非水电解液二次电池系统技术方案

本发明专利技术提供一种具备充电电位高、高温循环使用特性优异的非水电解液二次电池的非水电解液二次电池系统。本发明专利技术的非水电解液二次电池系统具备非水电解液二次电池和充电控制系统，所述非水电解液二次电池具备：含有能够可逆地吸贮、放出锂的正极活性物质的正极板、含有能够可逆地吸贮、放出锂的负极活性物质的负极板、隔膜、非水电解液，所述充电控制系统具有感知该非水电解液二次电池的电压而切断充电电路的功能，非水电解液作为非水溶剂含有35vol％以上80vol％以下的25℃的粘度为0.6cP以下的非水溶剂，并且含有六亚甲基二异氰酸酯，充电控制系统在非水电解液二次电池的正极电位以锂基准计处于4.35V以上4.6V以下的范围时停止充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种具备充电电位高、高温循环使用特性优异的非水电解液二次电池的非水电解液二次电池系统。本专利技术的非水电解液二次电池系统具备非水电解液二次电池和充电控制系统，所述非水电解液二次电池具备：含有能够可逆地吸贮、放出锂的正极活性物质的正极板、含有能够可逆地吸贮、放出锂的负极活性物质的负极板、隔膜、非水电解液，所述充电控制系统具有感知该非水电解液二次电池的电压而切断充电电路的功能，非水电解液作为非水溶剂含有35vol％以上80vol％以下的25℃的粘度为0.6cP以下的非水溶剂，并且含有六亚甲基二异氰酸酯，充电控制系统在非水电解液二次电池的正极电位以锂基准计处于4.35V以上4.6V以下的范围时停止充电。【专利说明】非水电解液二次电池系统
本专利技术涉及一种非水电解液二次电池系统，特别涉及充电终止电压高、容量高、高温环境下的循环使用特性优异的非水电解液二次电池系统。
技术介绍
作为今天的手机、便携式个人电脑、便携式音乐播放器等便携式电子设备的驱动电源，此外，作为混合电动汽车(HEV)或电动汽车(EV)用的电源，以具有高能量密度、高容量的锂离子二次电池为代表的非水电解液二次电池得到广泛利用。作为这些非水电解液二次电池的正极活性物质，单独一种地或者混合多种地使用能够可逆地吸贮、放出锂离子的 LiCo02、LiNi02、LiNixCOl —x02 (x = 0.01 -0.99),LiMnO2, LiMn2O4、LiNixMnyCozO2 (x + y + z = l)或 LiFePO4 等。其中，特别是由于各种电池特性相对于其他的物质优异，因此多使用锂钴复合氧化物或添加异种金属元素的锂钴复合氧化物。但是，钴价格高并且作为资源的存在量少。由此，为了将这些锂钴复合氧化物或添加异种金属元素的锂钴复合氧化物继续作为非水电解液二次电池的正极活性物质使用，希望实现非水电解液二次电池的进一步的高性能化。作为将此种锂钴复合氧化物作为正极活性物质使用的非水电解液二次电池的高容量化的手段之一，可以考虑提高充电终止电压。但是，在提高非水电解液二次电池的充电终止电压的情况下，会有循环使用特性或保存特性降低的问题。已知该伴随着充电终止电压的提高产生的循环使用特性或保存特性的降低尤其在高温环境下变得显著。虽然详细的机理不明，然而根据产生了循环使用特性或保存特性的降低的非水电解液二次电池的分析结果可以推测是因为，可以看到电解液的分解物的增多或正极活性物质元素向电解液中的溶出，这些成为引起循环使用特性或保存特性的降低的要因。一般来说，在非水电解液二次电池中，例如如下述专利文献I及2中所示，作为非水电解液使用将碳酸二甲酯(DMC)或丙酸甲酯(MP)等低粘度溶剂混合而得的非水电解液。 如果在非水电解液中混合这些低粘度溶剂，则室温下(25°C )的循环使用特性就会提高，然而在高温环境下反而会导致循环使用特性的降低。该现象在将充电电压高电压化的情况下可以更显著地看到。对此可以认为是因为，在达到高电位的正极上低粘度溶剂容易被氧化分解。但是，低粘度溶剂是电解液中为了确保足够的离子传导性而不可缺少的成分，要求在电解液中确保一定量。所以，为了利用高电压化将非水电解液二次电池高容量化，如何抑制低粘度溶剂在正极上的氧化分解成为课题。另一方面，非水电解液二次电池因充放电的反复进行而使构成非水电解液的溶剂的还原分解推进，因而存在伴随着溶剂的分解气化出现的电池的变形?破裂、或容量降低等问题。特别是在作为负极活性物质使用了石墨的非水电解液二次电池的情况下，由于发挥非常强的还原力，因此溶剂的分解有变得显著的倾向。由此，为了抑制负极上的溶剂的还原分解，提出过将在负极上形成被称作所谓的SEI (Solid-Electrolyte-1nterface:固体电解质膜)的覆膜的化合物预先添加到电解液中的方法。例如，在下述专利文献3及4中，公开了通过向非水电解液中添加六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)等二异氰酸酯化合物来改善循 环使用特性的内容，但它们都是基于在负极板上形成SEI保护覆膜的效果。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平9 - 97609号公报专利文献2:日本特开2005 - 259708号公报专利文献3:日本特开2006 - 164759号公报专利文献4:日本特开2007 - 242411号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题根据上述专利文献3及4中公开的非水电解液二次电池的专利技术，由于利用使用初 期的充电在负极上形成稳定的SEI，因此溶剂的分解得到抑制，可以看到循环使用特性、高 温保存特性的提高，并且还起到抑制电池的膨胀的效果。但是，在上述专利文献3及4中公 开的非水电解液二次电池中，使用了添加有二异氰酸酯化合物的电解液，然而只是给出通 过恒电流充电至电池电压为4.2V、在电池电压达到4.2V后以4.2V的恒电压进行充电来进 行充放电循环的例子。即，在上述专利文献3及4中，对于在电池电压超过4.2V的高充电 电压下，二异氰酸酯化合物对于低粘度溶剂造成何种影响没有任何的揭示。而且，这些以往 例子的非水电解液二次电池中，使用了将碳质材料用作负极活性物质的负极板，由于碳质 材料的电位以锂基准计为0.1V，因此充电时的正极电位以锂基准计为4.3V。本专利技术人等对于作为非水电解液使用混合有DMC、MP等低粘度溶剂的非水电解 液、并且在充电至正极电位以锂基准计为4.35V以上时在高温环境下可以抑制循环使用特 性的降低的添加物反复进行了各种研究。其结果是发现，通过再向非水电解液中添加作为 二异氰酸酯化合物的HMDI，就可以解决在达到高电位的正极上低粘度溶剂容易氧化分解的 问题，从而完成了本专利技术。即，本专利技术的目的在于，提供一种非水电解液二次电池系统，其作为非水电解液使 用混合有DMC、MP等低粘度溶剂的非水电解液，并且即使在充电至正极电位以锂基准计为 4.35V以上的情况下在高温环境下的循环使用特性也优异。解决问题的手段为了达成上述目的，本专利技术的非水电解液二次电池系统的特征在于具备:非水电 解液二次电池，其具备含有能够可逆地吸贮、放出锂的正极活性物质的正极板、含有能够可 逆地吸贮、放出锂的负极活性物质的负极板、隔膜、在非水溶剂中溶解有电解质盐的非水电 解液；充电控制系统，其具有感知所述非水电解液二次电池的电压而切断充电电路的功能， 在所述非水电解液二次电池系统中，所述非水电解液作为所述非水溶剂含有35Vol%以上80VOl%以下的25°C的粘度 为0.6cP以下的非水溶剂，并且含有HMDI，所述充电控制系统在所述非水电解液二次电池的正极电位以锂基准计处于4.35V 以上4.6V以下的范围时停止充电。本专利技术的非水电解液二次电池系统中所用的非水电解液二次电池的非水电解液由于作为非水溶剂含有35vol %以上80vol %以下的25°C的粘度为0.6cP以下的非水溶剂， 因此是确保了足够的离子传导性的非水电解液，所以室温下(25°C)的循环使用特性提高。 此外，由于在非水电解液中含有HMDI，因此在利用充电控制系统以使非水电解液二次电池 的正极电位以锂基准计为4.35V以上4.6V以下的方式进行充电控制的情况下，低粘度溶剂 的正极表面的分解得到抑制，从而可以抑本文档来自技高网...

【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：岩永征人，贝塚笃史，野村峻，小川广太，塚本直哉，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：
国别省市：