[发明专利]锂二次电池用电解质介质及锂二次电池

说明书

本发明所要解决的问题在于提供一种能够抑制短路且具有高能量密度和高输出的锂二次电池。为了解决上述问题，本发明提供一种锂二次电池用电解质介质，含有低介电常数溶剂、锂盐、及多价阳离子盐，多价阳离子盐以分散成粒子的状态且以不固定的流动状态包含在电解质介质中，高介电常数溶剂的含量在20质量％以下。根据这些具备锂二次电池用电解质介质的锂二次电池，可以抑制短路，并且可以获得高能量密度和高输出。

技术领域

本发明涉及一种锂二次电池用电解质介质及锂二次电池。

背景技术

以往，已知在利用锂的氧化还原反应的锂二次电池中，由于锂以枝晶状析出，因此在正负极之间会发生短路。因此，例如在锂离子二次电池中，使用锂离子插入并脱离的石墨负极和微孔片状隔膜来抑制这种短路，从而投入实际使用。然而，近年来，在汽车用蓄电池和无人机用蓄电池中，希望具有超越该锂离子二次电池的能量密度和高输出。

因此，为了提高能量密度，正在研究利用锂金属，锂金属是具有最高能量密度的材料。然而，已知的是，在使用该锂金属时，充电时锂以枝晶状析出，因此，由于局部短路、电解液耗尽、析出的锂脱落等，而导致循环显著恶化。另外，在高倍率(high rate)和大型电池中，存在短路等安全性问题。因此，目前一般不使用锂金属二次电池。

此处，例如，为了抑制锂以枝晶状析出，正在研究对锂金属涂层或合金化(例如，参照专利文献1)。另外，据报道，通过将锂金属与氧化镁等无机物复合化、或与镁等合金化，来形成稳定的包覆膜(参照专利文献2～5)。然而，由于锂金属的活性非常高，因此，在涂层工序中可能会变质，并且还可能在合金制造过程中氧化。另外，如果存在涂层缺失部分，则锂可能从中生长枝晶。因此，不容易进行锂金属的涂层处理或形成合金。特别是，由于镁等多价离子与高介电常数溶剂反应而失活(离子透过性降低)，因此，在这种情况下，电池反应受到阻碍。

另外，为了提高输出，正在研究利用孔隙率较高的无纺布隔膜。锂离子电池中常用的微孔片隔膜具有适于锂离子电池的特性，例如防止短路、耐化学性和机械强度等，但孔隙率在50％以下。对此，无纺布隔膜可以将孔隙率提高到90％左右，有望提高锂二次电池的输出。然而，如果孔隙率高，则会发生轻微短路，循环稳定性和安全性就会成为问题。即，高输出化和抑制短路之间存在权衡关系，实际上，例如如果使用孔隙率78％的无纺布隔膜构成锂离子电池，则循环显著劣化。特别是在容易短路的锂金属二次电池中，预测无纺布隔膜不适用。因此，在目前，使用无纺布隔膜的锂二次电池没有投入实际使用。

[先行技术文献]

(专利文献)

专利文献1：国际公开第2018/034526号

专利文献2：国际公开第2019/031732号

专利文献3：国际公开第2019/031766号

专利文献4：日本特开2019-121610号公报

专利文献5：日本特开2006-310302号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

因此，需要一种能够抑制短路且具有高能量密度和高输出的锂二次电池。

本发明是鉴于上述问题而作成的，目的在于提供一种能够抑制短路并且具有高能量密度和高输出的锂二次电池。

[解决问题的技术手段]

(1)本发明提供一种锂二次电池用电解质介质，其用于锂二次电池，并且，含有低介电常数溶剂、锂盐、及多价阳离子盐，前述多价阳离子盐以被分散为粒子的状态且以粒子是可以流动而不固定的状态包含在电解质介质中，所述电解质介质不含高介电常数溶剂，或者其含量在20质量％以下。