專利名稱：鋰電池用非水電解液、使用其的鋰電池以及用于該鋰電池的含有甲酰氧基的化合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰電池用非水電解液、使用了該非水電解液的鋰電池以及用于鋰電池 等中的新型含有甲酰氧基的化合物。
背景技術(shù)：
近年來，鋰二次電池被廣泛用作手機(jī)和筆記本型電腦等小型電子設(shè)備的電源、電 動汽車和電力儲藏用等的電源。這些電子設(shè)備或汽車有可能在盛夏的高溫下或極冷的低溫 下等較寬的溫度范圍內(nèi)使用，所以要求在較寬的溫度范圍內(nèi)平衡性良好地提高循環(huán)特性。鋰二次電池主要由含有可嵌入和脫嵌鋰的材料的正極和負(fù)極、含有鋰鹽和非水溶 劑的非水電解液構(gòu)成，作為非水溶劑，使用碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)等碳酸酯類。另外，作為負(fù)極，已知有金屬鋰、可嵌入和脫嵌鋰的金屬化合物(金屬單質(zhì)、氧化 物、與鋰的合金等)和碳材料，特別是使用了可嵌入和脫嵌鋰的焦炭、人造石墨、天然石墨 等碳材料的鋰二次電池已經(jīng)被廣泛實(shí)用化。例如，對與使用了天然石墨或人造石墨等高結(jié)晶化的碳材料作為負(fù)極材料的鋰二 次電池，我們知道非水電解液中的溶劑在充電時因在負(fù)極表面發(fā)生還原分解而產(chǎn)生的分解 物或氣體會阻礙電池所期望的電化學(xué)反應(yīng)，所以會導(dǎo)致循環(huán)特性的下降。另外，非水溶劑的 分解物如果蓄積，則鋰在負(fù)極中的嵌入和脫嵌變得不能順利進(jìn)行，特別是低溫和高溫下的 循環(huán)特性容易下降。再者，對于使用鋰金屬或其合金、錫或硅等金屬單質(zhì)或氧化物作為負(fù)極材料的鋰 二次電池，我們知道盡管初期容量高，但由于在循環(huán)中不斷微粉化，所以與碳材料的負(fù)極相 比，非水溶劑的還原分解加速進(jìn)行，電池容量或循環(huán)特性等電池性能大幅下降。另外，這些 負(fù)極材料的微粉化或非水溶劑的分解物如果蓄積，則鋰在負(fù)極中的嵌入和脫嵌變得不能順 利進(jìn)行，特別是低溫和高溫下的循環(huán)特性容易下降。另一方面，對于使用了例如LiCo02、LiMn2O4, LiNiO2, LiFePO4作為正極的鋰二次 電池，我們知道當(dāng)非水電解液中的非水溶劑在充電狀態(tài)下變?yōu)楦邷貢r，在正極材料與非水 電解液的界面，局部地部分氧化分解而產(chǎn)生的分解物或氣體會阻礙電池所期望的電化學(xué)反 應(yīng)，所以仍然會到導(dǎo)致循環(huán)特性等電池性能的下降。如上所述，正極上或負(fù)極上非水電解液分解時的分解物或氣體會阻礙鋰離子的移 動，或電池膨脹，由此使電池性能下降。盡管是這種狀況，搭載有鋰二次電池的電子設(shè)備的 多功能化還是在不斷發(fā)展，電力消耗量有增大的趨勢。為此，鋰二次電池的高容量化在不斷 發(fā)展，通過提高電極的密度或減少電池內(nèi)多余的空間容積等，電池內(nèi)的非水電解液所占的 體積在不斷變小。因此，其狀況是少量的非水電解液的分解就使得低溫和高溫下的電池的 性能容易下降。另外，作為鋰一次電池，例如有已知以二氧化錳或氟化石墨作為正極、以鋰金屬作 為負(fù)極的鋰一次電池，由于具有高的能量密度而被廣泛使用，但要求抑制長期保存中的內(nèi)
