑等便携用电子设备的飞速发展，对于用于其主电源、备用电源的电池的高容量化的要求越来越高，能量密度比镍镉电池、镍氢电池高的锂离子二次电池等非水电解质电池备受瞩目。作为锂离子二次电池的电解液的代表例，可列举将LiPF6、LiBF4、LiN(CF3SO2)2、LiCF3(CF2)3SO3等电解质溶解于由碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等高介电常数溶剂和碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等低粘度溶剂的混合溶剂中而得到的非水电解液。另外，作为锂离子二次电池的负极活性物质，主要使用的是能够吸留和放出锂离子的碳质材料，作为其代表例，可列举天然石墨、人造石墨、非晶质碳等。进一步，还已知旨在实现高容量化的使用了硅、锡等的金属或合金系的负极。作为正极活性物质，主要使用的是能够吸留和放出锂离子的过渡金属复合氧化物，作为过渡金属的代表例，可列举钴、镍、锰、铁等。这样的锂离子二次电池由于使用了高活性的正极和负极，因此已知会因电极与电解液之间的副反应而引起充放电容量降低，为了改善电池特性，已针对非水溶剂、电解质进行了各种研究。专利文献1、2中进行了向非水电解液中添加异氰酸酯化合物以使电池的循环特性提高的尝试。专利文献3中进行了通过使用添加了氟磷酸锂盐的电解液以使电池的高温保存特性提高的尝试。专利文献4中报道了下述内容：通过使用添加了氟磺酸锂盐的电解液，可改善电池的高温保存特性、输入输出特性及阻抗特性。专利文献5中进行了制作下述电池以使电池的循环特性提高的尝试，所述电池在负极中，负极活性物质使用了构成元素包含Si和O的材料和石墨材料，电解液使用了卤代环状碳酸酯、碳酸亚乙烯酯。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-259641号公报专利文献2：日本特开2006-164759号公报专利文献3：日本特开平11-67270号公报专利文献4：日本特开2011-187440号公报专利文献5：日本特开2011-233245号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，近年来对于锂非水电解质二次电池的特性改善的要求越来越高，要求以高水平同时具有高温保存特性、能量密度、输出特性、寿命、高速充放电特性、低温特性等所有性能，但尚未实现。以高温保存特性为代表的耐久性能与容量、电阻、输出特性等性能处于折衷选择的关系，存在综合的性能平衡差的问题。本专利技术是鉴于上述课题而完成的。即，本专利技术涉及一种非水电解质二次电池，其目的在于提供在耐久性能和容量、电阻、输出特性等性能方面的综合性能的平衡良好的电池。解决问题的方法本专利技术的专利技术人等为了实现上述目的而反复进行了深入研究，结果发现，通过使用下述非水电解质电池，能够解决上述课题，进而完成了后述的本专利技术，所述非水电解质电池具备非水电解液、能够吸留和放出金属离子的正极及负极，其含有选自具有氟磺酰基结构(-SO2F)的化合物、二氟磷酸盐及异氰酸酯化合物中的至少一种化合物，并且，负极具有包含石墨粒子和能够与Li形成合金的金属粒子的负极活性物质。本专利技术的要点如下所示。(a)一种非水电解质电池，其具备非水电解液、能够吸留和放出金属离子的正极及负极，其中，该非水电解液含有电解质及非水溶剂，同时含有选自具有氟磺酰基结构(-SO2F)的化合物、二氟磷酸盐及异氰酸酯化合物中的至少一种化合物，并且，该负极具有包含能够与Li形成合金的金属粒子和石墨粒子的负极活性物质。(b)上述(a)所述的非水电解质电池，其中，上述能够与Li形成合金的金属粒子为选自Si、Sn、As、Sb、Al、Zn及W中的至少一种金属或其金属化合物。(c)上述(a)或(b)所述的非水电解质电池，其中，上述能够与Li形成合金的金属粒子为Si或Si金属氧化物。(d)上述(a)～(c)中任一项所述的非水电解质电池，其中，上述包含能够与Li形成合金的金属粒子和石墨粒子的负极活性物质为金属和/或金属化合物与石墨粒子的复合物。(e)上述(a)～(d)中任一项所述的非水电解质电池，其中，相对于上述能够与Li形成合金的金属粒子和石墨粒子的总量，上述能够与Li形成合金的金属粒子的含量为0.1～25质量％。(f)上述(a)～(e)中任一项所述的非水电解质电池，其中，相对于上述能够与Li形成合金的金属粒子和石墨粒子的总量，上述能够与Li形成合金的金属粒子的含量为0.1～20质量％。(g)上述(a)～(f)中任一项所述的非水电解质电池，其中，相对于上述能够与Li形成合金的金属粒子和石墨粒子的总量，上述能够与Li形成合金的金属粒子的含量为0.1～15质量％。(h)上述(a)～(g)中任一项所述的非水电解质电池，其中，相对于上述能够与Li形成合金的金属粒子和石墨粒子的总量，上述能够与Li形成合金的金属粒子的含量为0.1～10质量％。(i)上述(a)～(h)中任一项所述的非水电解质电池，其中，上述具有氟磺酰基结构(-SO2F)的化合物为氟磺酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、下述通式(A)所示的化合物，[化学式1]式(A)中，R1各自独立地为任选被卤原子取代的碳原子1～10的烷基、烯基或炔基，或者为任选被卤原子取代的碳原子6～20的芳香族烃基，n表示0～1的整数。(j)上述(a)～(i)中任一项所述的非水电解质电池，其中，上述二氟磷酸盐为二氟磷酸锂。