本发明专利技术提供一种锂离子电池，所述锂离子电池保持了电解液在长时期内的阻燃性，具有高的能量密度，并且具有改善的充电／放电循环特性，高温贮存特性以及比率特性。锂离子电池是包括下列各项的锂离子电池：至少含有离子液体和锂盐的电解液、正极和负极，其特征在于所述负极包含活性材料，并且所述活性材料是用表面处理剂处理的碳材料。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本示例性实施方案涉及具有高安全性的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池可以实现高能量密度，因此作为用于移动电话和笔记本个人电脑的电源以及大型的蓄电用电源和用于汽车的电源正在引起注意。尽管锂离子电池可以实现高能量密度，但是在增大它们的尺寸时需要更高的安全性。例如，大型的蓄电用电源和用于汽车的电源需要特别高的安全性，并且尽管诸如电池、 包装件等的结构设计、保护电路、电极材料、具有防止过充电功能的添加剂和关闭功能得到增强的隔板之类的措施被认为是安全措施，但是在充分考虑安全性和确保安全性的情况下，用于进一步提高安全性的手段之一是电解液的阻燃性。锂离子电池使用非质子溶剂如环状碳酸酯和直链碳酸酯作为电解液溶剂，并且这种碳酸酯具有高的介电常数和锂离子的高离子电导率的特性，但是具有低的闪点并且是可燃的。通常，环状碳酸酯具有高介电常数和高粘度的特性，而直链碳酸酯具有低介电常数和低粘度的特性。因此，在锂离子电池中，取决于其应用而将这些溶剂混合使用。另一方面，对在一定温度表现为液态的离子液体作为电解液溶剂使用进行了研究。因为离子液体由于其不具有挥发性且具有高的分解温度而具有非常低的易燃性的特性，因此对使用离子液体作为锂离子电池的电解液的研究已在活跃地进行。在专利文献1中，将含有1-甲基-3-乙基咪唑鐺阳离子的离子液体用作电解液溶剂，并且因为这种电解液溶剂即使在120°C的高温度环境下也不挥发，其显示出良好的性质。然而，含有这样的阳离子的离子液体具有差的还原稳定性，并且在相对于Li/Li+为IV 以下的电势经历还原分解。因此，存在当负极在相对于Li/Li+为IV以下被激活时电池的循环特性显著降低的问题。因此，有必要使用其中负极相对于Li/Li+的动作电势为IV以上的负极活性材料，并且因为与使用碳负极的情况相比，在此情况下电池电压降低，所以没有获得高的能量密度。专利文献2描述了包含选自N-甲基-N-乙基吡咯烷鐺，N-甲基-N-丙基吡咯烷鐺，N-甲基-N-乙基吡咯烷鐺和N-甲基-N-丙基哌啶鐺中的至少一种阳离子并且具有改善的还原稳定性的离子液体即使在Li金属或Sn等相对于Li/Li+的动作电势为IV以下的情况下，也具有优异的还原稳定性，并且其中Li金属用作负极而LiCoO2用作正极的电池的特性包括高的能量密度，优异的贮存特性和阻燃性。专利文献3公开了使用含有双(氟磺酰)亚胺阴离子的离子液体的4V水平的锂二次电池，其中使用例如石墨，氧化锡或Si系材料如S^2的负极活性材料，在所述的负极活性材料中，Li可以在接近于Li金属的氧化还原电势的电势下介入和消除。此外，非专利文献1描述了包含双(氟磺酰)亚胺阴离子的离子液体允许Li离子在石墨上的介入和消除。然而，专利文献3和非专利文献1仅仅描述了在使用石墨时可以充电和放电，但是存在由于具有高粘度的离子液体到石墨中的浸渗低而无法获得足够的容量、比率特性 (rate characteristics)禾口生的|、η]||0另一方面，尽管碳材料通常用作锂离子电池的负极材料，已知的是，在具有高结晶度的石墨表面上，电解液中的碳酸酯如碳酸亚丙酯在相对于Li/Li+为约IV时经历还原分解，从而增加不可逆容量而降低充电/放电效率和循环特性。已知的是，在具有非常高石墨化程度的碳的表面上，环状碳酸酯如PC(碳酸亚丙酯)容易分解，从而引起循环特性降低。存在的问题是，具有高粘度的离子液体通常向多孔材料如电极和隔板中的浸渗差。为了改善离子液体向多孔材料中的浸渗，例如在专利文献4和5中研究了混合碳酸酯以降低粘度的技术。专利文献4描述了以0. 1至30体积％的量混合环状碳酸酯和/或直链碳酸酯，而专利文献5描述了以50体积％以上的量混合环状碳酸酯和/或直链碳酸酯。 