[发明专利]非水电解液电池用电解液及非水电解液电池

说明书

技术领域

本发明涉及赋予非水电解液电池以优异的高温耐久性的非水电解液电池用电解液以及使用其的非水电解液电池。

背景技术

近年来，用于信息相关设备、通信设备即计算机、摄像机、数码相机、手机等小型、高能量密度用途的蓄电系统，用于电动汽车、混合动力车、燃料电池车辅助电源、电力储存等大型、动力用途的蓄电系统受到关注。作为其候选之一，大力地开发了锂离子电池、锂电池、锂离子电容器等非水电解液电池。

虽然这些非水电解液电池大多已经实用化，但在各种用途中就耐久性而言不能令人满意，尤其是环境温度45℃以上时的劣化显著，因此，例如在汽车用途等的在长期高温场所使用的用途中存在问题。

这些非水电解液电池中，一般将非水电解液或利用胶凝剂而准固态化的非水电解液作为离子导体使用。其构成如下：作为溶剂，使用非质子性溶剂，例如选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等中的一种或多种的混合溶剂；作为溶质，使用锂盐，即LiPF₆、LiBF₄、(CF₃SO₂)₂NLi、(C₂F₅SO₂)₂NLi等。

迄今为止，作为用于改善非水电解液电池的循环特性、高温保存性等耐久性的手段，研究了以正极、负极的活性物质为首的电池构成要素的优化。非水电解液相关技术也不例外，提出了用各种添加剂抑制因电解液在活性的正极、负极的表面分解而导致的劣化。例如，专利文献1中提出了通过在电解液中添加碳酸亚乙烯酯来提高电池特性。该方法通过用碳酸亚乙烯酯聚合生成的聚合物覆膜包覆电极来防止电解液在电极表面分解，但存在的问题是，由于锂离子难以通过该覆膜，因此内阻升高，对于输入输出特性有不利影响。

非专利文献1～3、专利文献2、3中记载了在电解液中添加具有草酸基团的硼和磷的配盐时，由于形成在电极界面的覆膜的效果而提高了高温循环特性、输出特性。然而，它们的效果并不充分。此外存在问题的是，使这些具有草酸基团的配盐的添加量增加时，由于覆膜形成反应以外的分解反应而产生气体，有可能引起电池的膨胀、性能的劣化，为了防止这种情况而减少添加量时，不能获得效果。

另外，专利文献4中虽然记载了具有磺酸酯基的酰亚胺盐作为电解质使用，但没有记载作为添加剂使用所带来的特性提高。

此外，专利文献5中记载了使用具有含氟原子的磺酸酯基的酰亚胺盐作为电解质时，高电压稳定性提高。然而，其效果并不充分，另外没有记载循环特性。

专利文献6中记载了磷酰亚胺盐作为电解质对于正极集电体的铝显示了良好的耐蚀性，但没有实证例，另外没有记载添加所带来的抑制气体产生的效果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-123867号公报

专利文献2：日本特许第3722685号公报

专利文献3：日本特许第4367015号公报

专利文献4：日本特表2003-532619号公报

专利文献5：日本特许第3456561号公报

专利文献6：日本特表平8-511274号公报

非专利文献

非专利文献1：Electrochim.Acta,51,3322-3326页（2006年）

非专利文献2：Electrochemistry Communications,9,475-479页（2007年）

非专利文献3：Electrochemical and Solid-State Letters,13(2),A11-A14页（2007年）

发明内容

本发明提供非水电解液电池用电解液和非水电解液电池，该电解液提高了这种非水电解液电池的高温循环特性、45℃以上的高温保存性等耐久性，而且特别是不会因电解液中含有的成分的分解反应所伴随的气体产生而引起电池的膨胀、性能的劣化，可用于面向电动汽车、混合动力车、燃料电池车辅助电源、电力储存等大型、动力用途的蓄电系统。