电解液和电池制造技术

本发明专利技术提供了一种包含溶剂和电解质盐的电解液以及使用该电解液的电池。该电解液能够改善电池的保存特性和循环特性。该电池包括正极、负极、以及电解液。将该电解液浸渍到设置在正极与负极之间的隔膜中。电解液中的溶剂包含给定的砜化合物如二（三甲基甲硅烷基）－２，２－二氟磺基乙酸酯。与溶剂不包含上述砜化合物的情况相比，可以改善电解液的化学稳定性，并且可以抑制电解液的分解反应。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本专利技术包含于2006年12月8日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2006-331998涉及的主题，将其全部内容并入本文作为参考。
本专利技术涉及一种包含溶剂和电解质盐的电解液以及使用该电解液的电池。
技术介绍
近年来，已经广泛使用便携式电子装置，例如组合摄像机(磁带录像机)、移动电话、以及笔记本式个人计算机，并且强烈地要求减小它们的尺寸和重量，以及获得它们的长寿命。因此，已经开发了一种作为用于便携式电子装置电源的电池，尤其是一种能够提供高能量密度的轻量化二次电池。特别地，非常希望一种使用锂的嵌入和脱嵌用于充电和放电反应的二次电池(所谓的锂离子二次电池)或一种使用锂的析出和溶解的二次电池(所谓的锂金属二次电池)，由于与铅电池和镍镉电池相比，这样的锂离子二次电池或这样的锂金属二次电池可以提供更高的能量密度。-->在这样的二次电池中，普通使用其中电解质盐如六氟磷酸锂溶解于碳酸酯溶剂如碳酸亚丙酯和碳酸二乙酯中的电解液(例如，参考日本专利第3294400号)。尤其是，为了改善负荷特性(loadcharacteristic)、保存特性、电化学特性等，还使用含例如由磺酸和羧酸组成的酸酐、具有三烷基甲硅烷基基团的硫酸酯(盐)、磺酸酯(盐)等的电解液(例如，参见日本未审查专利申请公开第2002-008718和2002-359001号)。
技术实现思路
在最近的电子装置中，存在一种这样的趋势，即，由于诸如以CPU(中央处理器)为代表的电子部件的高性能的因素，发热量日益增加。因此，二次电池被暴露在高温气氛中，从而易于降低保存特性。而且，存在一种这样的趋势，即，日益开发电子装置的高性能和多功能。因此，存在一种这样的趋势，即，通过频繁重复二次电池的充电和放电，放电容量很容易降低。所以，渴望可以进一步改善二次电池的保存特性和循环特性。考虑到上述，在本专利技术中，期望提供一种能够改善保存特性和循环特性的电解液和电池。根据本专利技术的实施例，提供了一种包含含化学式1所示的砜化合物的溶剂和电解质盐的电解液。化学式1-->R1代表卤素基团、-O-R4、-S-R4、-O-SiR53、或-S-SiR53。R2是卤素基团、-O-R6、-S-R6、-S-SiR73、或-O-SiR73。R3是由碳和选自由氢、氧、和卤素组成的组中的元素的构成的二价基团。R4和R6是具有碳数在1～4范围内的烷基基团或具有碳数在1～4范围内的烷基卤基团。R5和R7是具有碳数在1～4范围内的烷基基团、具有碳数在1～4范围内的亚烷基基团、或芳基基团。R4、R6、R5以及R7可以相同或不同。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种包括正极、负极、以及电解液的电池，其中电解液包含含化学式1所示的砜化合物的溶剂和电解质盐。化学式1R1代表卤素基团、-O-R4、-S-R4、-O-SiR53、或-S-SiR53。R2是卤素基团、-O-R6、-S-R6、-S-SiR73、或-O-SiR73。R3是由碳和选自由氢、氧、和卤素组成的组中的元素的构成的二价基团。R4和R6是具有碳数在1～4范围内的烷基基团或具有碳数在1～4范围内的烷基卤基团。R5和R7是具有碳数在1～4范围内的烷基基团、具有碳数在1～4范围内的亚烷基基团、或芳基基团。R4、R6、R5以及R7可以相同或不同。根据本专利技术实施例的电解液，溶剂包含化学式1所示的砜化合物。