电解液和电池制造技术

本发明专利技术公开了能够抑制溶剂的分解反应的电解液。还公开了使用这种电解液的电池。具体地，公开了其中正极（２１）和负极（２２）经由电解质层（２４）堆叠的电池。电解质层（２４）由包含电解液和高分子化合物的凝胶电解质构成。该电解液包含碳酸亚乙烯酯和其中芳基结合到γ－位的γ－丁内酯衍生物。因此，可抑制溶剂的分解反应，并可抑制电池的膨胀，同时改善初始效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含碳酸亚乙烯酯的电解液和使用该电解液的电池。
技术介绍
近年来，以移动电话、PDA(个人数字助理)、和笔记本个人电脑为代表的便携式电子设备的小型化和轻型化已得到了积极地促进。作为其一个环节，已强烈要求作为其驱动电源的电池特别是二次电池的能量密度的改善。作为能够提供高能量密度的二次电池，例如，使用能够嵌入和脱出锂(Li)的材料如碳材料用于负极的锂离子二次电池是已知的。此外，近年来，作为能够提供高能量密度的二次电池，已开发了一种二次电池，其中能够嵌入和脱出锂的材料用于负极，锂金属析出在该表面上，且由此负极容量包括由于锂的嵌入和脱出的容量成分(capacitycomponent)和由于锂的析出和溶解的容量成分(例如，参见专利文件1)。在这些二次电池中，在过去，已考虑在电解质中混合添加剂如碳酸亚乙烯酯以改善电池特性如循环特性(例如，参见专利文件2)。专利文件1：国际公开No.01/22519专利文件2：日本未审专利公开No.2003-197259
技术实现思路
人们认为碳酸亚乙烯酯通过在初始充电和放电中在电极表面上形成稳定的覆盖膜来抑制溶剂的分解反应。但是，有这样的问题：当反应电位(还原电位)接近碳酸亚乙烯酯的物质如碳酸亚丙酯包含在电解液中时，由于速度的因素，碳酸亚丙酯的分解反应未被充分抑制，且因此初始效率降低。此外，碳酸亚乙烯酯在氧化侧具有低的稳定性。因此，有这样的问题：例如，在使用膜外部部件的情况下，当电池充电并在高温下储存时，碳酸亚乙烯酯分解，且电池膨胀。考虑到以上问题，本专利技术的目的是提供能够抑制溶剂的分解反应的电-->解液，和使用该电解液的电池。根据本专利技术的电解液包含碳酸亚乙烯酯和其中芳基结合到γ-位的γ-丁内酯衍生物。根据本专利技术的电池包括正极、负极和电解液。该电解液包含碳酸亚乙烯酯和其中芳基结合到γ-位的γ-丁内酯衍生物。本专利技术的电解液包含碳酸亚乙烯酯和其中芳基结合到γ-位的γ-丁内酯衍生物。因此，可抑制溶剂的分解反应。从而，根据使用该电解液的本专利技术的电池，在防止电池膨胀的同时，可改善初始效率。特别地，当电解液中碳酸亚乙烯酯的含量为0.5重量％或更大，或电解液中γ-丁内酯衍生物的含量在0.1重量％或更大至2重量％或更小的范围内时，可获得更高的效果。附图说明图1是显示根据本专利技术实施方式的二次电池的结构的分解透视图；和图2是显示沿图1所示螺旋卷绕电极体的线II-II的结构的横截面。具体实施方式下面将参照附图详细描述本专利技术的实施方式。(第一实施方式)图1显示了根据本专利技术第一实施方式的二次电池的分解结构的实例。该二次电池是所谓的锂离子二次电池，其中负极容量通过由于作为电极反应物的锂的嵌入和脱出的容量成分表示。该二次电池具有这样的结构：其上连有正极引线11和负极引线12的螺旋卷绕电极体20包含在膜包装部件31内。正极引线11和负极引线12分别为例如条形，且例如分别以相同的方向从包装部件31内部引到外部。正极引线11由例如金属材料如铝(Al)制成。负极引线12由例如金属材料如镍(Ni)制成。包装部件31由矩形层压膜制成，其中例如尼龙膜、铝箔和聚丙烯膜以此顺序结合在一起。例如配置包装部件31，使得聚丙烯膜一侧面对螺旋卷绕电极体20，且各个外缘通过熔焊或粘合剂彼此接触。用以改善正极引线11/负极引线12和包装部件31的内部之间的接触特-->性并防止外部空气进入的粘附膜32插入包装部件31和正极引线11/负极引线12之间。粘附膜32由对正极引线11和负极引线12具有接触特性的材料制成。例如，当正极引线11和负极引线12由上述金属材料制成时，该粘附膜32优选由聚烯烃树脂如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯或改性聚丙烯制成。图2显示了沿图1所示的螺旋卷绕电极体20的线II-II的横截面结构。