电解液、二次电池、电池组、电动车辆和电力存储系统技术方案
【技术实现步骤摘要】
电解液、二次电池、电池组、电动车辆和电力存储系统
本专利技术涉及电解液、使用该电解液的二次电池、以及使用该二次电池的电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具和电子装置。
技术介绍
近年来，已经广泛使用了如移动电话和个人数字助理(PDA)的各种电子装置，并且已经要求进一步减小电子装置的尺寸和重量以及实现它们的长寿命。因此，作为电源，已经开发了电池，特别是能够提供高能量密度的小型且轻量化的二次电池。最近，已经考虑将这种二次电池应用于各种其他应用，其可以包括例如可连接且可拆卸地安装在电子装置等上的电池组、电动车辆如电动汽车、电力存储系统如家用电力服务器、和电动工具如电钻。作为二次电池，已经提议了通过利用各种充放电原理来获得容量的二次电池。尤其是，利用电极反应物的插入和提取的二次电池被认为是有前景的，因为与诸如铅电池和镍镉电池的电池相比，这种二次电池提供更高的能量密度。二次电池包括正极、负极和电解液。电解液包括溶剂和电解质盐。在充电和放电反应中起中介(intermediate)作用的电解液很大程度上影响二次电池的性能。因此，已经对电解液的组成进行了各种研究。具体地，使用具有一个或多个碳-碳不饱和键的环状碳酸酯作为用于电解液的添加剂从而抑制例如在高电压充电中的电池劣化、由于电池内部压力增大引起的爆炸的危险等(例如，参见日本未审查专利申请公开号2006-114388、2001-135351、H11-191319、2000-058122、和2008-010414、以及日本未审查专利申请公开(PCT申请的译文)第2004-523073号)。这种环状碳酸酯不受限制地用于使用...
【技术保护点】
一种二次电池，包括：正极；负极；和电解液，其中所述电解液包括由下式（1）表示的不饱和环状碳酸酯，以及选自由下式（2）至式（5）表示的芳香族化合物、由下式（6）表示的二腈化合物、由下式（7）至式（14）表示的亚磺酰基化合物、和由下式（15）至式（17）表示的锂盐组成的组中的一种或多种，其中X是其中m个>C=CR1?R2和n个>CR3R4以任意顺序彼此结合的二价基团；R1至R4各自是氢基团、卤素基团、一价烃基团、一价卤代烃基团、一价含氧烃基团、和一价卤代含氧烃基团中的一种；R1至R4中的任意两个以上可以彼此结合；并且m和n满足m≥1和n≥0，其中R21至R44各自是氢基团、卤素基团、一价烃基团、一价卤代烃基团、一价含氧烃基团、和一价卤代含氧烃基团中的一种；R21至R26中的任意两个以上可以彼此结合；R27至R34中的任意两个以上可以彼此结合；R35至R44中的任意两个以上可以彼此结合；并且在由式（2）至式（4）表示的每种芳香族化合物中的碳原子的总数为7以上至18以下，NC?R45?CN…（6）其中R45是二价烃基团和二价卤代烃基团中的一种，其中R46至R59、R61、和R62各自是一价烃基...
【技术特征摘要】
2011.12.26 JP 2011-2835711.一种二次电池，包括：正极；负极；和电解液，其中所述电解液包括由下式(1)表示的不饱和环状碳酸酯，以及选自由下式(2)至式(5)表示的芳香族化合物、由下式(6)表示的二腈化合物、由下式(7)至式(14)表示的亚磺酰基化合物、和由下式(15)至式(17)表示的锂盐组成的组中的一种或多种，其中X是其中m个>C＝CR1-R2和n个>CR3R4以任意顺序彼此结合的二价基团；R1至R4各自是氢基团、卤素基团、一价烃基团、一价卤代烃基团、一价含氧烃基团、和一价卤代含氧烃基团中的一种；R1至R4中的任意两个以上可以彼此结合；并且m和n满足m≥1和n≥0，其中R21至R44各自是氢基团、卤素基团、一价烃基团、一价卤代烃基团、一价含氧烃基团、和一价卤代含氧烃基团中的一种；R21至R26中的任意两个以上可以彼此结合；R27至R34中的任意两个以上可以彼此结合；R35至R44中的任意两个以上可以彼此结合；并且在由式(2)至式(4)表示的每种芳香族化合物中的碳原子的总数为7以上至18以下，NC-R45-CN…(6)其中R45是二价烃基团和二价卤代烃基团中的一种，其中R46至R59、R61、和R62各自是一价烃基团和一价卤代烃基团中的一种；R60和R63各自是二价烃基团和二价卤代烃基团中的一种；R46和R47可以彼此结合；R48和R49可以彼此结合；R50和R51可以彼此结合；R52和R53可以彼此结合；R54和R55可以彼此结合；R56和R57可以彼此结合；R58至R60中的任意两个以上可以彼此结合；并且R61至R63中的任意两个以上可以彼此结合，其中R64是二价卤代烃基团，Li[N(SO2R65)(SO2R66)]…(16)其中R65和R66各自是卤素基团、一价烃基团和一价卤代烃基团中的一种；并且R65、R66、或两者各自是卤素基团和一价卤代烃基团中的一种，Li(SO3F)…(17)所述电解液中的所述不饱和环状碳酸酯的含量为0.01wt％以上至10wt％以下。