电解液及使用该电解液的电能发生装置制造方法及图纸

提供了一种电解液，其中含有至少一种二卤代二羰基化合物，该二卤代二羰基化合物的两个羰基之间亚甲基的氢原子被卤原子取代；还提供了一种包含该电解液、正极活性物质和负极活性物质的电能发生装置。这种电解液具有高极性、高耐氧化性和阻燃性，作为电能发生装置的电解液使用时具有优良性能。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电能发生装置用电解液和电能发生装置。
技术介绍
在现代产业社会中电能发生装置是不可缺少的，尤其是近年来，负极或正极使用含锂元素化合物的锂电池和锂离子电池，从高电压和高能量密度的观点来看，高能电池正在引起人们注意。其中，作为电池重要组成要素之一的电解液，其基本作用是在电能发生反应(电池反应)中输送离子，而高能电池用电解液要求具有高离子输送能力、高耐氧化性和阻燃性等性能，而且二次电池充放电循环好并能防止金属锂在充电时形成树枝晶等。过去知道，高能电池用电解液的适用物质，例如有碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和γ-丁内酯等有机化合物。但是，过去用的电解液不能充分满足上述性能要求，即使是使用最近发表的具有高电动势的正极活性物质N-氟代吡啶鎓盐的电池(参见特开平7-6756号公报)，如果使用传统电解液，在高温条件下也有放电电压和放电容量均低之类的电池劣化问题。因此，本专利技术人等基于高极性来源于离子的高输送能力，以及作为吸引电子的极性官能团，上述公知电解液用的化合物的分子中只有一个羰基 等观点，试图将分子内具有两个羰基的化合物作为电解液使用来解决上述问题，研究了由基本结构式(II) 表示的二羰基化合物。但是，如以下反应式(1)所示 由基本结构式(II)表示的二羰基化合物，以酮型(II)和烯醇型(II’)的平衡状态存在，所以作为电解液使用时，在烯醇型下具有与构成负极的锂等金属产生反应，生成氢气的致命缺点。于是本专利技术人等经过深入研究发现，如果将上述二羰基化合物中亚甲基的氢原子置换成电子吸引作用强的卤原子，则上述二羰基化合物就不会形成烯醇型，因而能够克服与锂等金属产生反应，生成氢气的上述缺点。而且进一步发现，导入卤原子还能够使上述二羰基化合物稳定化，并且赋予高耐氧化性和阻燃性。也就是说，本专利技术目的在于提供一种适于电能发生装置使用的电解液，这种电解液具有高极性、高耐氧化性和阻燃性，而且充放电循环好并能抑制金属锂的树枝晶作用。此外，本专利技术目的还在于提供一种适于使用N-氟代吡啶鎓盐作为高电动势正极活性物质的电池的电解液。专利技术的公开本专利技术涉及一种电解液，其中含有至少一种由式(I) (式中，X1和X2表示相同或不同的卤原子；R1和R2分别独立表示1～6个碳原子的烷基、卤代烷基、烷氧基烷基或卤代烷氧基烷基，7～10个碳原子的芳基取代的烷基或卤代芳基取代的烷基，或者6～10个碳原子的芳基或卤代芳基；m和n分别独立表示0或1)和式(I’) (式中，X1和X2表示相同或不同的卤原子；R3表示链中含有或不含氧原子的1～6个碳原子亚烷基链或卤代亚烷基链；m和n分别独立表示0或1)表示的二卤代二羰基化合物。上述电解液优选用在以金属、金属合金、金属氧化物、碳质材料或有机聚合物作为负极活性物质的电能发生装置之中。而且，上述电解液优选用在以金属氧化物、金属硫化物、金属卤化物、碳质材料、有机聚合物或具有N-F键的化合物作为正极活性物质的电能发生装置之中。此外，上述电解液优选含有锂盐作为溶质。本专利技术还涉及一种由电解液、正极活性物质、负极活性物质构成的电能发生装置；该电解液含有至少一种由式(I) (式中，X1和X2表示相同或不同的卤原子；R1和R2分别独立表示1～6个碳原子的烷基、卤代烷基、烷氧基烷基或卤代烷氧基烷基，7～10个碳原子的芳基取代的烷基或卤代芳基取代的烷基，或者6～10个碳原子的芳基或卤代芳基；m和n分别独立表示0或1)和式(I’) (式中，X1和X2表示相同或不同的卤原子；R3表示链中含或不含氧原子的1～6个碳原子亚烷基链或卤代亚烷基链；m和n分别独立表示0或1)表示的二卤代二羰基化合物。附图的简要说明附附图说明图1是本专利技术实施例中制造电池的部分断面示意图。附图2是本专利技术实施例中测定电池直流内电阻使用的装置示意说明图。