这显示了，混合比离子液体粘度低的环状碳酸酯和/或直链碳酸酯降低了电解液溶剂的粘度，改善了向多孔材料如电极和隔板中的浸渗，并且增大了能量密度。然而，环状碳酸酯具有低的还原稳定性，并且特别是在石墨的表面上容易经历还原分解。因此，存在的问题是， 在重复的循环的同时，碳酸酯在石墨的表面上经历还原分解，并且诸如循环特性和贮存特性的特性显著降低。此外存在这样的问题，甚至当使用具有低还原稳定性的离子液体时，在重复循环的同时离子液体经历还原分解而显著地降低电池特性。其中使用在比用作电解液溶剂的碳酸酯高的电势下经历还原分解的物质作为添加剂，以制备具有高的锂离子渗透性的保护膜即SEI (固体电解液界面)的技术是已知的。 已知的是，由于所述保护膜对充电/放电效率，循环特性和安全性具有大的影响，因此保护膜的控制对于获得高的负极性能是不可缺少的，并且关于碳材料和氧化物材料，需要减少其不可逆容量。那么，显示出，通过进一步结合用于在石墨表面上形成保护膜的添加剂，减少了不可逆容量，并且改善了容量、循环特性等，同时保持了电解液的阻燃性。以下作为使用石墨的技术向公众公开。显示了 在专利文献6中通过结合具有π键的环状酯如碳酸亚乙烯酯；在专利文献7中通过结合具有S = 0键的环状有机化合物如1，3_丙磺酸内酯；在专利文献8中通过结合具有C = C不饱和键的环状碳酸酯如碳酸乙烯基亚乙酯 (vinylethylenecarbonate)；以及在专利文献9中通过结合具有S = 0键的环状有机化合物如1，3_丙磺酸内酯和/或具有π键的环状碳酸酯如碳酸亚乙烯酯时，可以进行上述改業口 ο然而，由于石墨具有极高的分解电解液的活性，如专利文献6至9中所述必须加入大量保护膜形成物质，以便形成用于长时间获得良好特性的保护膜。当使用大量添加剂时存在的问题是由增大的电阻值或增大的不可逆容量导致电池特性降低和充电/放电效率降低。此外，专利文献10中公开了一种包含碳材料(难以石墨化的碳)的负极活性材料的技术，在该碳材料中，(002)面的间距为0. 34nm以上引文清单专利文献专利文献1 JP3426869B专利文献2 JP2003-331918A专利文献3 JP2007-207675A专利文献4 JP3774315B专利文献5 JP2003-288939A专利文献6 JP2002-373704A专利文献7 :JP2005-(^6091A专利文献8 JP2006-085912A专利文献9 JP2007-134282A专利文献10 JP2008-108460A非专利文献非专利文献1 :J. Power Sources, 162 卷(2006)，658-662 页专利技术_既述技术问题为了获得良好的电池特性，在第一次充电时电解液向电极的内部(inner part)的浸渗对于抑制电解液组分的还原分解是非常重要的。离子液体通常具有高粘度，这使离子液体难以快速浸渗到电极的多孔内部中。因此，如专利文献4至9中所述，已经尝试添加非质子溶剂来降低离子液体的粘度，但是向电极内部中的浸渗仍然不够。当在第一次充电时向作为负极活性材料的碳电极中的浸渗不均勻时，存在由于负极容量相对于正极容量的不足而使锂金属容易沉淀在负极上的问题，这导致容量减小和循环特性降低，并且还导致电流在锂金属部分上的富集，从而可能容易地发生微短路和电解液组分的还原分解。在第一次充电时，在作为负极活性材料的碳上形成SEI膜，但是当浸渗不足时，在重复充电和放电的同时，碳逐渐本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种锂离子电池，所述锂离子电池包括：至少含有离子液体和锂盐的电解液、正极和含有负极活性材料的负极，其中所述负极活性材料是用表面处理剂处理的碳材料。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：金子志奈子，
申请(专利权)人：NEC能源元器件株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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