因此，当电解液被用于诸如电池的电化学装置时，与溶剂不包含砜化合物的情况相比，可以改善化学稳定性，并抑制分解反应。-->从而，在使用根据本专利技术实施例的电解液的电池中，可以改善保存特性和循环特性。通过以下描述，本专利技术的其它和另外的目的、特征以及优点将被更充分地呈现。附图说明图1是示出了使用根据本专利技术实施例的电解液的第一电池的结构的剖视图；图2是示出了图1所示的螺旋卷绕电极体的放大部分的剖视图；图3是示出了使用根据本专利技术实施例的电解液的第四电池的结构的分解透视图；以及图4是示出了沿图3所示的螺旋卷绕电极体的线IV-IV截取的结构的剖视图。具体实施方式在下文中，将参照附图详细地描述本专利技术的实施例。根据本专利技术实施例的电解液用于，例如如电池的电化学装置。根据本专利技术实施例的电解液包含含化学式1所示的砜化合物的溶剂和电解质盐。由于溶剂含有砜化合物，因此当电解液用于电化学装置时，可以改善化学稳定性，从而阻止分解反应。从而，可以改善电化学装置中的保存特性和循环特性。化学式1中的R4至R7的碳数在1～4的范围内，由于由此可以获得足够的溶解性。-->化学式1在该化学式中，R1代表卤素基团、-O-R4、-S-R4、-O-SiR53、或-S-SiR53。R2是卤素基团、-O-R6、-S-R6、-S-SiR73、或-O-SiR73。R3是由碳和选自由氢、氧、和卤素组成的组中的元素的构成的二价基团。R4和R6是具有碳数在1～4范围内的烷基基团或具有碳数在1～4范围内的烷基卤基团。R5和R7是具有碳数在1～4范围内的烷基基团、具有碳数在1～4范围内的亚烷基基团、或芳基基团。R4、R6、R5以及R7可以相同或不同。在电解液中化学式1所示的砜化合物的含量优选在0.01wt％～5wt％的范围内，由于由此可以获得足够的效果。化学式1所示的砜化合物的分子量优选在120～2000的范围内，更优选在120～1000的范围内，以及最优选在120～650的范围内。从而，可以获得足够的效果，并且可以获得足够的溶解性。在化学式1中以R1和R2示出的卤素基团包括例如氟基团(-F)、氯基团(-Cl)等。不用说，卤素基团可以是除氟基团和氯基团之外的基团。在化学式1中分别以R1和R2示出的-SiR53和-SiR73包括例如-Si(CH3)3、-Si(C2H5)3、-Si(C3H7)3、-Si(C4H9)3、-Si(C6H5)3、-Si(CH3)2(C2H5)、-Si(CH3)(C2H5)2、-Si(C2H5)(C3H7)2、-Si(C2H5)2(C3H7)、-Si(CH(CH3)2)3、-Si(CH3)(CH(CH3)2)2、-Si(CH3)2(CH(CH3)2)、-Si(C2H5)(CH(CH3)2)2、-Si(C2H5)2(CH(CH3)2)等。不用说，-SiR53和-->-SiR73并不限于上述基团，并且-SiR53和-SiR73可以是其它基团，只要这样的基团具有化学式1所示的结构。化学式1中所示的R3包括例如-CH2-、-CHF-、-CF2-、-C≡C-、-CH2-CH2-、-CF2-CF2-、-CH2-O-CH2-、-CF2-CH2-CF2-、-CH2-CH2-CH2-、-CF2-CF2-CF2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CF2-CH2-CH2-CF2-、-CF2-CF2-CF2-CF2-、-C(CH3)2-、-C(C2H5)2-、-C(C3H7)2-、-C(CH3)2-C(CH3)2-、-CH2-CH2-C(CH3)2-、-CF2-CH2-C(CH3)2-、-C(CH3)2-CH2-C(CH3)2-、-C(C6H5)2-C(C6H5)2-、-CF2-CH2-C(C6H5)2-、-C(C6H5)2-CH2-C(C6H5)2-等。不用说，R3并不限于上述基团，并且R3可以是其它基团，只要这样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解液，包含：溶剂，所述溶剂包含以下化学式１所示的砜化合物；以及电解质盐，化学式１＊＊＊Ｒ１代表卤素基团、－Ｏ－Ｒ４、－Ｓ－Ｒ４、－Ｏ－ＳｉＲ５↓［３］、或－Ｓ－ＳｉＲ５↓［３］；Ｒ２是卤素基团、－Ｏ－Ｒ６、－Ｓ－Ｒ６、－Ｓ－ＳｉＲ７↓［３］、或－Ｏ－ＳｉＲ７↓［３］；Ｒ３是由碳（Ｃ）和选自由氢（Ｈ）、氧（Ｏ）、和卤素组成的组中的元素构成的二价基团；Ｒ４和Ｒ６是具有碳数在１～４范围内的烷基基团或具有碳数在１～４范围内的烷基卤基团；Ｒ５和Ｒ７是具有碳数在１～４范围内的烷基基团、具有碳数在１～４范围内的亚烷基基团、或芳基基团；Ｒ４、Ｒ６、Ｒ５以及Ｒ７可以相同或不同。

