非水電解液及使用該非水電解液的非水電解質(zhì)二次電池的制作方法
【專利摘要】近年來，對于鋰非水電解質(zhì)二次電池的特性改善的要求不斷提高，但存在以循環(huán)特性為代表的耐久性能與容量、電阻、輸出特性等性能存在折衷選擇的關(guān)系，因而綜合性能的平衡較差的問題。為了解決這樣的問題，本發(fā)明提供一種非水電解液，該非水電解液含有電解質(zhì)及非水溶劑，同時還含有：(A)選自具有碳-碳不飽和鍵的碳酸酯、通式(1)表示的化合物、亞砜類、亞硫酸酯類、砜類、磺酸酯類、磺內(nèi)酯類及硫酸酯類中的至少一種化合物、(B)具有氟原子的環(huán)狀碳酸酯、及(C)分子內(nèi)至少具有2個異氰酸酯基的化合物。
【專利說明】非水電解液及使用該非水電解液的非水電解質(zhì)二次電池
[0001]本申請是申請日為2012年I月26日、申請?zhí)枮?01280007151.9、發(fā)明名稱為“非水電解液及使用該非水電解液的非水電解質(zhì)二次電池”的申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及非水電解液及使用該非水電解液的非水電解質(zhì)二次電池。
【背景技術(shù)】
[0003]使用含鋰過渡金屬氧化物作為正極、并使用非水溶劑作為電解液的鋰非水電解質(zhì)二次電池由于可以實現(xiàn)高能量密度，因此適用于從手機(jī)、平板電腦等的小型電源到汽車及鐵道、負(fù)載均衡用的大型電源的廣泛的用途。但是，近年來對于非水電解質(zhì)電池的高性能化的要求不斷提高，強(qiáng)烈要求各種特性的改善。
[0004]鋰非水電解質(zhì)二次電池中，使用含有碳酸亞乙酯及碳酸亞丙酯等環(huán)狀碳酸酯類；碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等鏈狀碳酸酯類；Y-丁內(nèi)酯、Y-戊內(nèi)酯等環(huán)狀羧酸酯類；乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯等鏈狀羧酸酯類；&LiPF6、LiBF4, LiAsF6, LiClO4,LiCF3SO3' LiN(CF3SO2)2等溶質(zhì)的非水電解液。
[0005]對于這樣的使用了非水電解液的非水電解質(zhì)二次電池而言，反應(yīng)性因其非水電解液的組成而不同，根據(jù)非水電解液的不同，電池特性發(fā)生很大改變。為了改進(jìn)非水電解質(zhì)二次電池的負(fù)載特性、循環(huán)特性、保存特性等電池特性，或者提高過充電時電池的安全性，對于非水溶劑及電解質(zhì)進(jìn)行了各種研究。
[0006]專利文獻(xiàn)I中報道了通過使用具有氟原子的環(huán)狀碳酸酯作為非水電解液成分來使凝固點降低，從而改善循環(huán)特性。
[0007]專利文獻(xiàn)2中報道了通過使低分子量的異氰酸酯化合物溶解在有機(jī)電解液中，在電極界面形成反應(yīng)層，從而獲得優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
[0008]專利文獻(xiàn)3中報道了通過使用正極含有被磷酸鹽包覆的正極活性物質(zhì)、且電解液為含有非水溶劑、電解質(zhì)鹽和異氰酸酯化合物的電解液的非水電解質(zhì)二次電池，可以獲得抑制高溫保存時的膨脹的效果。
[0009]專利文獻(xiàn)4中報道了通過使用正極含有50?IOOOppm的水分、且電解質(zhì)含有異氰酸酯化合物和芳香族化合物的非水電解質(zhì)電池，可以改善高溫循環(huán)時的電池特性。
[0010]專利文獻(xiàn)5中報道了通過使用硅合金負(fù)極、并使用含有二異氰酸酯和氟代環(huán)狀碳酸酯的電解液，可改善循環(huán)特性及速率特性。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)1:日本特開平7-240232號公報
[0014]專利文獻(xiàn)2:日本特開2005-259641號公報
[0015]專利文獻(xiàn)3:日本特開2011-014379號公報
[0016]專利文獻(xiàn)4:日本特開2011-028860號公報[0017]專利文獻(xiàn)5:W02010/021236號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]發(fā)明要解決的問題
[0019]但是，近年來對鋰非水電解質(zhì)二次電池的特性改善的要求不斷提高，要求以高水平同時具有能量密度、輸出性能、壽命、高溫耐性、低溫特性等所有性能，但并未得以實現(xiàn)。以循環(huán)特性為代表的耐久性能與容量、電阻、輸出特性等性能為折衷選擇的關(guān)系，存在綜合性能的平衡差的問題。
