非水电解液及使用了该非水电解液的非水电解质二次电池制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种能够在非水电解质二次电池中改善高温保存特性及负载特性的非水电解液，并提供使用了该非水电解液的非水电解质二次电池。本发明专利技术的非水电解液是具备能够吸留和放出金属离子的正极及负极的非水电解质二次电池用非水电解液，该非水电解液含有电解质及非水溶剂，同时含有下述通式(A)表示的化合物。(式(A)中，R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解液及使用了该非水电解液的非水电解质二次电池
本专利技术涉及非水电解液及使用了该非水电解液的非水电解质二次电池。
技术介绍
伴随着手机、笔记本电脑等便携电子设备的快速发展，对其主电源及备用电源所使用的电池的高容量化的要求不断提高。伴随着该要求的提高，与镍镉电池、镍氢电池相比能量密度更高的锂离子二次电池等非水电解质电池备受瞩目。作为锂离子二次电池的电解液，其代表例可以举出将LiPF6、LiBF4、LiN(CF3SO2)2、LiCF3(CF2)3SO3等电解质溶解于碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等高介电常数溶剂和碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等低粘度溶剂的混合溶剂中而成的非水电解液。另外，作为锂离子二次电池的负极活性物质，主要使用了能够吸留和放出锂离子的碳质材料。作为上述碳质材料的代表例，可举出天然石墨、人造石墨、非晶质碳等。此外，还已知使用了硅、锡等作为负极活性物质的金属或合金系的负极来谋求高容量化。另一方面，作为正极活性物质，主要使用了能够吸留和放出锂离子的过渡金属复合氧化物。作为上述过渡金属复合氧化物中的过渡金属的代表例，可以举出钴、镍、锰、铁等。例如，对于使用了上述说明的非水电解液的非水电解质二次电池而言，由于其反应性根据其非水电解液的组成而不同，因此可以通过非水电解液而使电池特性大幅改变。为了改进非水电解质二次电池的保存特性等电池特性、或者提高过充电时的电池安全性，对于非水溶剂及电解质进行了各种研究。专利文献1进行了以下的研究：在包含以钴酸锂为代表的锂过渡金属氧化物作为活性物质的正极、使用石墨的负极、以及非水电解液的锂二次电池中，通过向电解液中添加丙二酸酯化合物来改善循环特性。专利文献2进行了通过在面向双电层电容器的电解液中添加丙二酸酯、三羧酸酯化合物来提高电解液的耐还原性的研究及抑制恒定电压充电时的漏电流的研究。专利文献3进行了以下的研究：在包含以由V2O5、P2O5构成的非晶质材料作为活性物质的正极、使用金属锂的负极、以及非水电解液的锂二次电池中，通过向电解液中添加二羧酸化合物来改善循环特性。专利文献4进行了以下的研究：在包含以钴酸锂为代表的锂过渡金属氧化物作为活性物质的正极、使用人造石墨的负极、以及非水电解液的锂二次电池中，通过向电解液中添加特定的羧酸酯化合物来改善高温循环后的容量保持率。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11-135148号公报专利文献2：国际公开WO2008-001955号公报专利文献3：日本特开昭64-30178号公报专利文献4：国际公开WO2011-034067号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，近年来对锂非水电解质二次电池特性改善的要求不断提高。具体来说，对电池要求以高水平兼备高温保存特性、能量密度、输出特性、寿命、高速充放电特性、低温特性等所有性能，但目前仍未实现。这是由于，以高温保存特性为代表的耐久性能与容量、电阻、输出特性等性能存在折衷选择的关系，以往的电池存在难以良好地使这些所有的性能综合地平衡的问题。如果使用专利文献1、3、4中记载的含有以丙二酸二甲酯为代表的丙二酸酯化合物、以琥珀酸为代表的二羧酸化合物、或以2-(甲磺酰氧基)丙酸甲酯为代表的特性化合物的电解液，如这些文献所公开那样，循环特性得到提高。但是，这样的电解液在电极上的反应性高，高温保存时的保存气体膨胀存在改善的余地。专利文献2中实施或记载的电解质仅为季铵盐，对于使用以锂盐为代表的碱金属盐作为电解质盐时的效果没有任何明确记载。另外，专利技术的用途限于双电层电容器，专利文献2中没有作为锂二次电池用途这样的记载。解决课题的方法本专利技术是鉴于上述课题而进行的。即，本专利技术的目的在于提供一种非水电解液，该非水电解液能够在非水电解质二次电池中使耐久性与容量、电阻、输出特性等性能良好地综合平衡，并改善高温保存特性及负载特性。另外，本专利技术的目的还在于，提供使用了这样的非水电解液的非水电解质电池。本专利技术的专利技术人等进行了深入研究的结果发现，通过在非水电解液中含有特定的化合物，可以解决上述课题，从而完成了本专利技术。