附图3是表示本专利技术实施例7和对照例1中得到电池的放电曲线的曲线图。附图4是表示本专利技术实施例10和对照例2中得到电池的放电曲线的曲线图。实施专利技术的最佳方式本专利技术涉及一种电解液，其中含有至少一种由式(I) (式中，X1和X2表示相同或不同的卤原子；R1和R2分别独立表示1～6个碳原子的烷基、卤代烷基、烷氧基烷基或卤代烷氧基烷基，7～10个碳原子的芳基取代的烷基或卤代芳基取代的烷基，或者6～10个碳原子的芳基或卤代芳基；m和n分别独立表示0或1)和式(I’) (式中，X1和X2表示相同或不同的卤原子；R3表示链中含有或不含氧原子的1～6个碳原子亚烷基链或卤代亚烷基链；m和n分别独立表示0或1)表示的二卤代二羰基化合物。在上式(I)或(I’)中，作为X1和X2的卤原子可以举出氟、氯、溴和碘原子，但是为了发挥高极性的效果以及保持低熔点和低粘度，优选氟或氯原子，更优选氟原子。R1和R2分别独立地是1～6个碳原子的烷基、卤代烷基、烷氧基烷基或卤代烷氧基烷基，7～10个碳原子的芳基取代的烷基或卤代芳基取代的烷基，或者6～10个碳原子的芳基或卤代芳基；m和n分别独立为0或1。R1和R2表示的烷基，从尽量不使分子中高极性降低的观点来看，例如优选甲基、乙基、丙基和丁基等1～4个碳原子的低级烷基。R1和R2表示的卤代烷基，从尽量不使分子中高极性降低的观点来看，例如优选CH2F、CHF2、CF3、CH2Cl、CHCl2、CCl3、CH2Br、CHBr2、CBr3、CH2I、CHI2、CI3、C2H4F、C2H4Cl、C2F4H、C2F5、C3H6F、C3H6Cl、C3F6H、C3F7、C4H8F、C4H8Cl、C4F9等1～4个碳原子的低级卤代烷基。R1和R2表示的烷氧基烷基，从尽量不使分子中高极性特点降低的观点来看，例如优选甲氧基甲基、乙氧基甲基、丙氧基甲基、甲氧基乙基、甲氧基丙基、甲氧基异丙基和乙氧基乙基等2～4个碳原子的低级烷氧基烷基。R1和R2表示的卤代烷氧基烷基，从尽量不使分子中高极性特点降低的观点来看，例如优选FCH2OCH2、ClCH2OCH2、CH3OCHF、CF3OCF2、CCl3CH2OCH2、CF3CH2OCH2、CF2HCF2OCH2、CF3CH2OCH2CH2和CF3CFHCF2OCH2等2～4个碳原子的低级卤代烷氧基烷基。R1和R2表示的芳基取代的烷基，从尽量不使分子中高极性特点降低的观点来看，例如优选苯基甲基、苯基乙基、甲苯基甲基等7～8个碳原子的芳基取代的烷基。R1和R2表示的卤代芳基取代的烷基，从尽量不使分子中高极性特点降低的观点来看，例如优选氟代苯基甲基、卤代苯基甲基、溴代苯基甲基、氟代苯基乙基等7～8个碳原子的卤代芳基取代的烷基。R1和R2表示的芳基，从尽量不使分子中高极性特点降低的观点来看，例如优选苯基、甲苯基、乙基苯基、二甲基苯基等6～8个碳原子的芳基。R1和R2表示的卤代芳基，从尽量不使分子中高极性特点降低的观点来看，例如优选氟代苯基、二氟代苯基、氯代苯基、二氯代苯基、溴代苯基、碘代苯基、甲基氟代苯基、二甲基氟代苯基等6～8个碳原子的卤代芳基。式(I’)中的R3，是链中含或不含氧原子的1～6个碳原子的亚烷基链或卤代亚烷基链。R3表示的链中含或不含氧原子的亚烷基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解液，其中含有至少一种由式（Ⅰ）和式（Ⅰ’）表示的二卤代二羰基化合物： Ｒ↑［１］－＊＊＊－Ｒ↑［２］ 式中，Ｘ↑［１］和Ｘ↑［２］表示相同或不同的卤原子；Ｒ↑［１］和Ｒ↑［２］分别独立表示１～６个碳原子的烷基、卤代烷基、烷氧基烷基或卤代烷氧基烷基，７～１０个碳原子的芳基取代的烷基或卤代芳基取代的烷基，或者６～１０个碳原子的芳基或卤代芳基；ｍ和ｎ分别独立表示０或１； ＊＊＊ 式中，Ｘ↑［１］和Ｘ↑［２］表示相同或不同的卤原子；Ｒ↑［３］表示链中含有或不含氧原子的１～６个碳原子亚烷基链或卤代亚烷基链；ｍ和ｎ分别独立表示０或１。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅本照雄，原田昌之，足达健二，
申请(专利权)人：大金工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]