【技术特征摘要】
JP 2006-12-8 2006-3319981.一种电解液，包含：溶剂，所述溶剂包含以下化学式1所示的砜化合物；以及电解质盐，化学式1R1代表卤素基团、-O-R4、-S-R4、-O-SiR53、或-S-SiR53；R2是卤素基团、-O-R6、-S-R6、-S-SiR73、或-O-SiR73；R3是由碳(C)和选自由氢(H)、氧(O)、和卤素组成的组中的元素构成的二价基团；R4和R6是具有碳数在1～4范围内的烷基基团或具有碳数在1～4范围内的烷基卤基团；R5和R7是具有碳数在1～4范围内的烷基基团、具有碳数在1～4范围内的亚烷基基团、或芳基基团；R4、R6、R5以及R7可以相同或不同。2.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述砜化合物的含量在0.01wt％～5wt％的范围内。3.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述溶剂包含具有不饱和键的环状碳酸酯。-->4.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述溶剂包含选自由以下化学式2所示的具有卤素作为元素的链状碳酸酯和以下化学式3所示的具有卤素作为元素的环状碳酸酯组成的组中的至少一种：化学式2R11～R16代表氢基团、卤素基团、烷基基团、或烷基卤基团；R11～R16可以相同或不同；然而，R11～R16中的至少一个为卤素基团或烷基卤基团，化学式3R21～R24代表氢基团、卤素基团、烷基基团、或烷基卤基团；R21～R24可以相同或不同；然而，R21～R24中的至少一个为卤素基团或烷基卤基团。5.根据权利要求4所述的电解液，其中，所述具有卤素作为元素的环状碳酸酯包括4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮和4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮中的至少一种。6.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述溶剂包含磺内酯。7.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述溶剂包含酸酐。-->8.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述电解质盐包含选自由以下化学式4、化学式5、以及化学式6所示的化合物组成的组中的至少一种：化学式4X31代表短周期型周期表中的1A族元素或2A族元素或者铝(A1)；M31代表过渡金属，短周期型周期表中的3B族元素、4B族元素、或5B族元素；R31代表卤素基团；Y31代表-OC-R32-CO-、-OC-CR332-、或-OC-CO-；R32代表亚烷基基团、亚烷基卤基团、亚芳基基团、或亚芳基卤基团；R33代表烷基基团、烷基卤基团、芳基基团、或芳基卤基团，并且可以相同或不同；a3代表1～4的整数；b3代表0或者2或4的整数；c3、d3、m3、以及n3代表1～3的整数，化学式5X41代表短周期型周期表中的1A族元素或2A族元素；M41代表过渡金属，短周期型周期表中的3B族元素、4B族元素、或5B族元素；Y41代表-OC-(CR412)b4-CO-、-R432C-(CR422)c4-CO-、-R432