用于锂二次电池的电解质和使用该电解质的锂二次电池制造技术

本申请公开了一种用于锂二次电池的电解质以及使用此电解质的锂二次电池，该电解质包含（ⅰ）一种非水溶剂，尤其是主要由高电介体溶剂和一种低粘度溶剂组成的非水溶剂，和（ⅱ）溶解在其中的一种电解质盐，和（ⅲ）一种炔烃衍生物或碳酸炔烃酯衍生物。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于锂二次电池的新的电解质，该电解质可使该锂二次电池具有优良的电池循环特性和优良的诸如电容和储存的特性，还涉及一种使用该电解质的锂二次电池。近年来，锂二次电池广泛地用作紧凑型电子装置等的电源。锂二次电池主要由阴极、非水电解质和阳极组成。尤其是具有如LiCoO2的锂复合氧化物作为阴极、并且碳质材料或锂作为阳极的锂二次电池是适用的。此外，作为锂二次电池用电解质，诸如碳酸亚乙酯(EC)或碳酸亚丙酯(PC)这样的环状碳酸酯是适用的。然而，希望探寻一种电池循环特性和电池特性更加优良的二次电池。使用阴极活性物质如LiCo2,LiMn2O4,LiNiO2等的锂二次电池，其电池性能降低，这是因为非水电解质里的溶剂在充电的过程中局部部分氧化和分解，而分解产物抑制了电池理想的电化学反应。这是由于在阴极活性物质和非水电解质之间的界面上溶剂发生电化学氧化造成的。此外，使用如天然石墨或人造石墨的高结晶碳质材料作为阳极活性物质的锂二次电池，有时会发生碳质的阳极物质剥落，根据该现象的严重程度，造成容量的不可逆。该剥落的发生是由于在充电期间在该电解质中的溶剂发生分解，也就是说，是由于在该碳质阳极材料和电解质的界面处溶剂发生电化学还原。特别地，具有低熔点和高介电常数的PC即使在低温下也具有高导电性。然而，当采用石墨阳极时，问题是由于PC的分解而不能用于锂二次电池。此外，在反复充电和放电的过程中，EC局部地分解使得电池性能降低。因此，目前该电池的循环特性和诸如电容的电池特性不是满意的。本专利技术的目的是解决上述关于锂二次电池的电解质具有的问题，并提供一种用于锂二次电池的具有优良的电池循环特性和优良的诸如电池电容的特性的非水电解质，以及一种使用该电解质的锂二次电池。根据本专利技术，提供一种用于锂二次电池的电解质，包括(ⅰ)一种非水溶剂，(ⅱ)一种可溶解于其中的电解质盐和(ⅲ)至少一种具有通式(Ⅰ),(Ⅱ)和(Ⅲ)的炔烃衍生物或至少一种具有通式(Ⅳ)的碳酸炔烃酯衍生物R1-C≡C-R2(Ⅰ) 其中R1,R2,R3和R4分别表示C1到C12的烷基，C3到C6环烷基，芳基，或氢原子，在Y1,Y2，和Y3中的R5,R6和R7分别表示C1到C12的烷基，C3到C6的环烷基，或芳基，而n是1或2的整数。根据本专利技术，还提供一种锂二次电池，包括(a)阴极，(b)阳极，以及(c)一种电解质，该电解质包括(ⅰ)一种非水溶剂，(ⅱ)溶解于其中的电解质盐，和(ⅲ)至少一种具有通式(Ⅰ),(Ⅱ)和(Ⅲ)的炔烃衍生物或至少一种具有通式(Ⅳ)的碳酸炔烃酯衍生物R1-C≡C-R2(Ⅰ) 其中R1,R2,R3和R4分别表示C1到C12的烷基，C3到C6的环烷基、芳基或氢原子，在Y1,Y2和Y3中的R5,R6和R7分别表示C1到C12的烷基，C3到C6的环烷基或芳基，而n是1或2的整数。在充电过程中，在碳质阳极的表面上，在有机溶剂还原并分解之前，据信，由于天然石墨和人造石墨等的活性，造成部分分解产物在高结晶碳质阳极的表面上形成钝化膜，从而进一步防止了电解质中有机溶剂的还原和分解。此外，在该电解质中的有机溶剂还原和分解之前，在超额电压微小处、即阴极材料表面电位变得高跃迁处，据信有部分分解产物发生氧化和分解，从而进一步防止了电解质中有机溶剂的氧化和分解。从上述机理可知，存在抑制电解质分解的作用效果而不会损害电池的正常反应。在由溶于非水溶剂中的电解质盐组成的电解质中包含的炔烃衍生物中，通式(Ⅰ)和(Ⅱ)的炔烃衍生物中的R1,R2,R3和R4优选分别为C1到C12的烷基如甲基，乙基，丙基，丁基，戊基，己基，辛基和癸基，烷基也可以是如异丙基或异丁基这样的支链烷基。此外，可以是如环丙基或环己基这样的C3到C6的环烷基。此外，它也可以包括如苯基、苄基、或对甲苯基这样的C6到C12的芳基。此外，还可以是氢原子。此外，通式Ⅱ)和(Ⅲ)的炔烃衍生物中Y1,Y2，和Y3中的R5,R6和R7优选分别为C1到C12的烷基，如甲基，乙基，丙基，丁基，戊基，和己基。此外，该烷基可以是如异丙基或异丁基这样的支链烷基。此外，它可以是如环丙基或环己基这样的C3到C6的环烷基。此外，它可以包括如苯基，苄基，或对甲苯基这样的C6到C12的芳基。然而，n是1或2的整数。式(Ⅰ)的炔烃衍生物的具体实例有2-戊炔(R1=甲基，R2=乙基)，1-己炔(R1=氢原子，R2=丁基)，2-己炔(R1=甲基，R2=丙基)，3-己炔(R1=R2=乙基)，1-庚炔(R1=氢原子，R2=戊基)，1-辛炔(R1=氢原子，R2=己基，2-辛炔(R1=甲基，R2=戊基)，4-辛炔(R1=R2=丙基)，1-癸炔(R1=氢原子，R2=辛基)，1-十二碳炔(R1=氢原子，R2=癸基)，苯乙炔(R1=苯基，R2=氢原子)，1-苯基-1-丙炔(R1=苯基，R2=甲基)，1-苯基-1-丁炔(R1=苯基，R2=乙基)，1-苯基-1-戊炔(R1=苯基，R2=丙基)，1-苯基-己炔(R1=苯基，R2=丁基)，二苯乙炔(R1=R2=苯基)，4-乙炔基甲苯(R1=对甲苯基，R2=氢原子)，二环己基乙炔(R1=R2=环己基)，等等。