(k)上述(a)～(j)中任一项所述的非水电解质电池，其中，上述异氰酸酯化合物为烃系二异氰酸酯化合物、下述通式(C)所示的化合物，[化学式2]式(C)中，R2各自独立地为任选被卤原子取代的碳原子1～10的烷基、烯基或炔基，或者为任选被卤原子取代的碳原子6～20的芳香族烃基，或者为异氰酸酯基或卤原子，n表示0～1的整数。(l)上述(a)～(k)中任一项所述的非水电解质电池，其中，相对于非水电解液的总量，上述选自具有氟磺酰基结构(-SO2F)的化合物、二氟磷酸盐及异氰酸酯化合物中的至少一种化合物为0.01质量％以上且10.0质量％以下。(m)上述(a)～(l)中任一项所述的非水电解质电池，其中，上述非水电解液含有选自具有碳-碳不饱和键的环状碳酸酯、具有氟原子的环状碳酸酯、酸酐化合物、环状磺酸酯化合物及具有氰基的化合物中的至少一种化合物。(n)上述(m)所述的非水电解质电池，其中，相对于非水电解液的总量，上述选自具有碳-碳不饱和键的环状碳酸酯、具有氟原子的环状碳酸酯、酸酐化合物、环状磺酸酯化合物及具有氰基的化合物中的至少一种化合物的含量为0.001质量％以上且10重量％以下。专利技术的效果根据本专利技术，关于锂非水电解质二次电池，可提供一种在耐久性和容量、电阻、输出特性等性能方面的综合性能的平衡良好的电池。具体而言，可提供即使反复进行充放电循环也能够抑制容量下降、电池膨胀小的电池。使用本专利技术的非水电解液制作的非水电解质二次电池、以及本专利技术的非水电解质二次电池成为综合性能的平衡良好的二次电池的作用、原理虽然尚不明确，但可如下考虑。需要说明的是，本专利技术并不限定于以下所述的作用、原理。对于专利文献1～4中记载的化合物而言，已报道了其通过与电池的正极或负极作用而使电池的保存特性等提高，但实施中仅有负极使用石墨、金属锂的情况下的效果，对于使用Si、Sn及Pb或它们本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非水电解质电池，其具备能够吸留和放出金属离子的正极及负极、以及非水电解液，其中，该非水电解液含有电解质及非水溶剂，同时含有选自具有氟磺酰基结构(‑SO2F)的化合物、二氟磷酸盐及异氰酸酯化合物中的至少一种化合物，并且，该负极具有包含能够与Li形成合金的金属粒子和石墨粒子的负极活性物质。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.27 JP 2013-0671881.一种非水电解质电池，其具备能够吸留和放出金属离子的正极及负极、以及非水电解液，其中，该非水电解液含有电解质及非水溶剂，同时含有选自具有氟磺酰基结构(-SO2F)的化合物及二氟磷酸盐中的至少一种化合物，并且，该负极具有包含Si或Si金属氧化物的粒子和石墨粒子的负极活性物质，相对于所述Si或Si金属氧化物的粒子和石墨粒子的总量，所述Si或Si金属氧化物的粒子的含量为0.1～25质量％。2.根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中，所述包含Si或Si金属氧化物的粒子和石墨粒子的负极活性物质是Si或Si金属氧化物与石墨粒子的复合物。3.根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中，相对于所述Si或Si金属氧化物的粒子和石墨粒子的总量，所述Si或Si金属氧化物的粒子的含量为0.1～20质量％。4.根据权利要求2所述的非水电解质电池，其中，相对于所述Si或Si金属氧化物的粒子和石墨粒子的总量，所述Si或Si金属氧化物的粒子的含量为0.1～20质量％。5.根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中，相对于所述Si或Si金属氧化物的粒子和石墨粒子的总量，所述Si或Si金属氧化物的粒子的含量为0.1～15质量％。6.根据权利要求2所述的非水电解质电池，其中，相对于所述Si或Si金属氧化物的粒子和石墨粒子的总量，所述Si或Si金属氧化物的粒子的含量为0.1～15质量％。7.根据权利要求1～6中任一项所述的非水电解质电池，其中，相对于所述能够与Li形成合金的金属粒子和石墨粒子的总量，所述能够与Li形成合金的金属粒子的含量为0.1～10质量％。8.根据权利要求1～6中任一项所述的非水电解质电池，其中，所述具有氟磺酰基结构(-SO2F)的化合物为氟磺酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、下述通式(A)所示的化合物，式(A)中，R1为任选被卤原子取代的碳原子1～10的烷基、烯基或炔基，或者为任选被卤原子取代的碳原子6～20的芳香族烃基，n表示0～1的整数。9.根据权利要求7所述的非水电解质电池，其中，所述具有氟磺酰基结构(-SO2F)的化合物为氟磺酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、下述通式(A)所示的化合物，式(A)中，R1为任选被卤原子取代的碳原子1～10的烷基、烯基或炔基，或者为任选被卤原子取代的碳原子6～20的芳香族烃基，n表示0～1的整数。10.根据权利要求1～6中任一项所述的非水电解质电池，其中，所述二氟磷酸盐为二氟磷酸锂。11.根据权利要求7所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：中泽英司，大桥洋一，古田土稔，
申请(专利权)人：三菱化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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