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述卤素基团包括氟基团、氯基团、溴基团、和碘基团，所述一价烃基团、所述一价卤代烃基团、所述一价含氧烃基团、和所述一价卤代含氧烃基团包括具有1以上至12以下的碳数的烷基基团、具有2以上至12以下的碳数的烯基基团、具有2以上至12以下的碳数的炔基基团、具有6以上至18以下的碳数的芳基基团、具有3以上至18以下的碳数的环烷基基团、具有1以上至12以下的碳数的烷氧基基团、各自通过使上述基团中的两个以上彼此结合而获得的基团、各自通过用卤素基团取代任何上述基团的各自部分或全部氢基团而获得的基团，并且所述二价烃基团和所述二价卤代烃基团包括具有1以上至12以下的碳数的亚烷基基团、具有2以上至12以下的碳数的亚烯基基团、具有2以上至12以下的碳数的亚炔基基团、具有6以上至18以下的碳数的亚芳基基团、具有3以上至18以下的碳数的亚环烷基基团、各自通过使上述基团中的两个以上彼此结合而获得的基团、以及各自通过用卤素基团取代任何上述基团的各自部分或全部氢基团而获得的基团。3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述不饱和环状碳酸酯由下式(18)至式(20)中的一种表示，其中R5至R14各自是氢基团、卤素基团、一价烃基团、一价卤代烃基团、一价含氧烃基团、和一价卤代含氧烃基团中的一种；R5和R6可以彼此结合；R7至R10中的任意两个以上可以彼此结合；并且R11至R14中的任意两个以上可以彼此结合。4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述不饱和环状碳酸酯由下式(1-1)至式(1-56)中的一种表示，5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述芳香族化合物各自由下式(2-1)至式(2-14)、式(3-1)、和式(4-1)中的一种表示，并且所述电解液中的所述芳香族化合物的含量为0.1wt％以上至10wt％以下，6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述二腈化合物各自由下式(6-1)至式(6-11)中的一种表示，并且所述电解液中的所述二腈化合物的含量为0.1wt％以上至10wt％以下，7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述亚磺酰基化合物各自由下式(7-1)至式(7-10)、式(8-1)至式(8-6)、式(9-1)至式(9-5)、式(10-1)至式(10-17)、式(11-1)至式(11-18)、式(12-1)至式(12-9)、和式(13-1)至式(13-14)中的一种表示，并且所述电解液中的所述亚磺酰基化合物的含量为0.1wt％以上至5wt％以下，8.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述锂盐各自由下式(15-1)至式(15-4)、Li[N(SO2F)2]、和Li(SO3F)中的一种表示，并且所述电解液中的所述锂盐的含量为0.01mol/kg以上至1mol/kg以下，9.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述二次电池是锂离子二次电池。10.