锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术的一个实施方式的目的是提供一种锂离子二次电池，其具有改善的循环特性并且其负极包含硅氧化物。本发明专利技术涉及一种锂离子二次电池，包含：含有硅氧化物的负极和含有氟化酸酐的电解液。

Lithium ion secondary battery

An embodiment of the present invention is intended to provide a lithium ion secondary battery with improved cycling characteristics and a negative electrode containing silicon oxide. The invention relates to a lithium ion secondary battery, which comprises a negative electrode containing silicon oxide and an electrolyte containing fluorinated anhydride.

【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、其制造方法和装备有所述锂离子二次电池的车辆。
技术介绍
锂离子二次电池被用于多种目的。与此同时，需要具有更高能量密度的锂离子二次电池。为了增加电池的能量密度，已经研究了每单位体积锂离子的吸藏放出量大的Si系材料在负极中的使用。然而，由于Si系材料在充放电期间大幅膨胀和收缩，因此由膨胀和收缩产生的活性面使电解液分解，导致电池的容量保持率降低。为了改善容量保持率的降低，向电解液中添加用于形成SEI涂膜的添加剂如碳酸亚乙烯基酯或碳酸氟代亚乙酯是有效的。专利文献1公开了用作添加剂的碳酸氟代亚乙酯和碳酸亚乙烯基酯能够改善在负极中使用Si系材料的电池的容量保持率。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-064983号公报
技术实现思路
技术问题然而，即使使用含有添加剂如碳酸亚乙烯基酯或碳酸氟代亚乙酯的上述电解液，也存在如下问题：当重复充放电循环时，负极中使用Si系材料的电池的容量大幅降低。因此，需要进一步改善循环特性。鉴于上述问题，本专利技术的一个实施方式的目的是提供如下的锂离子二次电池，其具有改善的循环特性并且其负极包含硅氧化物。技术方案本专利技术的第一锂离子二次电池包含含有硅氧化物的负极和含有氟化酸酐的电解液。有益效果根据本专利技术的一个实施方式，提供如下的锂离子二次电池，其具有改善的循环特性并且其负极包含硅氧化物。附图说明图1是示出膜包装电池的基本结构的分解透视图。图2是示意性地示出图1的电池的截面的截面图。具体实施方式本实施方式在下文详述。<电解液>电解液包含氟化酸酐作为添加剂。本实施方式的氟化酸酐是通过用氟取代酸酐的氢原子中的至少一个而形成的化合物。酸酐是一分子中具有至少一个酸酐结构的化合物。所用的酸酐可以是一分子中具有多个酸酐结构的化合物。据推测，其中至少一个氢原子被氟原子取代而得的酸酐具有改善的抗氧化性并且能够减少正极处的氧化分解。氟化酸酐的氟取代率{即，(氟原子数)/(氢原子和氟原子的总数)}优选是高的。氟化酸酐的氟取代率优选为25％以上，更优选为50％以上，最优选为100％。在本实施方式中，优选具有环结构的氟化酸酐(下文中，可以称为“氟化环状酸酐”)。本实施方式的氟化环状酸酐包括但不特别限于例如羧酸的酸酐、磺酸的酸酐、羧酸与磺酸的酸酐等。具有环结构的氟化羧酸酐的具体实例包括但不限于以下物质的氟化化合物：琥珀酸酐、戊二酸酐、马来酸酐、柠康酸酐、戊烯二酸酐、衣康酸酐、二甘醇酸酐、苯基琥珀酸酐、2-苯基戊二酸酐、环己烷二甲酸酐、环戊烷四甲酸二酐、4-环己烯-1,2-二羧酸酐、3,4,5,6-四氢邻苯二甲酸酐、5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐、邻苯二甲酸酐、苯均四酸酐等；具体地，例如氟代琥珀酸酐、四氟琥珀酸酐、二氟戊二酸酐等。这些可以单独使用，或者这些中的两种以上可以组合使用。具有环结构的氟化磺酸酐的具体实例包括但不限于以下物质的氟化化合物：1,2-乙烷二磺酸酐、1,3-丙烷二磺酸酐、1,4-丁烷二磺酸酐、1,2-苯二磺酸酐等；具体地，例如四氟-1,2-乙烷二磺酸酐、六氟-1,3-丙烷二磺酸酐、八氟-1,4-丁烷二磺酸酐、3-氟-1,2-苯二磺酸酐、4-氟-1,2-苯二磺酸酐、3,4,5,6-四氟-1,2-苯二磺酸酐等。这些可以单独使用，或者这些中的两种以上可以组合使用。具有环结构的羧酸与磺酸的酸酐的氟化化合物的具体实例包括但不限于：3-磺基丙酸酐、2-甲基-3-磺基丙酸酐、2,2-二甲基-3-磺基丙酸酐、2-乙基-3-磺基丙酸酐、2,2-二乙基-3-磺基丙酸酐等的氟化化合物，具体地，例如2-氟-3-磺基丙酸酐、2,2-二氟-3-磺基丙酸酐、2,2,3,3-四氟-3-磺基丙酸酐；2-磺基苯甲酸酐等的氟化化合物，具体地，例如3-氟-2-磺基苯甲酸酐、4-氟-2-磺基苯甲酸酐、5-氟-2-磺基苯甲酸酐、6-氟-2-磺基苯甲酸酐、3,6-二氟-2-磺基苯甲酸酐、3,4,5,6-四氟-2-磺基苯甲酸酐、3-三氟甲基-2-磺基苯甲酸酐、4-三氟甲基-2-磺基苯甲酸酐、5-三氟甲基-2-磺基苯甲酸酐、6-三氟甲基-2-磺基苯甲酸酐等。