锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术为锂离子二次电池，该锂离子二次电池包括：包含正极活性物质的正极；和包含支持电解质和非水性溶剂的电解液，其特征在于：所述正极活性物质含有锂‑镍复合氧化物，且所述电解液还含有碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸氟代亚乙酯(FEC)和式(1)表示的硼络合物；电解液中VC的含量大于0质量%且为2.5质量%以下，电解液中FEC的含量大于0质量%且为2.0质量%以下，电解液中式(1)表示的硼络合物的含量大于0质量%且为1.0质量%以下，且电解液中VC、FEC和式(1)表示的硼络合物的总含量小于4.5质量%。(式(1)中的Z、A

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子二次电池
本专利技术涉及锂离子二次电池。
技术介绍
电子设备的尺寸缩减产生了对高性能电池的需求，且锂离子二次电池作为具有高能量密度的电池已受到关注。此外，已研究将添加剂加入电解液以改进锂离子二次电池的循环特性。专利文献1公开一种包含添加剂的电解质，所述添加剂在相对于Li/Li+大于0.3V的电位被还原和钝化。作为这种化合物的实例，提及以下：六氟磷酸锂(LiPF6)、双草酸硼酸锂(LiBOB,lithiumbis(oxalato)borate)、高氯酸锂(LiClO4)和六氟砷酸锂(LiAsF6)。专利文献2公开一种非水性电解质组合物，其包含非水性溶剂，还包含砜衍生物和具有选自硼、铝、镓、磷、砷和锑的至少一种作为中心离子或中心原子的草酸盐络合盐。专利文献3公开一种非水性电解液，其包含由预定式表示的含硼化合物和环状磺酸酯。专利文献4公开一种包含含乙烯基的环状碳酸酯和氟化环状碳酸酯的电解质。引文列表专利文献专利文献1：JP4610490B专利文献2：JP2008-004503A专利文献3：JP2012-243461A专利文献4：JP2012-527740A。
技术实现思路
技术问题按目前所描述的，已经公开了包含特定添加剂的电解液。这样的添加剂通常在电极上形成SEI(固体电解质界面)膜。认为该SEI膜能够抑制电解液组分的分解。然而，本专利技术人发现，取决于电解液组成或电极活性物质，可能不能获得满意效果。因此，本专利技术的一个目标是提供能形成良好SEI膜和具有高容量保持率的锂离子二次电池。问题解决方案本专利技术是一种锂离子二次电池，其包括：包括正极活性物质的正极；和包括支持电解质和非水性溶剂的电解液，其中正极活性物质包括锂-镍复合氧化物，电解液还包括碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸氟代亚乙酯(FEC)和以下给出的式(1)的硼络合物，电解液中VC的含量大于0质量%且为2.5质量%以下，电解液中FEC的含量大于0质量%且为2.0质量%以下，电解液中式(1)的硼络合物的含量大于0质量%且为1.0质量%以下，且电解液中VC、FEC和式(1)的硼络合物的总含量小于4.5质量%。[式1]在式(1)中，Z代表卤素原子、被取代或未取代的具有1-10个碳原子的烷基、具有1-10个碳原子的多氟烷基、被取代或未取代的具有4-20个碳原子的环状烃、或XR1，其中X代表氧原子、硫原子或NR2，R2代表氢原子或被取代或未取代的具有1-10个碳原子的烷基，且R1代表被取代或未取代的具有4-20个碳原子的环状烃；A1和A2各自独立地代表氧原子或硫原子，或A1和A2分别代表NR3和NR4，其中R3和R4各自独立地代表氢原子、卤素原子、被取代或未取代的具有1-10个碳原子的烷基、具有1-10个碳原子的多氟烷基或被取代或未取代的具有4-20个碳原子的环状烃，且R3和R4任选连接在一起以形成环结构；B1和B2各自独立地代表羰基、被取代或未取代的亚烷基、或多氟亚烷基；Q1代表亚甲基或单键；m代表1或2；n代表0或2；且2m+n=4。专利技术的有利效果本专利技术使得提供能形成良好的SEI膜和具有高容量保持率的锂离子二次电池成为可能。附图说明[图1]图1是显示根据实施例的正极的构造的示意图。[图2]图2是显示根据实施例的负极的构造的示意图。[图3]图3是显示根据实施例的锂离子二次电池的构造的示意性截面图。具体实施方式现在将描述示例性实施方案。根据示例性实施方案的锂离子二次电池为一种锂离子二次电池，包括：包含正极活性物质的正极；和包含支持电解质与非水性溶剂的电解液。正极活性物质含有锂-镍复合氧化物。电解液还含有碳酸亚乙烯酯(也称为VC)、碳酸氟代亚乙酯(也称为FEC)和以下给出的式(1)的硼络合物。电解液中VC的含量大于0质量%且为2.5质量%以下，电解液中FEC的含量大于0质量%且为2.0质量%以下，电解液中式(1)的硼络合物的含量大于0质量%且为1.0质量%以下，且电解液中VC、FEC和式(1)的硼络合物的总含量小于4.5质量%。[式2]在式(1)中，Z代表卤素原子、被取代或未取代的具有1-10个碳原子的烷基、具有1-10个碳原子的多氟烷基、被取代或未取代的具有4-20个碳原子的环状烃、或XR1，其中X代表氧原子、硫原子或NR2，R2代表氢原子或被取代或未取代的具有1-10个碳原子的烷基，且R1代表被取代或未取代的具有4-20个碳原子的环状烃。