3部電阻的增加，提高高溫下的長期保存性能。 再者，近年來，作為電動汽車用或混合電動汽車用的新型電源，從功率密度的觀點(diǎn) 出發(fā)，開發(fā)了使用活性炭等作為電極的雙電層電容器，從兼顧能量密度與功率密度(也稱 為輸出密度)的觀點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行了將鋰離子二次電池和雙電層電容器的蓄電原理進(jìn)行組合 的被稱作混合電容器(有效利用基于鋰的嵌入和放出所產(chǎn)生的容量和雙電層容量這兩者 的非對稱型電容器)的蓄電裝置的開發(fā)，要求提高高溫下的循環(huán)特性和高溫保存特性等電 池性能。 在專利文獻(xiàn)1中公開了 一種在非水電解液中配合有1體積％的2- 丁炔-1，4- 二醇 二乙酸酯的鋰離子二次電池，其能夠提高20°C和60°C的循環(huán)特性。另外，在專利文獻(xiàn)2中公 開了一種在電解液中添加有1質(zhì)量％的乙二醇二甲磺酸酯的鋰離子二次電池，其能夠提高 循環(huán)特性。另外，在專利文獻(xiàn)3中公開了一種相對于電解液添加有1重量％的2- 丁炔-1， 4-二醇二甲磺酸酯的鋰離子二次電池，其能夠提高20°C下的循環(huán)特性。專利文獻(xiàn)1 日本特開2001-256995號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2007-095380號公報專利文獻(xiàn)3 日本特開2000-195545號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高低溫和高溫循環(huán)特性的優(yōu)良的鋰電池用非水 電解液、使用了該非水電解液的鋰電池以及用于鋰電池等中的新型含有甲酰氧基的化合 物。本發(fā)明者等人對上述以往技術(shù)的非水電解液的性能進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 實(shí)際現(xiàn)狀是專利文獻(xiàn)1等的非水電解液并不能實(shí)現(xiàn)低溫和高溫的較寬范圍內(nèi)的良好的循 環(huán)特性。因此，本發(fā)明者等人為了解決上述課題而反復(fù)進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)通過在非水 電解液中添加在烴基上結(jié)合有特定的酰氧基(-0C0R)和特定的磺酰氧基(-OSO2R)這兩個 不同的取代基的化合物，可以提高低溫和高溫下的循環(huán)特性，從而完成了本發(fā)明。gp，本發(fā)明提供下述的(1) (3)。(1) 一種鋰電池用非水電解液，其是在非水溶劑中溶解有電解質(zhì)的非水電解液，其 特征在于，在非水電解液中含有0.01 10質(zhì)量％的下述通式(I)表示的化合物中的至少一種。
權(quán)利要求
1. 一種鋰電池用非水電解液，其是在非水溶劑中溶解有電解質(zhì)的非水電解液，其特征 在于，在非水電解液中含有0.01 10質(zhì)量％的下述通式(I)表示的化合物中的至少一種，
2.一種鋰電池，其是由正極、負(fù)極和在非水溶劑中溶解有電解質(zhì)鹽的非水電解液構(gòu)成 的鋰二次電池，其特征在于，在所述非水電解液中，含有0.01 10質(zhì)量％的所述通式(I) 表示的化合物中的至少一種。
3.一種含有甲酰氧基的化合物，其由下述通式(III)表示，
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋰二次電池用非水電解液，其是在非水溶劑中溶解有電解質(zhì)的非水電解液，其中，在非水電解液中含有0.01～10質(zhì)量％的下述式(I)表示的化合物中的至少一種；本發(fā)明還提供含有該非水電解液的低溫和高溫循環(huán)特性優(yōu)良的鋰電池以及用于鋰電池等的具有特定結(jié)構(gòu)的含有甲酰氧基的化合物；式(I)中，X表示亞烷基、亞鏈烯基或亞炔基，R1表示H、烷基、環(huán)烷基或式(II)的基團(tuán)，R2表示烷基、環(huán)烷基或式(II)的基團(tuán)，R3～R7表示H、F、甲氧基或乙氧基。
文檔編號C07C309/66GK102099956SQ20098012742
公開日2011年6月15日 申請日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月15日
發(fā)明者安部浩司 申請人:宇部興產(chǎn)株式會社