[0020]本發(fā)明是鑒于上述課題而進(jìn)行的。即，本發(fā)明涉及一種鋰非水電解質(zhì)二次電池，其目的在于提供耐久性能和容量、電阻、輸出特性等性能的綜合性能的平衡良好的電池。
[0021]解決問題的方法
[0022]本發(fā)明的發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行了深入研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使非水電解液中含有分子內(nèi)至少具有2個異氰酸酯基的化合物、具有氟原子的環(huán)狀碳酸酯、及特定的添加劑，可以解決上述課題，從而完成了后述的第一本發(fā)明。
[0023]另外發(fā)現(xiàn)，通過將含有分子內(nèi)至少具有2個異氰酸酯基的化合物和具有氟原子的環(huán)狀碳酸酯的非水電解液、與特定的正極組合使用，可以解決上述課題，從而完成了后述的第二本發(fā)明。
[0024]第一本發(fā)明的要點如下所示。
[0025](i) 一種非水電解液，其用于非水電解質(zhì)二次電池，所述非水電解質(zhì)二次電池具備能夠吸留和放出金屬離子的正極和負(fù)極，其中，該非水電解液含有電解質(zhì)及非水溶劑，同時還含有:`[0026](A)選自具有碳-碳不飽和鍵的碳酸酯、下述通式(I)表示的化合物、亞砜類、亞硫酸酯類、砜類、磺酸酯類、磺內(nèi)酯類及硫酸酯類中的至少一種化合物、
[0027](B)具有氟原子的環(huán)狀碳酸酯、以及
[0028](C)分子內(nèi)至少具有2個異氰酸酯基的化合物。
[0029][化學(xué)式I]
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種非水電解液，其用于非水電解質(zhì)二次電池，所述非水電解質(zhì)二次電池具備能夠吸留和放出金屬離子的正極和負(fù)極， 其中，該非水電解液含有電解質(zhì)及非水溶劑，同時還含有: (A)選自下組中的至少一種化合物:具有碳-碳不飽和鍵的碳酸酯、下述通式(I)表示的化合物、亞砜類、亞硫酸酯類、砜類、磺酸酯類、磺內(nèi)酯類、及硫酸酯類，所述具有碳-碳不飽和鍵的碳酸酯中，碳酸亞乙烯酯、乙烯基碳酸亞乙酯、及乙炔基碳酸亞乙酯除外， (B)具有氟原子的環(huán)狀碳酸酯、以及 (C)分子內(nèi)至少具有2個異氰酸酯基的化合物，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中，所述(B)具有氟原子的環(huán)狀碳酸酯包含選自下組中的至少一種化合物:一氟碳酸亞乙酯、4，4- 二氟碳酸亞乙酯、及4，5- 二氟碳酸亞乙酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中，所述(C)分子內(nèi)至少具有2個異氰酸酯基的化合物包含選自下組中的至少一種以上化合物:六亞甲基二異氰酸酯、1，3-雙(異氰酸酯基甲基)環(huán)己烷、二環(huán)己基甲烷-4，4’ - 二異氰酸酯、雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2，5- 二基雙(甲基異氰酸酯)、雙環(huán)[2.2.1]庚烷-2，6-二基雙(甲基異氰酸酯)、異佛爾酮二異氰酸酯、2，2，4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、2，4，4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、以及由它們衍生的多異氰酸酯化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中，非水電解液中含有0.001質(zhì)量％以上且10質(zhì)量％以下的所述㈧的化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中，非水電解液中含有0.001質(zhì)量％以上且10質(zhì)量％以下的所述(B)具有氟原子的環(huán)狀碳酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中，非水電解液中含有0.001質(zhì)量％以上且10質(zhì)量％以下的所述(C)分子內(nèi)至少具有2個異氰酸酯基的化合物。
7.一種非水電解質(zhì)二次電池，其至少具備:能夠吸留和放出鋰離子的正極、能夠吸留和放出鋰離子的負(fù)極、和非水電解液，其中，該非水電解液是權(quán)利要求1所述的非水電解液。
【文檔編號】H01M10/0567GK103811815SQ201410055652
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月31日
【發(fā)明者】澤脩平, 島邦久, 重松保行, 大貫正道, 渡會篤 申請人:三菱化學(xué)株式會社