A1和A2各自独立地代表氧原子或硫原子，或A1和A2分别代表NR3和NR4，其中R3和R4各自独立地代表氢原子、卤素原子、被取代或未取代的具有1-10个碳原子的烷基、具有1-10个碳原子的多氟烷基或被取代或未取代的具有4-20个碳原子的环状烃，且R3和R4任选连接在一起以形成环结构。B1和B2各自独立地代表羰基、被取代或未取代的亚烷基或多氟亚烷基。Q1代表亚甲基或单键，m代表1或2，n代表0或2，且2m+n=4。示例性实施方案的构造使得获得能在电极上形成良好SEI膜、因此具有高容量保持率的锂离子二次电池成为可能。以下，分别描述示例性实施方案的组分。[1]电解液根据示例性实施方案的电解液含有支持电解质和非水性溶剂，还含有碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸氟代亚乙酯(FEC)和以上式(1)的硼络合物作为添加剂。<添加剂>电解液中VC的含量大于0质量%且为2.5质量%以下。电解液中FEC的含量大于0质量%且为2.0质量%以下。电解液中式(1)的硼络合物的含量大于0质量%且为1.0质量%以下。电解液中VC、FEC和式(1)的硼络合物的总含量小于4.5质量%。当满足这些条件时，可在电极上，特别是在正极上形成良好的SEI膜。如果VC的含量大于2.5质量%，电池电阻将会是高的。如果FEC的含量大于2.0质量%，则在充电/放电期间产生的气体的量将是大的，使得循环特性劣化。如果式(1)的硼络合物的含量大于1.0质量%，则在充电/放电期间产生的气体的量将是大的，此外，电池电阻将是高的。如果电解液中VC、FEC和式(1)的硼络合物的总含量为4.5质量%以上，则电解液中添加剂的量过量，使得容量保持率倾向于减少。电解液中VC的含量优选为0.1质量%以上，更优选0.5质量%以上，并且甚至更优选1.0质量%以上。电解液中FEC的含量优选为0.1质量%以上，更优选0.5质量%以上，并且甚至更优选1.0质量%以上。电解液中式(1)的硼络合物的含量优选为0.01质量%以上，更优选0.05质量%以上，并且甚至更优选0.1质量%以上。电解液中VC、FEC和式(1)的硼络合物的总含量优选为1.0质量%以上，更优选1.5质量%以上，并且甚至更优选2.0质量%以上。式(1)的硼络合物优选为由以下式(1A)表示的双草酸硼酸锂(LiBOB)。[式3]。<非水性溶剂>非水性溶剂的实例包括但不限于非氟化碳酸酯，例如除VC以外的环状碳酸酯和链状碳酸酯。非水性溶剂的实例还包括脂族羧酸酯、γ-内酯、环状醚、链状醚和它们的氟化衍生物。这些可单独使用或彼此组合使用。除VC以外的非氟化环状碳酸酯的实例包括碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)和碳酸亚丁酯(BC)。对于环状碳酸酯，优选不具有不饱和键例如乙烯基键。非氟化链状碳酸酯的实例包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池，其包含：含有正极活性物质的正极；和含有支持电解质及非水性溶剂的电解液，其中所述正极活性物质包含锂‑镍复合氧化物，所述电解液还包含碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸氟代亚乙酯(FEC)和以下式(1)的硼络合物：[式1]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.19 JP 2014-2568401.一种锂离子二次电池，其包含：含有正极活性物质的正极；和含有支持电解质及非水性溶剂的电解液，其中所述正极活性物质包含锂-镍复合氧化物，所述电解液还包含碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸氟代亚乙酯(FEC)和以下式(1)的硼络合物：[式1]所述电解液中所述VC的含量大于0质量%且为2.5质量%以下，所述电解液中所述FEC的含量大于0质量%且为2.0质量%以下，所述电解液中所述式(1)的硼络合物的含量大于0质量%且为1.0质量%以下，所述电解液中所述VC、FEC和式(1)的硼络合物的总含量小于4.5质量%，且在式(1)中，Z代表卤素原子、被取代或未取代的具有1-10个碳原子的烷基、具有1-10个碳原子的多氟烷基、被取代或未取代的具有4-20个碳原子的环状烃、或XR1，其中X代表氧原子、硫原子或NR2，R2代表氢原子或被取代或未取代的具有1-10个碳原子的烷基，且R1代表被取代或未取代的具有4-20个碳原子的环状烃，A1和A2各自独立地代表氧原子或硫原子，或A1和A2分别代表NR3和NR4，其中R3和R4各自独立地代表氢原子、卤素原子、被取代或未取代的具有1-10个碳原子的烷基、具有1-10个碳原子的多氟烷基或被取代或未取代的具有4-20个碳原子的环状烃，且R3和R4任选连接在一起以形成环结构，B1和B2各自独立地代表羰基、被取代或未取代的亚烷基或多氟亚烷基，Q1代表亚甲基或单键，m代表1或2，n代表0或2，且2m+n=4。2.权利要求1所述的锂离子二次电池，其中所述式(1)的硼络合物为以下式(1A)的双草酸硼酸锂：[式2]。3.权利要求1或2所述的锂离子二次电池，其中所述电解液还包含以下式(...

【专利技术属性】
技术研发人员：金子志奈子，玉井卓，
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