[发明专利]锂离子二次电池用电解液及锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池用电解液及锂离子二次电池，进一步具体而言，涉及能够增大锂离子二次电池的充电容量且能够提高循环特性的锂离子二次电池用的非水电解液、以及使用其的锂离子二次电池。

背景技术

以往，作为锂离子二次电池的正极，一直使用以有助于高容量的Li2MnO3作为母结构的锂过量层状正极(例如参见专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2009-517836号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，对于上述锂过量层状正极而言，有时作为构成成分的过渡金属(锰)会溶出，引起负极上的锰吸附等，电池性能降低。

本发明是鉴于这种现有技术中存在的问题而作出的，其目的在于提供能够抑制负极劣化、增大充电容量且可提高循环特性的锂离子二次电池用电解液、以及使用其的锂离子二次电池。

用于解决问题的方案

本发明人为了实现上述目的而进行了大量深入研究，结果发现，通过含有一分子内具有3个以上羧酸基的脂肪族化合物，能够实现上述目的，从而完成了本发明。

即，本发明的锂离子二次电池用电解液的特征在于，其含有锂盐电解质、有机溶剂以及1分子内具有3个以上羧酸基的脂肪族化合物。

此外，本发明的锂离子二次电池是具备由以能嵌入脱嵌锂的锰(Mn)作为主要过渡金属种类的正极活性物质构成的正极、负极以及非水电解液的锂离子二次电池。

上述非水电解液的特征在于，其含有有机溶剂、锂盐电解质以及1分子内具有3个以上羧酸基的脂肪族化合物。

发明的效果

根据本发明，由于含有一分子内具有3个以上羧酸基的脂肪族化合物，因此可以提供能够抑制负极劣化、增大充电容量且可提高循环特性的锂离子二次电池用电解液、以及使用其的锂离子二次电池。

附图说明

图1是示出化合物1分子中的羧酸基数量与使用了含有该化合物的电解液的电池的100次循环时容量保持率的关系的图表。

具体实施方式

以下对本发明的锂离子二次电池用电解液进行说明。

本发明的锂离子二次电池用电解液是含有锂盐电解质、有机溶剂以及1分子内具有3个以上羧酸基的脂肪族化合物的非水性的电解液。

在此，作为锂盐电解质，可列举出含有六氟磷酸锂(LiPF6)的碱金属盐。

此外，作为有机溶剂，可例示出：碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸氟亚乙酯(FEC)等，这些可以单独或组合使用。

这些有机溶剂用于溶解上述锂盐电解质。

进而，作为1分子内具有3个以上羧酸基的脂肪族化合物，可列举出各种脂肪族化合物，可以优选地使用柠檬酸、环丁烷四羧酸、环戊烷四羧酸及聚丙烯酸等。

其中，在本发明中，上述脂肪族化合物中不含氨基羧酸。

另外，作为上述这种脂肪族化合物，还可以使用聚丙烯酸、聚谷氨酸等高分子化合物，其分子量优选为50,000～500,000，进一步优选为100,000～450,000。

可认为这是由于为低分子量时，存在酸度升高的倾向。并且可认为这是由于为高分子量时，难以溶解于构成电池的电解液中，且配置在高分子侧链的羧酸基难以溶剂化，因而无法发挥作为添加剂的效果。

在本发明中，通过使用上述脂肪族化合物而获得良好效果的机理的细节并不清楚，但现阶段可作出如下推断。

即，由于自正极溶出的过渡金属离子的氧化还原电位要比锂离子(Li+)高，因此会先于Li+到达负极，对电池性能产生不良影响。

1分子内具有多个羧酸基的多元酸选择性捕捉多价阳离子先于一价阳离子，因此通过预先将所述脂肪族化合物溶解到电解液中，能够从含有Li+的电解液中选择性捕集自正极溶出的Mn等过渡金属离子(多价阳离子)。

根据以上这种机理，认为本发明能够抑制过渡金属离子到达负极层，能够抑制负极性能的劣化。因此，能够增大该电池的充电容量，并且还能够提高循环特性。

在本发明的锂离子二次电池用电解液中，对上述脂肪族化合物的含量并没有特别限定，相对于全部电解液，优选设为0.1～3质量％。