電解液、電化學(xué)器件、鋰電池以及模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電解液、電化學(xué)器件、鋰電池以及模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為從便攜電話、筆記本電腦等的便攜電子設(shè)備用電源到機(jī)動車用等的驅(qū)動用車 載電源或定置用大型電源等廣泛的電源，非水系電解液電池等的非水系電解液電池不斷在 實(shí)用化。然而，伴隨近年來的電子設(shè)備的高性能化和向驅(qū)動用車載電源或定置用大型電源 的應(yīng)用等，對所應(yīng)用的二次電池的要求越來越高，進(jìn)一步要求二次電池的電池特性的高性 能化，要求提高例如高容量化、高溫保存特性、循環(huán)特性等特性。
[0003] 非水系電解液電池中使用的電解液通常主要由電解質(zhì)和非水系溶劑構(gòu)成。作為 非水系溶劑的主成分，可以使用碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯等作為高介電性溶劑的環(huán)狀碳酸 酯，或者碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等作為低粘性溶劑的鏈狀碳酸酯，還可以使 用y -丁內(nèi)酯、y -戊內(nèi)酯等環(huán)狀羧酸酯等。
[0004] 另外，為了改善這些使用非水系電解液的電池的負(fù)荷特性、循環(huán)特性、保存特性、 低溫特性等電池特性，還提出了各種非水系溶劑和電解質(zhì)、助劑等。例如，專利文獻(xiàn)1和2 公開了通在負(fù)極使用碳材料的非水電解液中，通過使用碳酸亞乙烯酯及其衍生物或乙烯基 碳酸乙烯酯衍生物，具有雙鍵的環(huán)狀碳酸酯與負(fù)極優(yōu)先反應(yīng)，在負(fù)極表面形成良好品質(zhì)的 覆膜，由此提高電池的保存特性和循環(huán)特性。
[0005] 另外，提出了使用氟代環(huán)狀碳酸酯作為電解液。例如，有使用碳酸乙烯酯的一部分 氫原子被氟原子取代后的化合物的方案（專利文獻(xiàn)3~7)、使用碳酸丙烯酯的甲基的一部 分或全部氫原子被氟原子取代后的化合物的方案（專利文獻(xiàn)8~9)。
[0006] 另外，在專利文獻(xiàn)10中，提出了包含具有含氟醚基或碳原子數(shù)2以上的氟代烷基 的含氟環(huán)狀碳酸酯和電解質(zhì)鹽的電解液。
[0007] 此外，在非專利文獻(xiàn)1~3中，關(guān)于含有具有含氟醚基或碳原子數(shù)2以上的氟代烷 基的氟代環(huán)狀碳酸酯的有機(jī)氟代合物，記載了在鋰離子電池中的電化學(xué)行為、熱穩(wěn)定性和 電化學(xué)特性。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平8 - 45545號公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開平4 - 87156號公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開平5 - 325985號公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開平10 - 189043號公報(bào)
[0014] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開平10 - 247519號公報(bào)
[0015] 專利文獻(xiàn)6 :日本特開2001 - 313075號公報(bào)
[0016] 專利文獻(xiàn)7 :日本特開2003 - 168480號公報(bào)
[0017] 專利文獻(xiàn)8 :日本特開平10 - 233345號公報(bào)
[0018] 專利文獻(xiàn)9 :國際公開第2006/106655號小冊子
[0019] 專利文獻(xiàn)10 :日本特開平8 - 37025號公報(bào)
[0020] 非專利文獻(xiàn)
[0021] 非專利文獻(xiàn) 1:TakashiAchiha與其他 6 人，"ElectrochemicalBehaviorof NonflammableOrgano-FluorineCompoundsforLithiumIonBatteries''，Journalof TheElectrochemicalSociety，156(6)，A483-A488(2009)
[0022] 非專利文獻(xiàn) 2:TakashiAchiha與其他 6 人，"ThermalStabilityand ElectrochemicalPropertiesofFluorineCompoundsasNonflammableSolvents forLithium-IonBatteries''，JournalofTheElectrochemicalSociety，157 (6)， A707-A712(2010)
