[发明专利]锂蓄电池

说明书

本发明涉及一种采用在有机溶剂中溶解了作为溶质的锂盐的电解液的锂蓄电池，特别是涉及采用即使过充电也能确保安全的电解液的锂蓄电池。

近年，随着电子仪器的小型化和轻量化，也要求作为电源的电池要小型轻量化。为此，作为充放电可能的电池，小型轻量并且高容量的以锂离子电池为代表的锂蓄电池开始实用化，已经在小型摄象机、手持电话、笔记本电脑等便携式电子、通信仪器中使用。

该种锂蓄电池作为负极活性物质采用可以吸收、脱离锂离子的碳系材料，作为正极活性物质，采用LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄、LiFeO₂等含锂还原金属氧化物，采用在有机溶剂溶解了作为溶质的锂盐的电解液，作为电池组装后，通过初次充电从正极活性物质放出的锂离子进入到碳粒子内成为充电可能的电池。

在这样的锂蓄电池中，进行过充电后，伴随进入过充电状态，从正极抽出过剩的锂，在负极产生锂的过剩插入，使得正、负两极产生热的不稳定。当正、负两极产生热的不稳定，不久将使得电解液的有机溶剂分解，产生急剧的放热反应，产生电池异常放热的状态，损坏电池的安全性。这种状况，随着锂蓄电池的能量密度越增加越成为重要的问题。

为了解决这样的问题，通过在电解液中，添加作为添加剂的少量的芳香族化合物，可以确保过充电的安全性，例如在特开平7—302614号公报中提出有关这方面的内容。在特开平7—302614号公报所提出的报导中，负极采用碳素材料，作为电解液的添加剂，使用了分子量在500以下，比满充电时的正极电位要高的电位上具有可逆性氧化还原电位的、具有π电子轨道的苯甲醚衍生物等芳香族化合物。这样的芳香族化合物通过防止过充电对电池进行保护。

通过在电解液中添加添加剂来确保过充电的安全性的提案，例如在特开平9—106835号公报中也提出了。在特开平9—106835号公报所提出的报导中，负极采用碳素材料，作为电解液的添加剂，少量使用了联苯、3—R—噻吩、3—氯噻吩、呋喃等，通过在电池的最大动作电压以上的电池电压共聚，提高电池的内部电压，可以在过充电时保护电池。

但是，在特开平7—302614号公报的提案中，苯甲醚衍生物虽然对过充电有有效的作用，但产生对周期特性和贮存特性等电池特性有不良影响的问题。又，芳香族化合物在4．5V左右的电压下氧化分解，将产生气体，同时形成共聚，这样在防止过充电保护电池的另一方面，根据电解液的组成，有可能产生其共聚物溶解不能防止过充电的情况。结果，可以说具有π电子轨道的苯甲醚衍生物等芳香族化合物并不一定能够抑制过充电。

另一方面，在特开平9—106835号公报的提案中，作为添加剂使用的联苯，由于极性低，并且对电解液的溶解性低，低温动作时，添加剂一部分析出引起电池特性降低的问题。又，3—氯噻吩有刺激性，并且有强烈的恶臭，处理时困难，进一步还存在容易氧化分解的问题，呋喃也容易氧化分解，那一种化合物都存在对电池特性有不良影响的问题。

为此，本发明正是针对上述问题的发明，其目的在于采用即使在电解液中添加也不会对低温特性和贮存特性等电池特性有不良影响，并且对过充电有有效作用的添加剂，确保电池的安全性。

为了达到上述目的，本发明的锂蓄电池为在电池容器中包括当电池内部的气压达到给定压力以上时隔断充电的电流隔断封口体，在有机溶剂中包含具有邻接在苯基的叔碳原子的烷基苯衍生物或者环烷基苯衍生物。在此，邻接在苯基的叔碳原子的烷基苯衍生物或者环烷基苯衍生物，由于邻接在苯基的叔碳原子是活性的，反应性高，所以在叔碳原子上的氢原子在过充电的状态下容易脱出。为此，达到过充电状态时分解反应迅速发生，产生氢气，同时共聚反应优先发生生成共聚物。

然后，由于当产生了氢气，电池内部的气压达到各定压力以上时，电流隔断封口体动作隔断充电，所以可以防止过充电。

据此，通过在有机溶剂中添加这些添加剂，可以对电解液的分解防患于未然，确保安全的状态。而且，在过充电状态下所生成的共聚物作为电阻体作用，同时该共聚物是在电解液中难于再溶解的物质，可以对过充电有有效作用。

又，在有机溶剂中添加的这些添加剂在常温下是液体，极性高，对电解液的溶解性高，电池在低温动作时添加剂不会在电解液中析出。为此，即使在电解液中添加这样的添加剂，也不会降低电池特性。结果，如果采用在有机溶剂中和锂盐同时添加这样的添加剂的电解液，不会对低温特性和贮存特性等电池特性有不良影响，即不会劣化电池性能，就可以确保电池的安全性。