在螺旋卷绕电极体20中，正极21和负极22以及在其中间的隔膜23和电解质24层叠并螺旋卷绕。螺旋卷绕电极体20的最外围用保护带25保护。正极21具有例如正极集电体21A和设置在正极集电体21A的两面或一面上的正极活性材料层21B。在正极集电体21A中，例如，在纵向上在其一端具有未设置正极活性材料层21B的暴露部分。正极引线11连到该暴露部分上。正极集电体21A由金属材料如铝制成。正极活性材料层21B包含例如一种或多种能够嵌入和脱出作为电极反应物的锂的正极材料作为正极活性材料。作为能够嵌入和脱出锂的正极材料，例如，含锂化合物如锂的氧化物、锂磷氧化物、锂的硫化物和包含锂的插层化合物是合适的。可通过混合使用其两种或多种。特别地，为了改善能量密度，优选由通式LixMIO2或LiyMIIPO4表示的锂复合氧化物或锂磷氧化物。在式中，MI和MII代表一种或多种过渡金属，且优选代表钴(Co)、镍、锰(Mn)、铁(Fe)、铝、钒(V)、钛(Ti)和锆(Zr)的至少一种。x和y的值根据电池的充电和放电状态变化，且通常在0.05≤x≤1.10和0.05≤y≤1.10的范围内。作为由LixMIO2表示的锂复合氧化物的具体实例，例如，可列举LiCoO2、LiNiO2、LiNi0.5Co0.5O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、具有尖晶石型晶体结构的LiMn2O4等。作为由LiyMIIPO4表示的锂磷氧化物的具体实例，例如，可列举LiFePO4、LiFe0.5Mn0.5PO4等。正极活性材料层21B包含例如电导体，且如果必要可包含粘合剂。作为电导体，例如，可列举碳材料如石墨、炭黑和Ketjen黑。可单独使用其一种，或可通过混合使用其两种或多种。除了碳材料外，还可使用金属材料、导电聚合物材料等，只要这种材料具有导电性。作为粘合剂，例如，可列举合成橡胶如丁苯橡胶、氟化橡胶、和三元乙丙橡胶；或聚合物材料如聚偏二氟乙烯。可单独使用其一种，或可通过混合使用其两种或多种。类似于正极21，负极22具有负极集电体22A和设置在负极集电体22A-->的两面或一面上的负极活性材料层22B。在负极集电体22A中，例如，在纵向上在其一端具有未设置负极活性材料层22B的暴露部分。负极引线12连到该暴露部分上。负极集电体22A由例如金属材料如铜(Cu)制成。负极活性材料层22B包含例如一种或多种能够嵌入和脱出作为电极反应物的锂的负极材料作为负极活性材料。如果必要，例如，负极活性材料层22B可包含与正极活性材料层21B类似的粘合剂。作为能够嵌入和脱出锂的负极材料，例如，可列举碳材料如石墨、非石墨化碳、和可石墨化碳。优选使用碳材料，因为在充电和放电中产生的晶体结构变化非常小，可获得高的充电和放电容量，且可获得有利的充电和放电循环特性。特别地，优选石墨，因为放电容量高且由此可获得高能量密度。作为能够嵌入和脱出锂的负极材料，除了上述碳材料外，还可混合可嵌入和脱出锂且包含金属元素和准金属元素的至少一种作为构成元素的材料，因为由此可获得高能量密度。这种负极材料可为金属元素的单质、合金或化合物；准金属元素的单质、合金或化合物；或至少部分具有其一种或多种相的材料。在本专利技术中，除了包括两种或多种金属元素的合金外，合金还包括包含一种或多种金属元素和一种或多种准金属元素的合金。此外，合金可包含非金属元素。其结构可为固溶体、共晶(低共熔混合物(eutectic))、金属间化合物、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含碳酸亚乙烯酯和其中芳基结合到γ位的γ－丁内酯衍生物的电解液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-2-17 040789/20051.一种包含碳酸亚乙烯酯和其中芳基结合到γ位的γ-丁内酯衍生物的电解液。2.权利要求1的电解液，其中碳酸亚乙烯酯的含量为0.5重量％或更大。3.权利要求1的电解液，其中γ-丁内酯衍生物的含量在0.1重量％或更大至2重量％或更小的范围内。4.权利要求1的电解液，进一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：市桥明，狩野严大郎，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]