二次电池用添加剂、使用了该添加剂的电极和电解液、锂离子电池以及锂离子电容器制造技术

本发明专利技术的二次电池用添加剂的特征在于，其含有化合物(A)，所述化合物(A)具有原子团(X)和三键(b)，所述原子团(X)由3～5个原子构成、具有2～4个电负性为3以上的原子、且具有至少1个双键。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对于非水电解液二次电池有用的添加剂、使用了该添加剂的电极和电解液、锂离子电池以及锂离子电容器。
技术介绍
锂离子电池等非水电解液二次电池具有高电压、高能量密度这样的特征，因而被广泛用于便携式信息设备领域等中，其需求正在迅速扩大，目前，已经确立了作为以移动电话、笔记本型个人电脑为代表的移动信息化设备用标准电池的地位。当然，伴随着便携设备等的高性能化和多功能化，对于作为其电源的非水电解液二次电池也要求进一步的高性能化(例如，高容量化和高能量密度化)。为了应对该要求，正在实施各种方法，例如通过提高电极填充率而实现高密度化、提高现有活性物质(尤其是负极)的利用深度、开发新型高容量活性物质等。并且，现实中已利用这些方法切实地使非水电解液二次电池高容量化。另外，为了实现非水电解液二次电池的进一步高容量化，要求正极活性物质的利用率的提高及高电压材料的开发。其中，特别是充电电压的升高所带来的正极活性物质的利用深度的提高受到关注。例如，对于作为工作电压为4.2V级的非水电解液二次电池的活性物质的钴复合氧化物(LiCoO2)而言，以现在的Li基准计充电至4.3V时充电容量为约155mAh/g，与此相对，充电至4.50V时充电容量为约190mAh/g以上。如此，通过提高充电电压，正极活性物质的利用率增大。但是，随着电池的高电压化，虽然电池的容量、能量密度提高，但另一方面，存在充放电循环特性降低、在高温储存时因产生气体而发生膨胀这样的问题。另外，正极活性物质变得不稳定，在高温时分解而容易引起氧释放，因此，在因外部短路、内部短路等异常而导致电池过热的情况下，还存在发生火灾事故等安全性降低的问题。作为解决非水电解液二次电池的充放电循环特性的降低、高温储存时的气体产生和电池的异常加热所引起的火灾事故等问题的方法，公开了用硅烷偶联剂对电池用材料进行处理的技术(参考专利文献1)、添加醚系化合物的技术(参考专利文献2和3)、添加具有三键的砜系化合物的技术(参考专利文献4)、以及使用磷酸酯作为电解液的技术(参考专利文献5和6)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-169249号公报专利文献2：日本特开2008-077950号公报专利文献3：日本特开2007-311217号公报专利文献4：国际公开第2008/133112号专利文献5：日本特开2007-258067号公报专利文献6：日本特开2012-248311号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，使用专利文献1中记载的硅烷偶联剂时，虽然具有一定的气体产生抑制效果，但其效果不充分，还存在循环特性变差的问题。在电解液中添加专利文献2和3中记载的醚系化合物或专利文献4中记载的砜系化合物时，存在循环特性变差的问题。在电解液中使用专利文献5和6中记载的磷酸酯时，虽然安全性提高，但存在离子传导率降低、输出特性变差的问题。本专利技术是鉴于上述问题而完成的。即本专利技术所要解决的问题是抑制非水电解液二次电池的气体产生并且改善充放电的循环特性和输出特性。用于解决问题的手段本专利技术人为了解决上述问题进行了深入研究，结果实现了本专利技术。即，本专利技术为：一种二次电池用添加剂，其含有化合物(A)，所述化合物(A)具有原子团(X)和三键(b)，所述原子团(X)由3～5个原子构成、具有2～4个电负性为3以上的原子、且具有至少1个双键；含有上述二次电池用添加剂的电极；含有上述二次电池用添加剂的电解液；具有上述电极和/或该电解液的锂离子电池；具有上述电极和/或上述电解液的锂离子电容器。专利技术效果通过使用含有本专利技术的二次电池用添加剂的电极或电解液，能够抑制锂离子电池或锂离子电容器的气体产生，并且能够改善充放电的循环特性和输出特性。另外，通过抑制锂离子电池达到高温时发生的异常反应所导致的发热，能够改善安全性。具体实施方式以下，也将本专利技术的二次电池用添加剂称为本专利技术的二次电池用添加剂(B)。本专利技术的二次电池用添加剂(B)含有化合物(A)，该化合物(A)具有原子团(X)和三键(b)，所述原子团(X)由3～5个原子构成、具有2～4个电负性为3以上的原子、且具有至少1个双键。化合物(A)可以在1个分子中具有2个以上的原子团(X)。化合物(A)在1个分子中具有2个以上原子团(X)的情况下，这些原子团(X)可以全部相同、也可以不同。另外，化合物(A)可以在1个分子中具有2个以上的三键(b)。