一种电解液，包括：由下式(1)表示的不饱和环状碳酸酯，以及选自由下式(2)至式(5)表示的芳香族化合物、由下式(6)表示的二腈化合物、由下式(7)至式(14)表示的亚磺酰基化合物、和由下式(15)至式(17)表示的锂盐组成的组中的一种或多种，其中X是其中m个>C＝CR1-R2和n个>CR3R4以任意顺序彼此结合的二价基团；R1至R4各自是氢基团、卤素基团、一价烃基团、一价卤代烃基团、一价含氧烃基团、和一价卤代含氧烃基团中的一种；R1至R4中的任意两个以上可以彼此结合；并且m和n满足m≥1和n≥0，其中R21至R44各自是氢基团、卤素基团、一价烃基团、一价卤代烃基团、一价含氧烃基团、和一价卤代含氧烃基团中的一种；R21至R26中的任意两个以上可以彼此结合；R27至R34中的任意两个以上可以彼此结合；R35至R44中的任意两个以上可以彼此结合；并且在由式(2)至式(4)表示的每种芳香族化合物中的碳原子的总数为7以上至18以下，NC-R45-CN…(6)其中R45是二价烃基团和二价卤代烃基团中的一种，其中R46至R59、R61、和R62各自是一价烃基团和一价卤代烃基团中的一种；R60和R63各自是二价烃基团和二价卤代烃基团中的一种；R46和R47可以彼此结合；R48和R49可以彼此结合；R50和R51可以彼此结合；R52和R53可以彼此结合；R54和R55可以彼此结合；R56和R57可以彼此结合；R58至R60中的任意两个以上可以彼此结合；并且R61至R63中的任意两个以上可以彼此结合，其中R64是二价卤代烃基团，Li[N(SO2R65)(SO2R66)]…(16)其中R65和R66各自是卤素基团、一价烃基团和一价卤代烃基团中的一种；并且R65、R66、或两者各自是卤素基团和一价卤代烃基团中的一种，Li(SO3F)…(17)所述电解液中的所述不饱和环状碳酸酯的含量为0.01wt％以上至10wt％以下。11.根据权利要求10所述的电解液，其中，所述卤素基团包括氟基团、氯基团、溴基团、和碘基团，所述一价烃基团、所述一价卤代烃基团、所述一价含氧烃基团、和所述一价卤代含氧烃基团包括具有1以上至12以下的碳数的烷基基团、具有2以上至12以下的碳数的烯基基团、具有2以上至12以下的碳数的炔基基团、具有6以上至18以下的碳数的芳基基团、具有3以上至18以下的碳数的环烷基基团、具有1以上至12以下的碳数的烷氧基基团、各自通过使上述基团中的两个以上彼此结合而获得的基团、各自通过用卤素基团取代任何上述基团的各自部分或全部氢基团而获得的基团，并且所述二价烃基团和所述二价卤代烃基团包括具有1以上至12以下的碳数的亚烷基基团、具有2以上至12以下的碳数的亚烯基基团、具有2以上至12以下的碳数的亚炔基基团、具有6以上至18以下的碳数的亚芳基基团、具有3以上至18以下的碳数的亚环烷基基团、各自通过使上述基团中的两个以上彼此结合而获得的基团、以及各自通过用卤素基团取代任何上述基团的各自部分或全部氢基团而获得的基团。12.根据权利要求10所述的电解液，其中，所述不饱和环状碳酸酯由下式(18)至式(20)中的一种表示，其中R5至R14各自是氢基团、卤素基团、一价烃基团、一价卤代烃基团、一价含氧烃基团、和一价卤代含氧烃基团中的一种；R5和R6可以彼此结合；R7至R10中的任意两个以上可以彼此结合；并且R11至R14中的任意两个以上可以彼此结合。13.根据权利要求10所述的电解液，其中，所述不饱和环状碳酸酯由下式(1-1)至式(1-56)中的一种表示，14.根据权利要求10所述的电解液，其中，所述芳香族化合物各自由下式(2-1)至式(2-14)、式(3-1)、和式(4-1)中的一种表示，并且所述电解液中的所述芳香族化合物的含量为0.1wt％以上至10wt％以下，15.根据权利要求10所述的电解液，其中，所述二腈化合物各自由下式(6-1)至式(6-11)中的一种表示，并且所述电解液中的所述二腈化合物的含量为0.1wt％以上至10wt％以下，16.根据权利要求10所述的电解液，其中，所述亚磺酰基化合物各自由下式(7-1)至式(7-10)、式(8-1)至式(8-6)、式(9-1)至式(9-5)、式(10-1)至式(10-17)、式(11-1)至式(11-18)、式(12-1)至式(12-9)、和式(13-1)至式(13-14)中的一种表示，并且所述电解液中的所述亚磺酰基化合物的含量为0.1wt％以上至5wt％以下，17.根据权利要求10所述的电解液，其中，所述锂盐各自由下式(15-1)至式(15-4)、Li[N(SO2F)2]、和Li(SO3F)中的一种表示，并且所述电解液中的所述锂盐的含量为0.01mol/kg以上至1mol/kg以下，18.一种电池组，包括：二次电池；控制部，控制所述二次电池的使用状态；和开关部，根据所述控制部的指令切换所述二次电池的使用状态，其中所述二次电池包括正极、负极和电解液，并且所述电解液包括由下式(1)表示的不饱和环状碳酸酯，以及选自由下式(2)至式(5)表示的芳香族化合物、由下式(6)表示的二腈化合物、由下式(7)至式(14)表示的亚磺酰基化合物、和由下式(15)至式(17)表示的锂盐组成...
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