[发明专利]非水型电解液以及包含其的设备

说明书

技术领域

本示意性实施方式涉及非水型电解液和具有其的设备。

背景技术

在例如锂离子二次电池和电容器的设备中，由于锂离子二次电池可实现高能量密度，因此它们作为手机和笔记本电脑的电源，也作为大型电力储藏用电源和汽车用电源引人关注。

虽然锂离子二次电池可实现高能量密度，但大型化使得能量密度变得巨大，更高的安全性受到期待。例如，在大型电力储藏用电源和汽车用电源中，期待特别高的安全性，而作为安全措施，施行了：电池、封装等的结构设计、保护电路、电极材料、具有过充电保护功能的添加剂、隔离物的关闭功能的增强等。

锂离子二次电池使用例如环状碳酸酯和链状碳酸酯的非质子溶剂作为电解质溶剂；这些碳酸酯的特征在于：虽然具有高的介电常数和高的离子传导性，但具有低的闪点且是可燃的。

进一步增强锂离子二次电池安全性的方式是使电解液变得阻燃。作为用于使电解液变得阻燃的技术，已经公开了添加磷腈化合物作为阻燃剂的方法。

例如，专利文献1的非水电解质电池使用一种溶液，其中锂盐溶解在磷腈衍生物中作为电解质，或者使用一种溶液，其中锂盐溶解在进一步添加了磷腈衍生物的非质子有机溶剂的溶剂中。由此公开了即使在例如短路的非正常情形下也不会产生例如爆炸或失火的危险，并且可实现优异的电池性能。

专利文献2的非水电解质电池使用一种溶液，其中锂盐溶解在链状磷腈衍生物中作为电解质，或者使用一种溶液，其中锂盐溶解在一种其中进一步添加了磷腈衍生物的非质子有机溶剂的溶剂中。由此公开了即使在例如短路的非正常情形下也不会产生例如爆炸或失火的危险，并且可实现优异的电池性能。

专利文献3描述了一种非水型电解液二次电池，其具有正极、负极以及含有支持盐、有机溶剂和磷腈衍生物的非水型电解液，其中磷腈衍生物的电势窗在下限值+0.5V以下和上限值+4.5V以上的范围内，有机溶剂的电势窗在比磷腈衍生物更宽的范围内。

专利文献4描述了一种非水型电解液二次电池，其具有正极、负极以及含有支持盐和磷腈衍生物的非水型电解液，其锂盐溶液(0.5mol/l)具有至少2.0mS/cm的电导率。

已知一种技术，其使用一种物质作为添加剂，该物质在比用作电解液溶剂的碳酸酯的电势更高的电势下还原降解、并形成作为具有高锂离子渗透率的保护膜的SEI(Solid Electrolyte Interface，固体电解质界面)。已知由于SEI对充电/放电效率、循环特性和安全性具有很大影响，因此在负极处的SEI的控制很重要，碳材料和氧化物材料的不可逆容量可通过SEI而降低。

专利文献5描述了提供一种含有锂盐和非水溶剂的优异的非水型电解液，其通过在分子中进一步引入具有碳-碳不饱和键的环状碳酸酯和基于非水型电解液的1质量％以上且25质量％以下的磷腈衍生物，可在电池的非正常加热等中确保安全性和可靠性，且还可提供良好的电池性能，例如循环特性。

用于专利文献6中公开的电池的非水型电解液含有非水溶液，该非水溶液含有环状磷腈化合物和二氟磷酸酯化合物，以及选自由1，3-丙烷磺内酯、1，3-丁烷磺内酯、1，4-丁烷磺内酯和1，3，2-二氧化硫杂环戊烷-2，2-二氧化物构成的组中的至少一种环状含硫化合物、以及支持盐。其公开了即使在高温环境下，也会对电池赋予优异的电池性能和高安全性。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP6-13108A

专利文献2：JP11-144757A

专利文献3：JP2001-217005A

专利文献4：JP2001-217007A

专利文献5：JP2006-24380A

专利文献6：JP2008-41413A

发明内容

技术问题

然而，在专利文献1至4和6中，由于磷腈化合物在长期使用过程中会在负极上逐渐还原降解，因此有时电池的容量保持率大大降低。

在专利文献5中，虽然可形成SEI的碳酸乙烯基酯的添加会抑制磷腈化合物的还原降解，但以足够长期抑制磷腈化合物的还原降解的量添加碳酸乙烯基酯则会引起电阻增加，有时会大大降低电池的充电/放电特性。

而且，在磷腈化合物和二氟磷酸酯经长时期而降解时，电解液中的阻燃剂的存在比率降低，在长期使用之后，有时会降低安全性。也就是说，在添加会被还原降解的阻燃剂的情形中，需要相应于添加的阻燃剂的量的一定量的添加剂，且由此在某些情形中电池的电阻大大增加，而容量和比率特性急剧降低。