非水电解液及使用了其的蓄电设备制造技术

一种蓄电设备用非水电解液及包含该非水电解液的蓄电设备，其特征在于，其是在非水溶剂中溶解有电解质盐的非水电解液，非水电解液中含有0.1～5质量％的下述通式(I)所表示的化合物。该非水电解液能够提高在高温且高电压环境下使用时的蓄电设备的充电保存特性及放电保存特性。(式中，R

Non-aqueous electrolyte and its storage equipment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解液及使用了其的蓄电设备
本专利技术涉及能够提高在高温且高电压环境下使用时的蓄电设备的充电保存特性及放电保存特性的非水电解液及使用了其的蓄电设备。
技术介绍
近年来，电动汽车或混合动力车等汽车用电源、怠速熄火用的锂离子二次电池及锂离子电容器受到关注。作为锂二次电池的电解液，使用了在碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等环状碳酸酯和碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙甲酯等链状碳酸酯中溶解LiPF6、LiBF4等电解质而得到的非水电解液。为了改良这种锂二次电池的循环特性、保存特性等电池特性，对这些非水电解液中使用的非水系溶剂或电解质进行了各种研究。例如，在专利文献1中公开了一种非水电解质二次电池，其具备含有非水溶剂、电解质盐、1,3-二噁烷和磺酸酯的非水电解质，能够改善可进行正极活性物质的电位超过4.3V的高电压充电的非水电解质二次电池的初期容量及循环特性以及充电保存特性。在专利文献2中公开了一种二次电池用电解液，其包含Li2PFO3或LiPF2O2和二噁烷化合物。然而，在将锂二次电池在高温且高电压环境下(例如盛夏的车内等温度超过50℃那样的环境下)、以充电状态长时间保持的情况下，在电池中，非水溶剂的一部分在正极表面上发生氧化分解，引起分解物的沉积或由气体产生引起的液体枯竭。这样的话，存在正极的界面电阻增大、使电池的期望的电化学特性下降的问题。另一方面，在将锂二次电池在高温环境下、高电压下使用后以放电状态长时间保持的情况下，负极表面的被膜溶解而局部地出现活性的表面。这样的话，活性的表面与非水溶剂的一部分发生反应而引起自放电，负极的电位上升。由于特别是在高温环境下一连串的反应被加速，所以存在电池成为过放电状态而负极集电体溶出、使电池的期望的电化学特性下降的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-140919号专利文献2：日本特开2011-129420号
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术的目的是提供能够提高在高温且高电压环境下使用时的蓄电设备的充电保存特性及放电保存特性的非水电解液及使用了其的蓄电设备。用于解决课题的手段就专利文献1中提出的1,3-二噁烷与磺酸酯的混合添加而言，虽然对于充电保存特性可得到一定的效果，但是实情是对于在高温且高电压环境下使用后在高温下以放电状态长时间保存时的放电特性的提高，没有任何记载也没有暗示，没有得到充分的效果。另外，在专利文献2中，提出了通过在非水电解液中包含1,3-二噁烷化合物和LiPF2O2等，4.2V下的循环特性或保存特性、负载特性得以改善，但实情是在更高电压的环境下无法满足该性能。于是，本专利技术人等为了解决上述课题反复进行了深入研究，发现在非水溶剂中溶解有电解质盐的非水电解液中，通过使非水电解液中含有在1,3-二噁烷的5位具有2个烷基取代基的化合物，在高温且高电压环境下使用时的蓄电设备的充电保存特性及放电保存特性格外提高，从而完成了本专利技术。即，本专利技术提供下述的(1)及(2)。(1)一种蓄电设备用非水电解液，其特征在于，其是在非水溶剂中溶解有电解质盐的非水电解液，在非水电解液中含有0.1～5质量％的下述通式(I)所表示的化合物。[化学式1](式中，R1及R2分别独立地表示碳原子数为1～4的烷基。)(2)一种蓄电设备，其特征在于，其是具备正极、负极及在非水溶剂中溶解有电解质盐的非水电解液的蓄电设备，该非水电解液为上述(1)所述的非水电解液。专利技术效果根据本专利技术，能够提供可提高在高温且高电压环境下使用时的蓄电设备的充电保存特性及放电保存特性的非水电解液及使用了其的锂电池等蓄电设备。具体实施方式本专利技术涉及非水电解液及使用了其的蓄电设备。〔非水电解液〕本专利技术的非水电解液的特征在于，其是在非水溶剂中溶解有电解质盐的非水电解液，在非水电解液中含有0.1～5质量％的上述通式(I)所表示的化合物。本专利技术的非水电解液能够提高在高温且高电压环境下使用时的蓄电设备的充电保存特性及放电保存特性的理由并不明确，但可以如下考虑。本专利技术中使用的上述通式(I)所表示的化合物在1,3-二噁烷的5位具有2个烷基取代基。认为由此与未取代的1,3-二噁烷相比电极活性表面中的分解反应得到促进，在电极表面快速地形成被膜。另一方面，在1,3-二噁烷的4位具有取代基的情况下、或在1,3-二噁烷的5位具有1个烷基取代基的情况下，由于其分解反应过度地进行，所以对于在高温且高电压环境下使用时的蓄电设备的充电保存特性及放电保存特性无法得到充分的效果。即，认为本专利技术的化合物通过在1,3-二噁烷的5位具有2个烷基取代基，从而特别地具有良好的反应性。对于这些反应性，在专利文献1及2中没有任何记载，也没有研究。另外，关于通式(I)所表示的化合物，还原分解产物的一部分还作用于正极表面，若与腈化合物并用，则形成热稳定性高的被膜，充电保存特性及放电保存特性进一步得到改善，同时能够降低金属溶出。进而明确了，就含有链状酯、尤其是链状羧酸酯的非水电解液而言，在高电压下使用时的充电保存特性及放电保存特性进一步提高。本专利技术的非水电解液中包含的化合物以下述通式(I)表示。[化学式2](式中，R1及R2分别独立地表示碳原子数为1～4的烷基。)在上述通式(I)中，R1及R2的碳原子数优选为1～3，更优选为1或2。作为通式(I)中的R1及R2的具体例子，可适宜列举出甲基、乙基、正丙基、正丁基等直链烷基、异丙基、异丁基、仲丁基等支链烷基。其中，优选为甲基、乙基或正丙基，更优选为甲基或乙基。另外，在为上述通式(I)中的R1及R2彼此不同的非对称化合物的情况下，由于能够抑制充电保存时的电阻增大、并且降低金属溶出量，所以更优选。作为R1及R2彼此不同的情况下的具体例子，可适宜列举出选自甲基与乙基、甲基与正丙基、甲基与正丁基、乙基与正丙基、乙基与正丁基、及正丙基与正丁基的组合中的一种以上的组合。它们中，更优选选自甲基与乙基、甲基与正丙基、及乙基与正丁基的组合中的一种以上的组合。在本专利技术的非水电解液中，作为通式(I)的具体例子，可适宜列举出以下的结构式所表示的化合物。[化学式3]在上述化合物中，更优选选自由5,5-二甲基-1,3-二噁烷(结构式1)、5-乙基-5-甲基-1,3-二噁烷(结构式2)、5-甲基-5-丙基-1,3-二噁烷(结构式3)、5,5-二乙基-1,3-二噁烷(结构式5)、5-乙基-5-丙基-1,3-二噁烷(结构式6)及5-丁基-5-乙基-1,3-二噁烷(结构式7)构成的组中的一种或两种以上，进一步优选选自由5,5-二甲基-1,3-二噁烷(结构式1)、5-乙基-5-甲基-1,3-二噁烷(结构式2)、5-甲基-5-丙基-1,3-二噁烷(结构式3)、5-乙基-5-丙基-1,3-二噁烷(结构式6)及5-丁基-5-乙基-1,3-二噁烷(结构式7)构成的组中的一种或两种以上，特别优选选自由5-乙基-5-甲基-1,3-二噁烷(结构式2)、5-甲基-5-丙基-1,3-二噁烷(结构式3)、5-乙基-5-丙基-1,3-二噁烷(结构式6)及5-丁基-5-乙基-1,3-二噁烷(结构式7)构成的组中的一种或两种以上。在本专利技术的非水电解液中，通式(I)所表示的化合物的含量在非水电解液中为0.1～5质量％。若该含量为5质量％以下，则在电极上过度地形成被膜而电化学特性下降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓄电设备用非水电解液，其特征在于，其是在非水溶剂中溶解有电解质盐的非水电解液，在非水电解液中含有0.1～5质量％的下述通式(I)所表示的化合物，