C-(CR422)c4-CR432-、-R432C-(CR422)c4-SO2-、-O2S-(CR422)d4-SO2-、或-OC-(CR422)d4-SO2-；R41和R43代表氢基团、烷基基团、卤-->素基团、或烷基卤基团；R41和R43可以各自相同或不同；R41和R43中的至少一个各自是卤素基团或烷基卤基团；R42代表氢基团、烷基基团、卤素基团、或烷基卤基团，并且可以相同或不同；a4、e4、以及n4代表1或2的整数；b4和d4代表1～4的整数；c4代表0或者1～4的整数；f4和m4代表1～3的整数，化学式6X51代表短周期型周期表中的1A族元素或2A族元素；M51代表过渡金属，短周期型周期表中的3B族元素、4B族元素、或5B族元素；Rf代表具有碳数在1～10范围内的氟化烷基基团或具有碳数在1～10范围内的氟化芳基基团；Y51代表-OC-(CR512)d5-CO-、-R522C-(CR512)d5-CO-、-R522C-(CR512)d5-CR522-、-R522C-(CR512)d5-SO2-、-O2S-(CR512)e5-SO2-、或-OC-(CR512)e5-SO2-；R51代表氢基团、烷基基团、卤素基团、或烷基卤基团，并且可以相同或不同；R52代表氢基团、烷基基团、卤素基团、或烷基卤基团，可以相同或不同，但是其至少一个是卤素基团或烷基卤基团；a5、f5、以及n5代表1或2的整数；b5、c5、以及e5代表1～4的整数；d5代表0或者1～4的整数；g5和m5代表1～3的整数。9.根据权利要求8所述的电解液，其中：所述化学式4所示的化合物包括选自由以下化学式7(1)中的二氟[草酸-O，O′]硼酸锂、化学式7(2)中的二氟二[草酸-->-O，O′]磷酸锂、化学式7(3)中的二氟[3，3，3-三氟-2-氧-2-三氟甲基丙酸(2-)-O，O′]硼酸锂、化学式7(4)中的二[3，3，3-三氟-2-氧-2-三氟甲基丙酸(2-)-O，O′]硼酸锂、化学式7(5)中的四氟[草酸-O，O′]磷酸锂、以及化学式7(6)中的二[草酸-O，O′]硼酸锂组成的组中的至少一种；所述化学式5所示的化合物包括选自由以下化学式8(1)中的(2，2-二氟丙二酸草酸)硼酸锂、化学式8(2)中的[二(3，3，3-三氟甲基)乙醇酸草酸]硼酸锂、化学式8(3)中的(3，3，3-三氟甲基丙酸草酸)硼酸锂、化学式8(4)中的(2-三氟甲基丙酸草酸)硼酸锂、化学式8(5)中的(4，4，4-三氟-3-三氟甲基丁酸草酸)硼酸锂、化学式8(6)中的(全氟频哪醇草酸)硼酸锂、化学式8(7)中的(4，4，4-三氟-3-甲基丁酸草酸)硼酸锂、以及化学式8(8)中的(4，4，4-三氟丁酸草酸)硼酸锂组成的组中的至少一种；以及所述化学式6所示的化合物包括以下化学式8(9)中的氟代三氟甲基[草酸-O，O′]硼酸锂，化学式7-->化学式810.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述电解质盐包含选自由六氟磷酸锂，四氟硼酸锂，高氯酸锂，六氟砷酸锂，以及以下化学式9、化学式10、和化学式11所示的化合物组成的组中的至少一种：化学式9LiN(CmF2m+1SO2)(CnF2n+1SO2)m和n代表1以上的整数，m和n可以相同或不同；-->化学式10R61代表具有碳数在2～4范围内的直链或支链的全氟亚烷基；化学式11LiC(CpF2p+1SO2)(CqF2q+1SO2)(CrF2r+1SO2)p、q、以及r代表1以上的整数，p、q、以及r可以相同或不同。11.一种电池，包括：正极；负极；以及电解液，其中，所述电解液包含含以下化学式12所示的砜化合物的溶剂和电解质盐，化学式12R1代表卤素基团、-O-R4、-S-R4、-O-SiR53、或-S-SiR53；R2是卤素基团、-O-R6、-S-R6、-S-SiR73、或-O-...

【专利技术属性】
技术研发人员：井原将之，山口裕之，洼田忠彦，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]