[0023] 非專利文獻(xiàn)3 :Yuki Matsuda與其他6人，"Safety improvement of lithium ion batteries by organ〇-fluorine compounds''，Journal of Fluorine Chemistry, 132(2011)1174-1181

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024] 發(fā)明所要解決的課題
[0025] 如上所述，在近年來對電池的高性能化的要求的提高中，要求提高使用非水系電 解液的電池特性，即，要求提高高容量化、高溫保存特性、循環(huán)特性等。在這樣的背景下，如 果在使用專利文獻(xiàn)1、2所記載的電解液的非水系電解液電池中，將充電狀態(tài)的電池放置在 高溫下或者進(jìn)行連續(xù)充放電循環(huán)，則存在不飽和環(huán)狀碳酸酯或其衍生物在正極上氧化分解 而產(chǎn)生二氧化碳的問題。如果在這樣的使用環(huán)境下產(chǎn)生二氧化碳，則例如會存在電池的安 全閥在不適當(dāng)?shù)臅r(shí)間動作，或由于電池膨張等而電池不能使用的情況。
[0026] 另外，即使是使用專利文獻(xiàn)3~10所記載的電解液的非水系電解液電池，也不足 以解決上述問題。
[0027] 本發(fā)明就是為了解決這些問題點(diǎn)的發(fā)明，提供一種即使在高電壓使用的情況下， 高溫保存后的殘存容量也很高的鋰電池和在其中使用的電解液。
[0028] 用于解決課題的方法
[0029] 本發(fā)明的發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)：通過使用包含含有特定量的下述所示的通式（1)所示的 化合物的非水系溶劑和電解質(zhì)鹽的電解液，能夠?qū)崿F(xiàn)即使在高電壓使用的情況下高溫保存 后的殘存容量也很高的鋰電池。
[0030] 即，本發(fā)明為一種電解液，其特征在于，包含非水系溶劑和電解質(zhì)鹽，該電解液在 非水系溶劑100體積％中含有10體積％以上的通式（1)所示的化合物。
[0031]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電解液，包含非水系溶劑和電解質(zhì)鹽，該電解液的特征在于：在非水系溶劑100 體積％中含有10體積％以上的通式（1)所示的化合物，
式中，R1、R2和R 3可以相同也可以不同，分別為氫原子、氟原子、碳原子數(shù)1~20的烷 基或碳原子數(shù)1~20的氟代烷基，其中，不包括R1、R2和R3均為氫原子的情況和均為氟原 子的情況。
2. 如權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于： 電解質(zhì)鹽為LiPF6，所述電解質(zhì)鹽的含量為0. 2摩爾/升以上。
3. -種電化學(xué)器件，其特征在于： 其具備權(quán)利要求1或2所述的電解液。
4. 一種鋰電池，其特征在于： 其具備能夠吸留或釋放鋰離子的負(fù)極和正極、隔膜以及權(quán)利要求1或2所述的電解液。
5. 如權(quán)利要求4所述的鋰電池，其特征在于： 能夠吸留或釋放鋰離子的正極包含由通式（2)所示的鋰過渡金屬氧化物構(gòu)成的正極 活性物質(zhì)， Li1+wMnxNiyCoz02 (2) 式中，w、x、y 和 z 滿足 0 < w < 0· 4、0· 3 < X < 1、0 < y < 0· 4、0 < z < 0· 4、0 < y+z 以及 w+x+y+z = 1 〇
6. 如權(quán)利要求4或5所述的鋰電池，其特征在于： 能夠吸留或釋放鋰離子的負(fù)極包含選自碳質(zhì)材料和金屬材料中的至少1種負(fù)極活性 物質(zhì)。
7. 如權(quán)利要求4、5或6所述的鋰電池，其特征在于： 正極的電位以金屬鋰基準(zhǔn)計(jì)為4. 3V以上。
8. -種模塊，其特征在于： 其具備權(quán)利要求4、5、6或7所述的鋰二次電池。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種即使在高電壓使用的情況下，高溫保存后的殘存容量也很高的鋰電池和其中所使用的電解液。本發(fā)明為一種電解液，包含非水系溶劑和電解質(zhì)鹽，該電解液的特征在于，在非水系溶劑100體積％中含有10體積％以上的通式(1)所示的化合物。(式中，R1、R2和R3可以相同也可以不同，分別為氫原子、氟原子、碳原子數(shù)1～20的烷基或碳原子數(shù)1～20的氟代烷基。其中，不包括R1、R2和R3均為氫原子的情況和均為氟原子的情況)。
【IPC分類】H01M4-525, H01M4-505, H01M10-052, H01M10-0569, H01M10-0568
【公開號】CN104685693
【申請?zhí)枴緾N201380050895
【發(fā)明人】桑嶋佳子, 高明天, 山內(nèi)昭佳, 坂田英郎, 宮脅瞳, 谷明范, 木下信一
【申請人】大金工業(yè)株式會社
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年9月25日
【公告號】EP2887439A1, US20150236378, WO2014050873A1