[发明专利]使用离子液体的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及作为阻燃性的非水电解液使用离子液体的锂二次电池，更详细而言，涉及使用含有双(氟磺酰)亚胺阴离子的非水电解液的锂二次电池。

背景技术

锂二次电池为小型轻量的可充电的电池，每单位容积或单位重量蓄电容量大，广泛用于手机、笔记本电脑、便携式信息终端(PDA)、摄像机、数码相机等，对于小型轻量且电力消耗比较大的各便携式设备来说是必不可少的。另外，近年来，正在推进电动自行车及电动汽车上搭载的中型或者大型的锂电池的开发，作为降低环境负荷的手段，对其开发也寄予了期待。

目前，作为用于锂二次电池的非水电解液的非水溶剂，使用容易溶解锂盐且不易电分解的极性非质子性的有机溶剂，但由于它们着火点非常低，有可能因过充电时及短路时的发热而着火或爆炸等，对于电池的安全性来说存在很大的问题。特别是近年来，伴随电子设备的小型、轻量化及电动汽车的开发，当务之急是开发大容量、高输出功率的锂二次电池，安全性的问题成为越来越重要的解决课题。因此，对锂二次电池的非水电解液使用阻燃性的离子液体的情况，正在进行各种探讨。

特别是将双(氟磺酰)亚胺阴离子(FSI亚胺)作为阴离子成分而含有的离子液体，与其它的离子液体相比，粘度低，即使在高比例的充放电时也具有高的性能，不仅为高能量密度、高电压，而且为不燃性，因此，通过将该离子液体用于非水电解液的溶剂，能够提供安全性优异的锂电池(专利文献1)。

但是，现状是，使用通常的石墨化碳电极和离子液体的组合的锂电池，与有机溶剂系的电池相比，其内部电阻高，输出功率特性差，因负极表面的锂及分解物的析出等而存在寿命特性降低的趋势，还没有达到实用化等级。

因此，关于使用阻燃性的离子液体的锂二次电池，通过开发新的电池结构材料及探讨添加物来摸索电池性能的提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2007-207675号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明是鉴于锂二次电池所强烈要求的提高安全性的上述课题而设立的，目的在于提供：与现有电池性比兼具优异的电池性能和高安全性的阻燃性的锂二次电池。

用于解决课题的手段

本发明的锂二次电池，其包含正极、负极、设置于所述正极和负极之间的隔膜及含有锂盐的非水电解液，为了解决上述课题，正极包含下述通式(1)表示的正极活性物质，非水电解液使用含有双(氟磺酰)亚胺阴离子作为阴离子成分的离子液体作为溶剂。

LiNi_xMn_yO₄(1)

其中，式(1)中，x、y为满足x+y=2且x：y=27.5：72.5～22.5：77.5的关系的数。

所述的本发明的锂二次电池可设为，充满电时的电压在4.4V以上，放电平均电压在4.0V以上。

发明效果

本发明的锂二次电池通过使用阻燃性的离子液体，解决了有可能因电池的使用环境的恶劣或事故时的内部温度上升而带来的电池的短路、起火、爆炸的问题，从而成为即使在过充电时或短路时的发热时也不会有着火或爆炸的危险性的安全性优异的电池。

另外，通过使用包含双(氟磺酰)亚胺阴离子作为阴离子成分的离子液体作为所述离子液体，且将锰和镍的原子比为规定的比例的锂锰镍系复合氧化物用于正极，从而成为具有优异的电位平坦性且高电位部分的充放电特性优异的锂二次电池。

具体实施方式

本发明的锂二次电池中包含的离子液体，如上所述将双(氟磺酰)亚胺阴离子作为阴离子成分而含有。另外，只要不脱离本发明的目的的范围，也可以含有双(三氟甲磺酰)亚胺阴离子等其它的阴离子成分。

作为阳离子成分，没有特别限制，可使用结构中含有N、P、S、O、C、Si中的任意一种或两种以上的元素、在骨架上具有链状、或5员环或6员环等环状结构的化合物。具体而言，作为包含氮元素的阳离子的例子，作为优选的例子可以举出：三甲基-N-丙基铵、三乙铵等烷基铵，乙基甲基咪唑、丁基甲基咪唑等咪唑，N-甲基-N-丙基吡咯烷等吡咯烷「，N-甲基-N-丙基哌啶等哌啶「。