[发明专利]非水电解质二次电池、其生产方法和非水电解溶液

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及包含非水电解溶液的电池，生产电池的方法和用于电池的非水电解溶液。

2.相关技术描述

在非水电解质二次电池如锂离子二次电池中，研究了能量密度的进一步改进作为改进性能的努力。例如，日本专利申请公开No.2002-042814(JP 2002-042814 A)公开了高能量密度电池可通过使用具有高动作电位的尖晶石型锂镍锰复合氧化物作为正极活性材料而实现。

然而，在JP 2002-042814 A所述电池中，正极为高电位状态。因此，非水电解溶液在正极上氧化并分解，并可在正极表面上形成高电阻膜。作为选择，在高电位状态下，正极活性材料的组成元素(通常过渡金属元素)在非水电解溶液中逐步洗脱。在这种情况下，电池的耐久性(例如高温循环特性)可能极大地降低。

发明概述

本发明提供生产具有优越的耐久性(例如高温循环特性)的非水电解质二次电池的方法。本发明还提供使用上述方法得到的非水电解质二次电池；和用于非水电解质二次电池的非水电解溶液。

本发明人认为正极与非水电解溶液之间的界面可通过预先在正极的表面上形成膜(保护膜)以抑制非水电解溶液的氧化分解并抑制组成元素从正极活性材料中洗脱出来而变得稳定。经过重复研究，完成了本发明。

即，根据本发明第一方面，提供生产非水电解质二次电池的方法，所述方法包括：(S10)使用正极、负极和包含下式(I)所示环状化合物(I)的非水电解溶液构造电池组件：

(其中M¹和M²各自独立地表示氢原子、碱金属原子或铵阳离子，R¹和R²各自独立地表示氢原子、取代或未取代羧基或者具有1-8个碳原子的取代或未取代烷基)；和(S20)通过将电池组件充电使得化合物(I)分解而在正极的表面上形成膜。

通过将电池组件在其中非水电解溶液包含化合物(I)的状态下充电，化合物(I)分解，因此在正极的表面上形成包含衍生自化合物(I)的组分的膜。由于该膜，正极与非水电解溶液之间的界面稳定化。因此，即使正极具有高电位，可高度抑制非水电解溶液的氧化分解和组成元素从正极活性材料中的洗脱。因此，根据本文所述方法，可生产具有优越耐久性(例如高温循环特性)的电池。关于在正极上形成膜的相关技术的一个实例可涉及日本专利申请公开No.2013-243010(JP 2013-243013 A)。

在本文所述方法的一个实施方案中，在电池组件的构造期间，将化合物(I)的含量调整至相对于100质量％的非水电解溶液的总量为0.1质量％或更多。因此，可在正极的表面上更加精确且稳定地形成膜。

环2,3-二磷酸甘油酸三锂可用作化合物(I)。

在本文所述方法的一个实施方案中，正极可包含尖晶石型锂镍锰复合氧化物。因此，可提高正极的动作电位的上限并可实现高能量密度。另外，一般而言，当正极活性材料包含过渡金属元素(特别是锰)时，过渡金属元素可能在高电位状态下洗脱。然而，根据本方法，可高度抑制组成元素的洗脱。因此，显示出本发明实施方案的效果。

根据本发明第二方面，提供通过上述方法生产的非水电解质二次电池。换言之，提供非水电解质二次电池，其包含：包含含有衍生自化合物(I)的组分的膜的正极；负极；和非水电解溶液。在非水电解质二次电池中，高度抑制非水电解溶液的氧化分解，且正极活性材料的结构稳定性是高的。因此，可显示出优越的耐久性(例如高温循环特性)。

根据本发明第三方面，提供用于非水电解质二次电池的非水电解溶液。非水电解溶液包含：支持电解质；非水溶剂；和化合物(I)。通过使用该非水电解溶液，可实现具有高耐久性的上述非水电解质二次电池。

附图简述

下面参考附图描述本发明示例实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性，其中类似的数字表示类似的元件，且其中：

图1为显示根据本发明实施方案的生产非水二次电池的方法的流程图；

图2为示意性显示根据本发明实施方案的非水电解质二次电池的结构的截面图；和

图3为显示高温循环试验中容量保持力转变的图。

实施方案详述