化合物(A)在1个分子中具有2个以上三键(b)的情况下，这些三键(b)可以全部相同、也可以不同。1个分子化合物(A)所具有的三键(b)优选为1～4个、更优选为1～3个。原子团(X)由3～5个原子构成，具有2～4个电负性为3以上的原子，且具有至少1个双键。作为构成原子团(X)的原子，可以举出典型元素，从电池特性的观点出发，优选氢原子、碳原子、氧原子、氮原子、氟原子、硫原子、磷原子和氯原子，更优选氢原子、碳原子、氧原子、氮原子、硫原子和磷原子，进一步优选氢原子、碳原子、氧原子和氮原子。构成原子团(X)的原子可以为1种、也可以为2种以上。构成原子团(X)的原子通常为3～5个，从电池特性的观点出发优选为3个。作为原子团(X)中的电负性为3以上的原子，可以举出氧原子、氮原子、氟原子和氯原子，这些之中，从循环特性的观点出发，优选氧原子和氮原子。电负性为3以上的原子的数量通常为2～4，从电池特性等观点出发，优选为2。需要说明的是，电负性表示原子吸引电子的倾向，因此，在本专利技术中，是指由鲍林(Pauling)定义的电负性，由鲍林定义的电负性的值记载于莱纳斯·卡尔·鲍林(L.Pauling)著的“化学键的本质(The Nature of the Chemical Bond)”(1960)中。在非水电解液二次电池所使用的活性物质中含有氧原子等极性高的原子，因此存在有电子偏置存在的部分。认为通过本专利技术的二次电池用添加剂(B)中含有的化合物(A)所具有的电负性大的原子(电负性为3以上的原子)与活性物质的电子偏置的部分发生相互作用，本专利技术的二次电池用添加剂(B)吸附于活性物质，由此表现出高的气体产生抑制效果等。作为原子团(X)中含有的双键，可以举出碳-碳双键、碳-氧双键、碳-氮双键、硫-氧双键和磷-氧双键等，作为优选的双键，可以举出碳-氧双键、磷-氧双键和硫-氧双键，更优选碳-氧双键。作为优选的原子团(X)，例如可以举出下述化学式(1)～(5)中任一者所表示的基团(键)。[化1][化2][化3][化4][化5]化学式(1)所表示的原子团包含在酰胺基、氨基甲酸酯基、脲基、脲基甲酸酯基和缩二脲基等中。酰胺基可以通过羧基与氨基的脱水缩合反应来生成，氨基甲酸酯基可以通过异氰酸酯基与羟基的加成反应来生成，脲基可以通过异氰酸酯基与水的反应以及异氰酸酯基与氨基或亚氨基的反应来生成，脲基甲酸酯基可以通过异氰酸酯基进一步与氨基甲酸酯基进行加成反应来生成，缩二脲基可以通过异氰酸酯基进一步与脲基进行加成反应来生成。化学式(2)所表示的原子团包含在例如酯基中，可以通过羧基与羟基的脱水缩合反应以及羟基向酸酐基上的开环加成反应等来生成。化学式(3)所表示的原子团可以通过利用氧化剂使硫化物发生氧化反应来生成。化学式(4)所表示的原子团可以通过磷酸与羟基的脱水缩合反应以及将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池用添加剂，其含有化合物(A)，所述化合物(A)具有原子团(X)和三键(b)，所述原子团(X)由3～5个原子构成、具有2～4个电负性为3以上的原子、且具有至少1个双键。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.24 JP 2014-011002;2014.08.06 JP 2014-160541.一种二次电池用添加剂，其含有化合物(A)，所述化合物(A)具有原子团(X)和三键(b)，所述原子团(X)由3～5个原子构成、具有2～4个电负性为3以上的原子、且具有至少1个双键。2.如权利要求1所述的二次电池用添加剂，其中，原子团(X)为下述化学式(1)～(5)中任一者所表示的至少1种基团，[化1][化2][化3][化4][化5]-N＝C＝O (5)。3.如权利要求2所述的二次电池用添加剂，其中，化学式(1)所表示的基团为下述通式(6)所表示的基团，[化6]式(6)中，R是氢原子或碳原子数为1～12的有机基团。4.如权利要求3所述的二次电池添加剂，其中，通式(6)所表示的基团为选自由氨基甲酸酯基、脲基、脲基甲酸酯基和缩二脲基组成的组中的至少1种基团中所包含的基团。5.如权利要求1～4中任一项所述的二次电池用添加剂，其中，三键(b)为碳-碳三键和/或碳-氮三键。6.如权利要求1～5中任一项所述的二次电池用添加剂，其中，化合物(A)进一步具有亚烷基氧基(d)。7.如权利要求6所述的二次电池用添加剂，其中，化合物(A)以下述通式(7)或(8)所表示的结构单元的形式具有三键(b)和所述亚烷基氧基(d)，[化7]式(7)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：田边史行，高田顺子，
申请(专利权)人：三洋化成工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP