[发明专利]锂空气电池用电解液和锂空气电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂空气电池用电解液，该锂空气电池用电解液的化学稳定性优异，耐电压高，在宽温度范围中不存在凝固和盐的析出而具有稳定的液态。另外，本发明涉及使用该锂空气电池用电解液所制造的长期可靠性优异、充放电循环特性良好的锂空气电池。

背景技术

锂空气电池是将空气中的氧作为正极活性物质使用的非水电池，其特征在于，负极的锂金属单位质量的理论储能可达约11140Wh/kg，具有高的能量密度。因此，小型化和轻量化容易，作为超过目前广泛使用的锂离子电池的高容量电池而受到关注。

作为这样的锂空气电池，例如可以举出下述锂空气电池，其包括：具有碳黑等导电性材料、二氧化锰等催化剂和聚偏二氟乙烯等接合剂的空气电极；进行空气电极的集电的空气电极集电体；含有作为负极活性物质的锂的负极；进行负极的集电的负极集电体；和非水电解液。

以往，锂空气电池的非水电解液使用了在碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、1,2-二甲氧基乙烷、γ-丁内酯、四氢呋喃等有机溶剂中溶解了LiPF₆等锂盐的非水电解液。但是，若使用这样的非水电解液来制作锂空气电池，则会由于电池的充放电过程中产生的氧自由基等而使有机溶剂劣化，或者在将设置于锂空气电池的壳上的空气孔、即用于将氧引入正极的孔开放的状态下受到环境温度的影响，由于在高温环境下的使用和保存而使电解液溶剂挥发，从而具有放电容量显著降低的问题。另外，对于锂空气电池的非水电解液，还要求其在宽的温度范围中不存在凝固和盐的析出而具有稳定的液态。

针对这种问题，已知使用不挥发性的离子液体作为非水电解液。例如，专利文献1中公开了非水电解液空气电池的非水电解液使用具有特定结构的离子液体的方法。

但是，在锂空气电池的非水电解液使用离子液体的情况下，虽然从不挥发性的方面出发是优选的，但离子液体有可能会因电池的充放电过程中产生的氧自由基等发生劣化。另外，离子液体与以往使用的有机溶剂相比还具有制造成本高、难以精制等制造方面的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-119278号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于提供一种锂空气电池用电解液，该锂空气电池用电解液的化学稳定性优异，耐电压高，在宽温度范围中不存在凝固和盐的析出而具有稳定的液态。另外，本发明的目的在于提供使用该锂空气电池用电解液所制造的长期可靠性优异、充放电循环特性良好的锂空气电池。

用于解决课题的方案

本发明涉及一种锂空气电池用电解液，其含有包含下述式(1)表示的链状烷基砜化合物的有机溶剂和锂盐。

式(1)中，R¹、R²表示直链状或支链状的碳原子数为1～4的烷基，R¹、R²各自独立，可以相互相同，也可以不同。

下面，对本发明进行详细说明。

本发明人进行了深入研究，结果发现，通过在含有化学稳定性和热稳定性优异、挥发性低、且耐电压高的特定的链状烷基砜化合物的有机溶剂中溶解锂盐，来抑制非水电解液从设置于电池壳的空气孔挥发，从而可得到长期可靠性优异、充放电循环特性良好的锂空气电池，由此完成了本发明。

本发明的锂空气电池用电解液含有有机溶剂。

上述有机溶剂含有上述式(1)表示的链状烷基砜化合物(下文中也简称为链状烷基砜化合物)。通过含有上述链状烷基砜化合物，本发明的锂空气电池用电解液在化学、电学方面稳定。此外，通过含有上述链状烷基砜化合物，能够提高锂空气电池的长期可靠性。

上述式(1)中，R¹、R²表示直链状或支链状的碳原子数为1～4的烷基，各自独立，可以相互相同，也可以不同，由于熔点降低，因而R¹与R²优选不同。若R¹和/或R²的碳原子数为5以上，则在常温下呈固态，所得到的锂空气电池用电解液的粘度显著提高，内阻等电池特性恶化。另外，若R¹和/或R²的碳原子数增多，则具有介电常数降低、电解质的溶解度降低的倾向，因此R¹、R²的碳原子数优选为3以下。此外，由于结晶性降低、熔点降低，因而R¹、R²优选为支链状。