然而，本专利技术不局限于受这些化合物。此外，当Y1=-COOR5时，通式(Ⅱ)的炔烃衍生物的具体实例有碳酸2-炔丙基甲基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，R5=甲基，n=1)，碳酸2-炔丙基乙基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，R5=乙基，n=1)，碳酸2-炔丙基丙基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，R5=丙基，n=1)，碳酸2-炔丙基丁基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，R5=丁基，n=1)，碳酸2-炔丙基苯基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，R5=苯基，n=1)，碳酸2-炔丙基环己基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，R6=环己基，n=1)，碳酸2-炔丁基甲基酯(R3=甲基，R4=氢原子，R5=甲基，n=1)，碳酸3-炔丁基甲基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，R5=甲基，n=2)，碳酸2-炔戊基甲基酯(R3=乙基，R4=氢，R5=甲基，n=1)，碳酸1-甲基-2-炔丁基甲基酯(R3=甲基，R4=甲基，R5=甲基，n=1)等。当Y1=-COR5时，该炔烃衍生物的具体实例为乙酸2-炔丙基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，R5=甲基，n=1)，丙酸2-炔丙基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，R5=乙基，n=1)，丁酸2-炔丙基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，R5=丙基，n=1)，苯甲酸2-炔丙基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，R5=苯基，n=1)，碳酸2-炔丙基环己基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，R5=环己基，n=1)，乙酸2-炔丁基酯(R3=甲基，R4=氢原子，R5=甲基， n=1)，乙酸3-炔丁基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，F5=甲基，n=2)。乙酸2-炔戊基酯(R3=乙基，R4=氢，R5=甲基，n=1)，乙酸1-甲基-2-炔丁基酯(R3=甲基，R4=甲基，R5=甲基，n=1)等。当Y1=-SO2R5时，该炔烃衍生物的具体实例为甲磺酸2-炔丙基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，R5=甲基，n=1)，乙磺酸2-炔丙基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，R5=乙基，n=1)，丙磺酸2-炔丙基酯(R3=氢原子，R4=氢原子，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于锂二次电池的电解质，包含（ｉ）一种非水溶剂，（ｉｉ）溶解在其中的电解质盐类，和（ｉｉｉ）（ａ）至少一种具有通式（Ⅰ）、（Ⅱ）和（Ⅲ）的炔烃衍生物，或（ｂ）至少一种具有通式（Ⅳ）的炔烃碳酸酯衍生物： ＊＊＊ 在其中Ｒ↑［１］、Ｒ↑［２］、Ｒ↑［３］和Ｒ↑［４］分别表示Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１２］烷基、Ｃ↓［３］－Ｃ↓［６］环烷基、芳基或氢原子，在Ｙ↑［１］、Ｙ↑［２］和Ｙ↑［３］中的Ｒ↑［５］、Ｒ↑［６］和Ｒ↑［７］分别地表示Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１２］烷基、Ｃ↓［３］－Ｃ↓［６］环烷基或芳基，和ｎ是１或２的整数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：浜本俊一，安部浩司，高井勉，松森保男，伊藤晶和，
申请(专利权)人：宇部兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]