非水电解液以及使用了该非水电解液的电化学元件制造技术

本发明专利技术的目的在于提供能够提高在宽的温度范围内的电化学特性的非水电解液以及使用了该非水电解液的电化学元件。本发明专利技术的非水电解液及电化学元件的特征在于，在非水溶剂中溶解有电解质盐的非水电解液中，该非水溶剂含有0.1～30体积％的具有氟原子的环状碳酸酯，而且非水电解液中含有0.001～5质量％的连接两个氰基的亚烷基链的主链的碳原子数为2以上且4以下的支链二腈化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能够提高在宽的温度范围内的电化学特性的非水电解液以及使用了该非水电解液的电化学元件。
技术介绍
近年来，电化学元件尤其是锂二次电池被广泛用于移动电话或笔记本型电脑等小型电子设备、电动汽车或电力储存用途。这些电子设备或汽车有在盛夏的高温下或极寒的低温下等宽的温度范围内使用的可能性，因此，要求在宽的温度范围内平衡性良好地使电化学特性提高。尤其是为了防止地球温暖化，当务之急是减少CO2排出量，在搭载了了由锂二次电池或电容器等电化学元件构成的蓄电装置的环境应对车中，也要求混合电动汽车(HEV)、插电式混合电动汽车(PHEV)、纯电动汽车(BEV)的早期普及。但是，汽车由于移动距离长，因此，有在从热带非常热的地域到极寒地域的宽的温度范围的地域内使用的可能性。因此，要求这些车载用电化学元件即使在从高温到低温的宽的温度范围内使用，电化学特性也不会变差。此外，在本说明书中，锂二次电池的用语作为包括所谓的锂离子二次电池的概念来使用。锂二次电池主要由含有能嵌入和脱嵌锂的材料的正极以及负极、含有锂盐和非水溶剂的非水电解液构成，作 为非水溶剂，可以使用碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)等碳酸酯。另外，作为负极，已知有金属锂、能嵌入及脱嵌锂的金属化合物(金属单质、氧化物、与锂的合金等)和碳材料，尤其是使用了能嵌入及脱嵌锂的焦炭、人造石墨、天然石墨等碳材料的锂二次电池被广泛实用。例如，已知将天然石墨或人造石墨等高结晶化的碳材料用作负极材料的锂二次电池中，非水电解液中的溶剂在充电时在负极表面还原分解而产生的分解物和气体阻碍电池的期望的电化学反应，因此，会发生循环特性的降低。另外，非水溶剂的分解物蓄积时，锂向负极的嵌入及脱嵌不能顺利进行，在宽的温度范围内的电化学特性容易降低。而且，已知将锂金属或其合金、锡或硅等金属单质或氧化物用作负极材料的锂二次电池虽然初期的容量高，但是在循环中发生微粉化，因此，与碳材料的负极相比，非水溶剂的还原分解加速进行，电池容量和循环特性等电池性能大幅度降低。另外，这些负极材料的微粉化和非水溶剂的分解物蓄积时，锂向负极的嵌入及脱嵌不能顺利进行，在宽的温度范围内的电化学特性容易降低。另一方面，已知例如使用LiCo02、LiMn2O4, LiNiO2, LiFePO4等作为正极的锂二次电池中，非水电解液中的非水溶剂在充电状态下在正极材料与非水电解液的界面，通过局部部分氧化分解而产生的分解物和气体阻碍电池的期望的电化学反应，因此，依然会发生在宽的温度范围内的电化学特性的降低。如上所述，因在正极上或负极上非水电解液分解时的分解物和气体，锂离子的移动受阻碍，或者电池膨胀，由此电池性能降低。尽管存在这样的情况，但是搭载了锂二次电池的电子设备的多功能化不断推进，处于耗电量增大的趋势。因此，锂二次电池的高容量化不断推进，通过提高电极的密度、或减少电池内的无用空间容积等，使电池内非水电解液所占的体积减小。因此，处于因少量的非水电解液分解导致在宽的温度范围内的电化学特性容易降低的状况。专利文献I中提出了含有在链式饱和烃化合物的两端键合有氰基的链式饱和烃二腈化合物的非水电解液，教示了使锂盐溶解于例如2-甲基戊二腈:碳酸亚乙酯:碳酸二甲酯=50:25:25 (容量比)的混合溶剂中而成的电解液具有宽的电位窗。另外，在专利文献2以及专利文献3中公开了在使用了含有氟代碳酸亚乙酯和丁二腈的非水电解液的锂二次电池中，能够提高对于热冲击的安全性。现有技术文献专利文献专利文献1: 日本特开2010-165653号公报专利文献2:国际公开2007/081169号小册子专利文献3:国际公开2007/094625号小册子
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术的目的在于提供能够提高在宽的温度范围内的电化学特性的非水电解液以及使用了该非水电解液的电化学元件。用于解决课题的方法本专利技术人对上述现有技术的非水电解液的性能进行了详细的研究。其结果，实际情况是，在上述专利文献的非水电解液中，对于提高高温保存后的低温放电特性等在宽的温度范围内的电化学特性的课题，不能说能够充分满足。因此，本专利技术人为了解决上述课题而反复进行深入研究，发现在非水溶剂中溶解有电解质盐的非水电解液中，使非水电解液中含有0.001 5质量％的连接两个氰基的亚烷基链的主链的碳原子数为2以上且4以下的支链二腈化合物，并且，组合特定量的具有氟原子的环状碳酸酯或者特定量的连接两个氰基的亚烷基链的碳原子数为2以上且6以下的直链二腈化合物时，能够改善在宽的温度范围内的电化学特性、尤其是锂电池的电化学特性，从而完成本专利技术。SP，本专利技术提供下述的(I) (7 )。(I) 一种非水电解液，其特征在于，在非水溶剂中溶解有电解质盐的非水电解液中，该非水溶剂含有0.1 30体积％的具有氟原子的环状碳酸酯，而且非水电解液中含有0.001 5质量％的连接两个氰基的亚烷基链的主链的碳原子数为2以上且4以下的支链二腈化合物。(2) 一种非水电解液，其特征在于，在非水溶剂中溶解有电解质盐的非水电解液中，非水电解液中含有0.001 5质量％的连接两个氰基的亚烷基链的主链的碳原子数为2以上且4以下的支链二腈化合物，并且含有0.001 5质量％的连接两个氰基的亚烷基链的碳原子数为2以上且6以下的直链二腈化合物。(3) 一种非水电解液，其特征在于，在非水溶剂中溶解有电解质盐的非水电解液中，该非水溶剂含有0.1 30体积％的具有氟原子的环状碳酸酯，而且非水电解液中含有0.001 5质量％的连接两个氰基的亚烷基链的主链的碳原子数为2以上且4以下的支链二腈化合物、以及0.001 5质量％的连接两个氰基的亚烷基链的碳原子数为2以上且6以下的直链二腈化合物。(4)根据上述(2)或(3)所述的非水电解液，其特征在于，作为所述直链二腈化合物，使用构成所述直链二腈化合物的连接两个氰基的亚烷基链的碳原子数与所述支链二腈化合物的亚烷基链的主链的碳原子数不同的直链二腈化合物。(5)根据上述(I) (4)中任意一项所述的非水电解液，其特征在于，所述支链二腈化合物的主链的亚烷基链中的至少一个氢原子被碳原子数为I以上且2以下的烷基取代。(6)根据上述(5)所述的非水电解液，其特征在于，所述支链二腈化合物的两个氰基中，与一个氰基的a位碳键合的氢原子中仅一个氢原子被甲基取代。(7) —种电化学元件，其特征在于，在具有正极、负极以及在非水溶剂中溶解有电解质盐的非水电解液的电化学元件中，该非水电解液为上述(I) (6)中任意一项所述的非水电解液。专利技术效果根据本专利技术，能够提供能提高在宽的温度范围内的电化学特性、尤其是高温保存后的低温放电特性的非水电解液以及使用了该非水电解液的锂电池等电化学元件。具体实施例方式本专利技术涉及非水电解液以及使用了该非水电解液的电化学元件。本专利技术的非水电解液的特征在于，在非水溶剂中溶解有电解质盐的非水电解液中，非水电解液中含有0.001 5质量％的特定量的连接两个氰基的亚烷基链的主链的碳原子数为2以上且4以下的支链二腈化合物，并且，组合使用特定量的具有氟原子的环状碳酸酯或者特定量的连接两个氰基的亚烷基链的碳原子数为2以上且6以下的直链二腈化合物。本专利技术的非水电解液能够大幅度改善在宽的温度范围内的电化学特性的理由还不一定明确，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：三好和弘，近藤正英，
申请(专利权)人：宇部兴产株式会社，
类型：
国别省市：