本专利技术的要点如以下所示。(a)一种非水电解液，其是用于非水电解质二次电池的非水电解液，该非水电解质二次电池具备能够吸留和放出金属离子的正极及负极，该非水电解液含有电解质及非水溶剂，同时含有下述通式(A)表示的化合物，[化学式1](式(A)中，R1、R2及Y分别表示任选具有取代基的碳原子数1～12的烃基，X表示氢或氟原子，R1、R2及Y各自相同或不同)。(b)上述(a)所述的非水电解液，其中，所述通式(A)中，X为氢原子。(c)上述(a)或(b)所述的非水电解液，其中，所述通式(A)中，R1、R2及Y分别为不具有取代基的碳原子数1～12的烃基。(d)上述(a)或(b)所述的非水电解液，其中，所述通式(A)中，R1、R2及Y分别为不具有取代基的碳原子数1～12的烷基。(e)上述(a)～(d)中任一项所述的非水电解液，其中，所述通式(A)表示的化合物的添加量相对于非水电解液总量为0.001质量％以上且10质量％以下。(f)上述(a)～(e)中任一项所述的非水电解液，其中，所述非水电解液还含有选自下组中的至少一种添加剂：具有碳-碳不饱和键的环状碳酸酯、具有氟原子的环状碳酸酯、腈化合物、异氰酸酯化合物、具有异氰尿酸骨架的化合物、被氟化的盐、酸酐化合物、丙烯酸酯化合物、芳香族化合物、环状醚化合物、草酸盐及环状磺酸酯。(g)上述(a)～(f)中任一项所述的非水电解液，其中，所述非水溶剂包含链状羧酸酯。(h)一种非水电解质二次电池，其具备能够吸留和放出金属离子的正极及负极、以及非水电解液，其中，该非水电解液是(a)～(g)中任一项所述的非水电解液。(i)上述(h)所述的非水电解质二次电池，其中，所述能够吸留和放出金属离子的负极的负极活性物质具有碳作为构成元素。(j)上述(h)所述的非水电解质二次电池，其中，所述能够吸留和放出金属离子的负极的负极活性物质具有硅(Si)或锡(Sn)作为构成元素。(k)上述(h)所述的非水电解质二次电池，其中，所述能够吸留和放出金属离子的负极的负极活性物质是能够与Li形成合金的金属粒子和石墨粒子的混合体或复合体。专利技术的效果根据本专利技术，关于非水电解质二次电池，可以提供高温保存特性、负载特性等性能优异、且综合性能的平衡良好的电池。使用本专利技术的非水电解液制作的非水电解质二次电池为综合性能的平衡良好二次电池的作用/原理虽然并不明确，但可认为如以下所述。但本专利技术并不限定于以下所述的作用/原理。通式(A)表示的化合物在被羰基夹持的碳原子上(α位)具有活性的氢原子等。由于该氢的质子互变异构而产生酮式与烯醇式的互变异构体。另外，通式(A)的化合物在α位不仅具有氢原子，还具有烃基Y。由于烃基的供电子性比氢原子高，前面所述的氢原子的酸度下降。由此，在非水电解质二次电池中，通式(A)表示的化合物与在负极上生成的醇盐等碱成分的副反应被抑制，同时，在非水电解液的负极上的还原反应性也下降，因此，以氢为代表的气体的产生也受到抑制。可认为前面所述的烃基Y不仅会对α位的氢原子的反应性带来影响，而且会对酮式与烯醇式的平衡状态带来影响。与α位未被烃基取代的化合物相比，通式(A)表示的化合物的反应性虽然下降，但在负极上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解液，其是用于非水电解质二次电池的非水电解液，该非水电解质二次电池具备能够吸留和放出金属离子的正极及负极，该非水电解液含有电解质及非水溶剂，同时含有下述通式(A)表示的化合物，

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.30 JP 2014-2016601.一种非水电解液，其是用于非水电解质二次电池的非水电解液，该非水电解质二次电池具备能够吸留和放出金属离子的正极及负极，该非水电解液含有电解质及非水溶剂，同时含有下述通式(A)表示的化合物，式(A)中，R1、R2及Y分别表示任选具有取代基的碳原子数1～12的烃基，X表示氢或氟原子，R1、R2及Y各自相同或不同。2.根据权利要求1所述的非水电解液，其中，所述通式(A)中，X为氢原子。3.根据权利要求1或2所述的非水电解液，其中，所述通式(A)中，R1、R2及Y分别为不具有取代基的碳原子数1～12的烃基。4.根据权利要求1或2所述的非水电解液，其中，所述通式(A)中，R1、R2及Y分别为不具有取代基的碳原子数1～12的烷基。5.根据权利要求1～4中任一项所述的非水电解液，其中，所述通式(A)表示的化合物的添加量相对于非水电解液总量为0.001质量％以上且10质量％以下。6.根据权利要求1～5中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：中泽英司，泽脩平，
申请(专利权)人：三菱化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP