非水性溶剂、非水性电解液组合物和非水性电解液二次电池制造技术

一种非水性溶剂，其中含有基于质量比５％或更高至低于６０％的碳酸亚乙酯，４０％或更低的碳酸亚丙酯和４０％或更高的碳酸二乙酯。通过在非水性溶剂中进一步加入电解盐形成非水性电解液组合物，必要时可往非水性溶剂中加入不饱和环状碳酸酯和高分子化合物。用非水性电解液组合物形成非水性电解液二次电池。

【技术实现步骤摘要】
非水性溶剂、非水性电解液组合物和非水性电解液二次电池相关申请的交叉引用本专利技术含包含与2006年2月2日向日本特许厅提交的日本专利申请JP2006-026115的相关主题，该申请的全部内容在此作为参考引入。
本专利技术涉及一种非水性溶剂，使用该非水性溶剂的电解液组合物和非水性电解液二次电池。更具体地，本专利技术涉及含有碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸二乙酯的非水性溶剂，含此非水性溶剂和电解盐的非水性电解液组合物和使用此非水性电解液组合物的锂离子非水性电解液二次电池。
技术介绍
近年来，许多便携式电子设备如相机集成型VTR(磁带录像机)、数码相机、便携式电话、个人数码助手、笔记本电脑等已经投入市场。已经实现了这类便携式电子设备的小型化和轻型化。作为这类电子设备的便携式电源，对于电池，特别是二次电池，活跃地进行了以提高能量密度的研究和开发。其中，广泛使用了以碳作为阳极活性材料，锂-过渡金属复合氧化物作为阴极活性材料和碳酸酯混合物为电解溶液的锂离子二次电池，因为在相关领域中(例如，参考JP-A-1992(平成4年)-332479)，作为非水性体系电解溶液二次电池，与铅电池和镍镉电池相比能获得较大的能量密度。特别是，作为使用铝层合薄膜包覆的层叠式电池，由于层叠式电池轻，所以能量密度大(例如，参考日本专利公报No.3482591)。在这样的层叠式电池中，如果使用由电解液溶胀的聚合物，由于能避免电池变形，也广泛使用层叠式聚合物电池(例如，参考JP-A-2000-133215)。
技术实现思路
无论如何，由于供给各个电极的电极活性材料的电流密度增加，随着近年来实现了高电容的电池，其间差距缩小，在相关技术的电解质溶液中，电导率不够，锂离子难以在电极之间移动。从而，存在例如电池性能大大恶化和反复充电和放电时放电容量保持比率-->下降的问题。因此，期望提供一种能提高反复充电和放电时放电容量保持比率的非水性溶剂、使用这种非水性溶剂的电解液组合物和非水性电解液二次电池。专利技术人已经进行了大量重复的测试以实现上述要求，他们已经发现能通过使用碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸二乙酯为溶剂实现上述要求并完成了本专利技术。根据本专利技术的一个实施方案，提供了一种非水性溶剂，其中含有基于质量比例分别为5％或更高至低于60％的碳酸亚乙酯，40％或更低的碳酸亚丙酯和40％或更高的碳酸二乙酯。根据本专利技术的另一个实施方案，提供了一种非水性电解液组合物，含有：电解盐；和一种非水性溶剂，其中含有基于质量比例分别为5％或更高至低于60％的碳酸亚乙酯，40％或更低的碳酸亚丙酯和40％或更高的碳酸二乙酯。仍然根据本专利技术的另一个实施方案，提供了一种非水性电解液二次电池，包含：含有阴极活性材料的阴极和含有阳极活性材料的阳极，各个活性材料掺杂和去掺杂锂离子；非水性电解液组合物；隔板；和围绕它们的包覆元件，其中非水性电解液组合物含有电解盐和一种非水性溶剂，该非水性溶剂中含有基于质量比例分别为5％或更高至低于60％的碳酸亚乙酯，40％或更低的碳酸亚丙酯和40％或更高的碳酸二乙酯。根据本专利技术的该实施方案，由于以预定比例使用碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸二乙酯，能提供一种能防止反复充电和放电时放电容量保持比率下降的非水性溶剂，使用该溶剂的非水性电解液组合物和非水性电解液二次电池。本专利技术的其他特征和优点将由下面的描述结合附图阐明，其中相同的参考符号在附图中代表相同或相似的部分。附图说明图1为根据本专利技术一个实施方案的非水性电解液二次电池的例子的层叠型电池实例的分解透视图；和图2为图1中所示的电池元件沿线I-I的截面图。具体实施方式以下将对本专利技术的非水性溶剂和非水性电解液组合物作详细描述。需要指明，本说明书假设[％]均为质量百分比，除非另有说明。-->如前所述，本专利技术的非水性溶剂含有5％或更高至低于60％的碳酸亚乙酯，40％或更低的碳酸亚丙酯和40％或更高的碳酸二乙酯。本专利技术的非水性电解液组合物含有该非水性溶剂和电解盐，该非水性电解液组合物优选用于锂离子非水性电解液二次电池。含有预定比例的碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸二乙酯的溶剂有利于提高电解溶液(非水性电解液组合物)的导电性，并能提高重复充电和放电时的放电容量保持比率。在诸如铝层叠电池等使用层状薄膜作为包覆元件的电池中，由于随着重复充电和放电会发生变形，难以获得电极间的粘合性能，存在放电容量保持比率恶化的情况。然而，由于随着电解溶液导电性的提高，锂离子的自由度也提高，由于反复充电和放电所导致的层叠电池的变形现象可得以克服。能克服放电容量保持比率的降低。一般来说，作为用于非水性电解液二次电池的非水性溶剂，使用以下溶剂的混合物：具有高介电常数的溶剂如碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、4-氟-1，3-二氧环乙(dioxorane)-2-酮(碳酸氟代亚乙酯)，4-氯-1，3-二氧环乙(dioxorane)-2-酮(碳酸氯代亚乙酯)，三氟甲基亚乙基碳酸酯等；和低粘度的溶剂如链状碳酸酯如碳酸二甲酯，碳酸甲基乙基酯，碳酸甲基丙基酯等，链状羧酸酯如乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、甲基丁酸、甲基异丁酸、三甲基甲基乙酸酯、三甲基乙基乙酸酯等，链状酰胺如N，N-二甲基乙酰胺等，链状氨基甲酸酯如N，N-二乙基甲基氨基甲酸酯、N，N-二乙基乙基氨基甲酸酯等、醚如1，2-二甲氧基乙烷，四氢呋喃，四氢吡喃，1，3-二氧环乙烷(dioxorane)等。本专利技术中，同时使用了作为高介电常数的溶剂碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯和作为低粘度溶剂的碳酸二乙酯。将本专利技术的非水性溶剂中所含碳酸亚乙酯的含量限定在5％或更高至低于60％是必要的。如果碳酸亚乙酯的含量低于5％，锂离子的离解度低，导致电解溶液的电导度降低。反过来，如果碳酸亚乙酯的含量等于或高于60％，由于电解溶液的粘度增加，锂离子的自由度降低，导致电解溶液的电导度降低。优选将非水性溶剂中碳酸亚乙酯的含量限定为20％-40％。将碳酸亚丙酯的含量设定在40％或更低是必要的。因为如果碳酸亚丙酯的含量超过40％，含碳酸亚丙酯和碳酸亚乙酯的高粘度溶剂比例增加，电解溶液的-->电导度降低。更优选为将非水性溶剂中碳酸亚丙酯的含量设定在5-30％的值。将碳酸二乙酯的含量设定在40％或更高是必要的。如果碳酸二乙酯的含量低于40％，由于电解溶液粘度高，锂离子难于移动，电解溶液的电导度降低。优选将非水性溶剂中的碳酸二乙酯的含量设定在40-70％的值。本专利技术的非水性电解液组合物包含电解盐，以及含有碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸二乙酯的非水性溶剂作为主要组分。还可加入这些组分以外的化合物。特别指出，可以是不饱和环状碳酸酯。即可以是碳原子和环上碳原子间有多重键的环状碳酸酯，例如含有双键的环状碳酸酯如碳酸亚乙烯酯和乙烯基亚乙基碳酸酯。通过加入少量的一种或两种不饱和环状碳酸酯，在阳极上形成了薄膜涂层。能防止发生与电解溶液(非水性电解液组合物)的副反应。能进一步提高反复充电和放电时的放电容量保持比率。优选将不饱和环状碳酸酯的加入量设定在非水性溶剂中含量0.1-2％的值。因为如果低于0.1％，存在难以在阳极上形成充分的薄膜涂层的倾向，电池反复充电和放电的性能会恶化。特别地如果高于2％，在高温下保存时由于过量的添加剂的裂解气电池膨胀增加。以加入预定的高分子化合物的方式构成也本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水性溶剂，包含：５％或更高至低于６０％的碳酸亚乙酯；　　　　４０％或更低的碳酸亚丙酯；　　　　和４０％或更高的碳酸二乙酯，分别基于质量比。

【技术特征摘要】
JP 2006-2-2 2006-0261151.一种非水性溶剂，包含：5％或更高至低于60％的碳酸亚乙酯；40％或更低的碳酸亚丙酯；和40％或更高的碳酸二乙酯，分别基于质量比。2.一种非水性电解液组合物，包含：电解盐；和非水性溶剂，其中含有5％或更高至低于60％的碳酸亚乙酯，40％或更低的碳酸亚丙酯和40％或更高的碳酸二乙酯，分别基于质量比。3.权利要求2所述的组合物，进一步含有不饱和环状碳酸酯。4.权利要求3所述的组合物，其中所述的不饱和环状碳酸酯为碳酸亚乙烯酯和/或碳酸乙烯基亚乙酯。5.权利要求4所述的组合物，其中所述的在所述的非水性溶剂中含有重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹田幸史，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]