[发明专利]二次电池

说明书

相关申请的交叉引用

本发明包含涉及于2008年3月17日向日本专利局提交的日本 专利申请JP 2008-068265的主题，将其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种包括正极、负极以及电解液的二次电池。

背景技术

近年来，已经广泛使用便携式电子装置，诸如组合像机(磁带 录像机)、移动电话、以及笔记本式个人计算机，并且强烈地要求 减小它们的尺寸和重量并实现它们的长寿命。因此，作为便携式电 子装置的电源，已经开发了一种电池，尤其是一种能够提供高能量 密度的轻重量二次电池。

特别地，利用锂(Li)的嵌入和脱嵌用于充电和放电反应的二 次电池(所谓的锂离子二次电池)是极具有前景的，因为相比于铅 电池和镍镉电池，这样的二次电池能够提供更高的能量密度。锂离 子二次电池具有正极、负极以及电解液。负极在负极集电体上具有 负极活性物质层。

作为包含在负极活性物质层中的负极活性物质，已经广泛使用 诸如石墨的碳材料。然而，近年来，随着开发了便携式电子装置的 高性能和多功能，进一步要求改善电池容量。因此，已经考虑使用 硅、锡等代替碳材料。由于硅的理论容量(4199mAh/g)和锡的理 论容量(994mAh/g)比石墨的理论容量(372mAh/g)显著更高， 因此预期由此可以大大地改善电池容量。

对于用于锂二次电池的电解液的组合物，为了改善电池特性如 循环特性，已经提出了使用具有磺酰基基团(-S(＝O)₂-)的化合物 (砜化合物)的技术。作为砜化合物，已经使用了具有 -S(＝O)₂-O-C(＝O)-键的链状或环状化合物(磺酸和羧酸的酸酐：例 如，如在日本未审查专利申请公开第2002-008718号中描述的)、具 有-S(＝O)₂-O-S(＝O)₂-键的环状化合物(二磺酸酐：例如，如在日本 未审查专利申请公开第2004-022336号中描述的)、具有 -S(＝O)₂-S-C(＝O)-键的环状化合物(例如，如在韩国未审查专利申 请公开第2002-0041646号中描述的)等。

发明内容

这些年来，便携式电子装置的高性能和多功能被日益开发，并 且电力消耗倾向于增加。因此，频繁重复进行二次电池的充电和放 电，由此循环特性倾向于容易降低。此外，在各种领域中便携式电 子装置广泛流行。因此，在运输时、在使用中、在携带它们的过程 中等，二次电池可能被暴露在高温环境下，因此，保存特性处于易 于降低的状态。因此，期望进一步改善二次电池的循环特性和保存 特性。

考虑到上述情况，在本发明中，期望提供一种能够改善循环特 性和保存特性的二次电池。

根据本发明的一种实施方式，提供了一种包括正极、负极以及 电解液的二次电池。负极包含含有能够嵌入和脱嵌电极反应物并具 有金属元素和准金属元素中的至少一种的材料的负极活性物质。电 解液包含含有由化学式1表示的砜化合物的溶剂。

化学式1

在该式中，R1～R4是氢基团、卤素基团、烷基基团、卤代烷 基基团、烷氧基基团或卤代烷氧基基团。

根据本发明该实施方式的二次电池，负极的负极活性物质包含 能够嵌入和脱嵌电极反应物并具有金属元素和准金属元素中的至 少一种的材料，并且电解液的溶剂包含由化学式1表示的砜化合物。 从而，获得了高能量密度，并且改善了电解液的化学稳定性。因此， 获得了高容量，并且防止了充电和放电时电解液的分解反应。因而， 能够改善循环特性和保存特性。

根据以下描述，本发明的其它和进一步的目的、特征以及优点 将更充分地呈现。

附图说明

图1是示出了根据本发明第一实施方式的二次电池的结构的截 面图；

图2是示出了图1所示的螺旋卷绕电极体的放大部分的截面 图；

图3是示出了图2所示的负极的放大结构的截面图；

图4是示出了参考例的负极结构的截面图；

图5A和图5B是示出了图2所示的负极的一个截面结构的SEM 照片及其示意图；

图6A和图6B是示出了图2所示的负极的另一截面结构的SEM 照片及其示意图；