这些可以单独使用，或者这些中的两种以上可以组合使用。在本实施方式中，氟化环状酸酐优选为氟化环状羧酸酐。此外，氟化环状羧酸酐优选为由下式(1)表示的氟化环状羧酸酐。(式(1)中，R11为具有1至5个碳原子的取代或未取代的亚烷基，具有2至5个碳原子的取代或未取代的亚烯基，具有5至12个碳原子的取代或未取代的环烷烃二基，具有5至12个碳原子的取代或未取代的环烯烃二基，取代或未取代的苯二基，或其中亚烷基经由醚键键合的具有2至6个碳原子的二价基团，条件是R11中氢原子的至少一部分被氟原子取代。)在式(1)中，R11的亚烷基和亚烯基可以是直链或支链的。在式(1)中，R11的亚烷基中的碳原子数优选为1、2、3或4。R11的亚烯基中的碳原子数优选为2、3或4。在式(1)中，R11的环烷烃二基和环烯烃二基中的碳原子数优选为5、6、7、8、9或10。这里，环烷烃二基和环烯烃二基可以是具有多个环结构的二价基团，例如双环亚烷基或双环亚烯基。在式(1)中，“其中亚烷基经由醚键键合的具有2至6个碳原子的二价基团”表示其中两个以上亚烷基经由醚键(-O-)键合的二价基团，其中两个以上亚烷基可以相同或不同。所述亚烷基可具有支链。优选地，两个以上亚烷基的碳原子总数为2、3、4或5，更优选为2、3或4。在式(1)中，R11更优选为具有2至5个碳原子的取代或未取代的亚烷基，或具有2至5个碳原子的取代或未取代的亚烯基。R11更优选为具有2或3个碳原子的取代或未取代的亚烷基，或具有2或3个碳原子的取代或未取代的亚烯基。此外，在式(1)中，更优选R11中的碳骨架(碳-碳键)全部由单键构成。这似乎是因为与R11中含有双键的情况相比，由过量反应引起的气体产生减少。例如，R11更优选为亚烷基。在式(1)中，R11的取代基包括，例如，具有1至5个碳原子的烷基(例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基)、具有2至6个碳原子的烯基(例如乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、2-丁烯基)、芳基(例如苯基、苄基、甲苯基和二甲苯基)、具有1至5个碳原子的烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基)、氨基(包括二甲氨基、甲氨基)、羧基、羟基、乙烯基、氰基、卤素原子(例如氯原子、溴原子)等。R11可以具有一个取代基或可以具有多个取代基。氟化环状羧酸酐的优选实例包括琥珀酸酐和戊二酸酐的氟化化合物。特别地，通过用氟原子取代未取代的环状羧酸酐的全部氢原子而形成的化合物是优选的。其具体实例包括全氟戊二酸酐、全氟琥珀酸酐等。可以使用开链氟化酸酐。开链氟化酸酐的实例包括羧酸酐如乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、巴豆酸酐和苯甲酸酐的氟化化合物，例如一氟乙酸酐、三氟乙酸酐、五氟丙酸酐；磺酸酐如甲磺酸酐、乙磺酸酐、丙磺酸酐、丁磺酸酐、戊磺酸酐、己磺酸酐、乙烯基磺酸酐和苯磺酸酐的氟化化合物，例如三氟甲磺酸酐、2,2,2-三氟乙磺酸酐、五氟乙磺酸酐；羧酸与磺酸的酸酐如乙酸甲磺酸酐、乙酸乙磺酸酐、乙酸丙磺酸酐、丙酸甲磺酸酐、丙酸乙磺酸酐和丙酸丙磺酸酐的氟化化合物，例如三氟乙酸甲磺酸酐、三氟乙酸乙磺酸酐、三氟乙酸丙磺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子二次电池，包含：含有硅氧化物的负极，和含有氟化酸酐的电解液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.15 JP 2016-1807151.一种锂离子二次电池，包含：含有硅氧化物的负极，和含有氟化酸酐的电解液。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其中所述氟化酸酐是其中全部氢原子被氟原子取代的化合物。3.根据权利要求1或2所述的锂离子二次电池，其中所述氟化酸酐是其中全部碳-碳键为单键的化合物。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的锂离子二次电池，其中所述氟化酸酐具有环结构。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的锂离子二次电池，其中所述电解液中氟化酸酐的浓度为0.005至10摩尔/L。6.根据权利要求1至5中的任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：玉井卓，吉田登，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP