非水电解液和锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供从初期的电池特性的经时变化小的非水电解液和锂离子电池。制作在碳酸乙烯酯等非水溶剂中溶解有LiPF6等锂盐的混合溶液。在该混合溶液中混合烯丙基硼酸酯和硅氧烷。烯丙基硼酸酯的含量在1重量%以下，硅氧烷的含量在2重量%以下。作为烯丙基硼酸酯，使用2-烯丙基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷。硅氧烷使用包含选自六甲基二硅氧烷和1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷中的至少一种的烷基硅氧烷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解液和锂离子电池
本专利技术涉及在非水溶剂中溶解有锂盐的非水电解液以及使用该非水电解液的锂离子电池。
技术介绍
近年来，对移动电话和便携式个人电脑等移动通讯用电源越来越要求小型化、高能量密度化。在这样的状况下，开发了以减小从初期电池特性的经时变化为目的而改良的锂离子二次电池的非水电解液。例如，在日本专利第4423277号公报(专利文献I)中公开了将烯丙基硼酸酯添加到在非水溶剂中添加有锂盐的混合溶液中而成的锂离子二次电池用的非水电解液。此外，在日本专利第4154951号公报(专利文献2)中公开了将环状硅氧烷添加到在非水溶剂中添加有锂盐的混合溶液中而成的锂离子二次电池用的非水电解液。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利第4423277号公报专利文献2:日本专利第4154951号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题专利文献I中记载的非水电解液中，通过添加烯丙基硼酸酯，能够使锂离子二次电池的放电容量提高到一定程度。然而，如果增大烯丙基硼酸酯的添加量，则电解液的粘度变高，因此即使增大硅氧烷的添加量也无法进一步提高放电容量。此外，该趋势也是在专利文献2中记载的添加硅氧烷后的非水电解液中同样可观察到的趋势。本专利技术的目的在于提供从初期的电池特性的经时变化小(能够提高放电特性)的非水电解液。本专利技术的目的在于提供能够大幅度地提高放电特性的锂离子电池。[0011 ] 用于解决课题的方法本专利技术作为改良对象的非水电解液为由在非水溶剂中溶解有锂盐的混合溶液构成的非水电解液。作为非水溶剂，可列举碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、Y-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯。此外，对这些溶剂，也可使用由氟取代体等卤化物、硫元素取代后的产物。这些溶剂可单独使用，也可两种以上混合使用。此外，在使用两种以上溶剂的情况下，优选使用环状碳酸酯、环内酯等粘度大的溶剂与链状碳酸酯、链状酯等粘度小的溶剂的混合溶剂体系。作为锂盐，可使用LiPF6、LiBF4、LiC104、LiAsF6、LiCF3、Li (CF3SO3)、Li (CF3SO2) 2N 和Li (C2F5SO2) N等锂盐。这里锂盐可单独使用，也可两种以上混合使用。本专利技术的非水电解液含有将C=C双键与硼酸酯进行频哪醇偶联而合成的烯丙基硼酸酯和具有S1-O-Si键的硅氧烷。烯丙基硼酸酯的添加量优选为I重量％以下。此外，硅氧烷的添加量优选为2重量％以下。在使用以往的非水电解液电池的锂离子二次电池中，虽然放电特性有一定程度的提高，但其提高有极限。即，在以往的非水电解液中，通过烯丙基硼酸酯单体或硅氧烷单体的添加虽然能够一定程度上增加放电容量，但几乎观察不到随添加量的增加带来的放电容量的增大。对此，当在锂离子二次电池中使用本专利技术的非水电解液时，与以往的非水电解液相比，能够显著提高放电特性。具体而言，如果添加硅氧烷和烯丙基硼酸酯，则放电容量比起以往大幅度地增大。并且，如果在硅氧烷的存在下增加烯丙基硼酸酯的添加量，则能够与烯丙基硼酸酯的添加量的增加相应地使放电容量增大(可使从初期的电池特性的经时变化减小)。并且，如果在烯丙基硼酸酯的存在下增加硅氧烷的添加量，则能够与硅氧烷的添加量的增加相应地使放电容量增大。并且，如以往的非水电解液那样，即使单纯地增加烯丙基硼酸酯单体的添加量或硅氧烷单体的添加量，也不能观察到与添加量的增加相应的放电容量的上升，可认为是由于烯丙基硼酸酯单体或硅氧烷单体本身增大了电解液的粘度，电解液的离子传导性降低造成的。相对于此，如本专利技术那样，通过添加烯丙基硼酸酯和硅氧烷大幅度地提高非水电解液的放电特性且放电容量随着添加量的增加而增大，这可认为是烯丙基硼酸酯和硅氧烷中的任意一种成分防止由另一种成分导致的电解液的粘度的增大，或者烯丙基硼酸酯和硅氧烷相互地防止电解液的粘度的增大，由此防止了电解液的离子传导性的降低。此外，使烯丙基硼酸酯的添加量在I重量％以下是因为，即使烯丙基硼酸酯的添加量多于I重量％，也会反而使电解液的粘度增大，放电容量降低。此外，使硅氧烷的添加量在2重量％以下是因为，即使硅氧烷的添加量多于2重量％，不仅几乎不能期待放电容量随着添加量的增加而增大，而且有电解液的粘度增大、放电容量降低的可能。本专利技术中，作为烯丙基硼酸酯可使用2-烯丙基-4，4，5，5-四甲基-1，3，2_ 二氧杂砸烧。此外，作为硅氧烷，可使用如下通式(I)所示的烷基硅氧烷。R1-(S1-(R2, R3)~0-)n (I)该通式(I)中的Rl、R2、R3是碳原子数为I以上且20以下的烷基，包含H、S、O、Cl、Br和I中的至少一种，且η为2到4的整数。这样的硅氧烷优选为选自六甲基二硅氧烷和1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷中的至少一种。此外，作为其它硅氧烷，可使用下述通式(2)所示的环状硅氧烷。(-S1-(R4, R5)-O-)η (2)该通式(2)中的R4、R5是碳原子数为I以上且20以下的烷基，包含H、S、0、Cl、Br和I中至少一种，且η为3到6的整数。这样的环状硅氧烷优选为选自六甲基环三硅氧烷和十二甲基环六硅氧烷中的至少一种。进一步，为了提高电池的各种特性，例如可根据各目的添加负极表面被膜形成剂、正极保护被膜形成剂、防止过充电添加剂、赋以阻燃性的添加剂、自溶性添加剂、电极/隔膜润湿性改善添加剂等。本专利技术的非水电解液可用作锂离子二次电池的电解液。将本专利技术的非水电解液用于锂离子二次电池的情况下，作为可逆地吸留释放锂的正极活性物质可使用钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)等层状化合物，或者它们中一种以上被过渡金属取代后的产物，或者包含锰酸锂 Li1+xMn2_x04(其中，x=0 ~0.33)、Li1+xMn2_x_yMy04(其中，M 包括选自 N1、Co、Fe、Cu、Al、Mg 中的至少一种金属，x=0 ~0.33, y=0 ~1.0, 2-x-y > 0)、LiMn04、LiMn204、LiMn02、LiMn2^xMxO2 (其中，M 包括选自 N1、Co、Fe、Cu、Al、Mg 中的至少一种金属，x=0.01 ~0.1，)、Li2Mn3MO8 (其中，M包括选自N1、Co、Fe、Cu中的至少一种金属)、铜-Li氧化物(Li2CuO2)、二硫化合物、Fe2 (MoO4) 3等的混合物，或者聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等中的一种或两种以上的混合物。此外，作为可逆地吸留释放锂的负极活性物质，可使用天然石墨、对从石油焦炭、煤浙青焦炭等中获得的易石墨化材料在2500°C以上的高温进行处理后的产物、在2000°C附近的温度处理后的产物、中间相碳、或者无定形碳、在石墨表面包覆无定形碳后的产物、通过对天然石墨、人造石墨进行机械处理使表面的结晶性发生变化得到的碳材料、碳纤维、金属锂、与锂合金化的金属、硅、或者在碳颗粒表面担载了金属的材料。此外，作为在碳颗粒表面担载的金属，例如可列举选自锂、铝、锡、硅、铟、镓、镁中的金属或它们的合金。此外，这些金属、合金或者这些金属或合金的氧化物也可用作负极活性物质。这样的使用非水电解液的锂离子电池中，能够如上所述大幅度增大放电容量，显著地提高放电特性。【附图说明】图1是本专利技术的实施方式的锂离子电池(圆筒型电池)的一部分分解展示的立体图。【具体实施方式】以下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解液，其特征在于：由在非水溶剂中溶解有锂盐的混合溶液构成，在所述混合溶液中含有烯丙基硼酸酯和硅氧烷，所述烯丙基硼酸酯的含量在1重量%以下，所述硅氧烷的含量在2重量%以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.09 JP 2011-1044901.一种非水电解液，其特征在于: 由在非水溶剂中溶解有锂盐的混合溶液构成， 在所述混合溶液中含有烯丙基硼酸酯和硅氧烷， 所述烯丙基硼酸酯的含量在I重量％以下， 所述硅氧烷的含量在2重量％以下。2.如权利要求1所述的非水电解液，其特征在于: 所述烯丙基硼酸酯为2-烯丙基-4，4，5，5-四甲基-1，3，2- 二氧杂硼烷。3.如权利要求1所述的非水电解液，其特征在于: 所述硅氧烷为下述通式(I)所示的烷基硅氧烷， R1-(S1-(R2, R3)-O-)n(I) 其中，通式(I)中的Rl、R2、R3为碳原子数I以上且20以下的烷基，包含H、S、O、Cl、Br和I中至少一种，且η为2到4的整数。4.如权利要求3所述的非水电解液，其特征在于: 所述烷基硅氧烷为选...

【专利技术属性】
技术研发人员：春名博史，伊藤真吾，
申请(专利权)人：新神户电机株式会社，
类型：
国别省市：