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.22 JP 2016-2494281.一种蓄电设备用非水电解液，其特征在于，其是在非水溶剂中溶解有电解质盐的非水电解液，在非水电解液中含有0.1～5质量％的下述通式(I)所表示的化合物，式中，R1及R2分别独立地表示碳原子数为1～4的烷基。2.根据权利要求1所述的非水电解液，其中，所述通式(I)所表示的化合物为选自由5,5-二甲基-1,3-二噁烷、5-乙基-5-甲基-1,3-二噁烷、5-甲基-5-丙基-1,3-二噁烷、5,5-二乙基-1,3-二噁烷、5-乙基-5-丙基-1,3-二噁烷及5-丁基-5-乙基-1,3-二噁烷构成的组中的1种或2种以上。3.根据权利要求1或2所述的非水电解液，其中，所述化合物为所述通式(I)的R1及R2彼此不同的非对称化合物。4.根据权利要求1～3中任一项所述的非水电解液，其中，所述非水溶剂相对于非水溶剂的总体积以60～80体积％的范围包含分子量为70以上且120以下的链状酯。5.根据权利要求4所述的非水电解液，其中，所述分子量为70以上且120以下的链状酯包含选自由醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯及新戊酸甲酯构成的组中的1种或2种以上的链状羧酸酯，该链状羧酸酯的比例相对于链状酯的总体积为1～100体积％。6.根据权利要求1～5中任一项所述的非水电解液，其中，非水电解液含有具有碳-碳双键或碳-碳三键的不饱和键的环状碳酸酯及具有氟原子的环状碳酸酯中的至少1种。7.根据权利要求1～6中任一项所述的非水电解液，其中，进一步包含腈化合物。8.根据权利要求7所述的非水电解液，其中，所述腈化合物为选自由丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、...

【专利技术属性】
技术研发人员：安部浩司，
申请(专利权)人：宇部兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP