非水系电解液、电池包和电池包的制造方法技术

提供一种消除电池平衡偏差、可以防止难溶性的氧化还原穿梭剂发生析出、抑制过充电劣化、电池成品率也提高、充放电循环得以稳定的高容量电池包。本发明专利技术的电池包的特征在于，具备非水系二次电池，所述非水系二次电池包含：正极、负极以及含有电解质盐和非水系溶剂的非水系电解液，电池包是将1个或2个以上的使2个电芯以上的该非水系二次电池串联而成的模块并联而构成的，或者，电池包是将2个以上的使2个电芯以上的非水系二次电池并联而成的模块串联而构成的，构成该模块的各非水系二次电池的最大容量(B)相对于最小容量(A)的比为1.00＜B/A＜2.00，并且非水系电解液中含有在高于充满电时的正极电位的电位下具有可逆性氧化还原电位的氧化还原穿梭剂。还原电位的氧化还原穿梭剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水系电解液、电池包和电池包的制造方法


[0001]本专利技术涉及非水系电解液、电池包和电池包的制造方法。

技术介绍

[0002]对于在移动/IT用途中利用单电池的锂离子电池使用方法，在汽车电动化这一世界性潮流中发生了巨大变化。每个单电池的个体差异在利用单电池的情况下不是大问题，但是在模块式利用时会由于平衡偏差而成为局部性过充电/过放电的原因，因此已成为致命性问题，需要选择无个体差异的单电池来进行模块化。
[0003]另一方面，从成品率的观点来看，用于减小单电池个体差异的筛选的效率极其低下。目前的电动汽车通过将充满电设为低于民生用途的电压而避免了平衡偏差的影响，但是如果能够赋予在模块内自动调整平衡偏差的功能，在生产率/功能性这两方面均能够做出贡献。
[0004]另外，作为抑制锂离子电池过充电的机制，提出了基于化学反应的方法和基于电子电路的方法，实际应用中主要采用后者。但是，基于电子电路的方法不仅随着多电芯化的进展而成本高涨，而且在商品设计上产生了各种制约。
[0005]因此，正在开发通过化学反应来抑制过充电的技术，其中，对于非水系电解液，研究了向非水系电解液中添加具有相当于过充电电位的氧化还原电位的氧化还原试剂的方法。根据该方法，在氧化还原试剂的可逆反应性良好时，会形成在正负极之间往复而消耗过充电电流的抑制。
[0006]这样的氧化还原试剂被称为氧化还原穿梭剂。若能够通过使非水系电解液中含有氧化还原穿梭剂来简化锂离子电池的安全装置，则可实现比具有基于电子电路的过充电抑制机制的电池系统成本更低的电池系统，而且还能抑制该电子电路本身所致的额外耗电，因此非常有用。
[0007]例如，以下的专利文献1和2报道了：对于4V级以上的锂离子电池而言，在苯环中导入有甲氧基的结构的芳香族化合物作为氧化还原穿梭剂起作用。
[0008]另外，以下的专利文献3报道了：通过使用乙腈作为非水系溶剂，从而在以高电流密度进行充电时也作为氧化还原穿梭剂起作用，可抑制过充电。
[0009]进而，以下的专利文献4报道了使用含有氧化还原穿梭剂的非水系电解液的多电芯锂离子电池。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:日本特开平7
‑
302614号公报
[0013]专利文献2:日本特开平9
‑
17447号公报
[0014]专利文献3:日本特开2013
‑
232326号公报
[0015]专利文献4:日本特表2015
‑
520935号公报

技术实现思路

[0016]专利技术要解决的问题
[0017]但是，专利文献1和2中氧化还原穿梭剂的功能会限制扩散速度，以往的非水系电解液的情况下，电极层内的扩散达不到实用水平，除了以极低的电流密度对非水系二次电池进行充电这种不现实的条件以外难以得到过充电抑制效果，这是氧化还原穿梭剂共同的问题。
[0018]另外，本申请的专利技术人们此前申请的专利文献3中记载了含有乙腈的非水系溶剂，但未具体记载电池包。
[0019]专利文献4对电池包的一般结构进行了记载，对电池材料进行了等效记载，未记载关于前述问题的认识和用于解决问题的手段。
[0020]本专利技术是鉴于上述情况作出的，目的在于，提供即使构成电池包的各非水系二次电池的初始容量不一致也能消除以高电流密度进行充电时2个电芯以上的非水系二次电池间的平衡偏差、充放电循环得以稳定的非水系电解液和高容量电池包。另外，目的在于，提供即使在低温下和高温下也可消除2个电芯以上的非水系二次电池间的容量偏差的非水系电解液和电池包。
[0021]用于解决问题的方案
[0022]本专利技术人们为了解决上述课题进行了深入研究，并反复进行了实验，结果发现，具备包含特定的非水系电解液、正极和负极的非水系二次电池的电池包不依赖于每个非水系二次电池的个体差异，其在模块内2个电芯以上的非水系二次电池间的平衡偏差会自动消除，在生产率/功能性这两方面均能够做出贡献，从而完成了本专利技术。
[0023]即，本专利技术如下所述。
[0024][1]一种电池包，其特征在于，其具备非水系二次电池，所述非水系二次电池包含：正极、负极以及含有电解质盐和非水系溶剂的非水系电解液，
[0025]该电池包是将1个或2个以上的使2个电芯以上的该非水系二次电池串联而成的模块并联而构成的，或者，该电池包是将2个以上的使2个电芯以上的该非水系二次电池并联而成的模块串联而构成的，
[0026]构成该模块的各非水系二次电池的最大容量(B)相对于最小容量(A)的比为1.00＜B/A＜2.00，并且
[0027]该非水系电解液中含有在高于充满电时的正极电位的电位下具有可逆性氧化还原电位的氧化还原穿梭剂。
[0028][2]根据前述[1]所述的电池包，其中，前述氧化还原穿梭剂包含下述通式(1)所示的化合物，
[0029][0030]{式(1)中，R1、R2、R3、R4、R5和R6所示的取代基分别独立地为氢原子、卤原子、芳基、
碳数1～4的烷基、碳数1～4的氟取代烷基、碳数1～4的烷氧基或碳数1～4的氟取代烷氧基，这些取代基中的2个以上为碳数1～4的烷氧基或碳数1～4的氟取代烷氧基。}。
[0031][3]根据前述[2]所述的电池包，其中，相对于前述非水系电解液的总量以0.1～20质量％包含前述通式(1)所示的化合物。
[0032][4]根据前述[1]～[3]中任一项所述的电池包，其中，构成前述模块的前述各非水系二次电池的容量为1mAh以上且100Ah以下，并且前述各非水系二次电池的最大容量(B)相对于最小容量(A)的比为1.05＜B/A＜2.00。
[0033][5]根据前述[1]～[4]中任一项所述的电池包，其中，前述非水系溶剂包含乙腈和链状碳酸酯。
[0034][6]根据前述[5]所述的电池包，其中，乙腈在前述非水系溶剂中所占的体积比小于链状碳酸酯的体积比。
[0035][7]根据前述[1]～[6]中任一项所述的电池包，其中，前述电解质盐包含酰亚胺盐和LiPF6，该酰亚胺盐的含量相对于前述非水系溶剂1L为0.5mol以上且3mol以下，并且前述非水系电解液中的摩尔比为LiPF6＜酰亚胺盐。
[0036][8]根据前述[1]～[7]中任一项所述的电池包，其中，前述非水系电解液的25℃下的离子电导率为10～50mS/cm。
[0037][9]根据前述[1]～[8]中任一项所述的电池包，其中，前述正极中所含的正极活性物质层的单位面积重量为15～100mg/cm2。
[0038][10]根据前述[1]～[9]中任一项所述的电池包，其中，前述正极含有包含Fe的含锂化合物。
[0039][11]根据前述[1]～[10]中任一项所述的电池包，其中，前述负极含有石墨或选自由Ti、V、Sn、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电池包，其特征在于，其具备非水系二次电池，所述非水系二次电池包含：正极、负极以及含有电解质盐和非水系溶剂的非水系电解液，该电池包是将1个或2个以上的使2个电芯以上的该非水系二次电池串联而成的模块并联而构成的，或者，该电池包是将2个以上的使2个电芯以上的该非水系二次电池并联而成的模块串联而构成的，构成该模块的该各非水系二次电池的最大容量(B)相对于最小容量(A)的比为1.00＜B/A＜2.00，并且，该非水系电解液中含有在高于充满电时的正极电位的电位下具有可逆性氧化还原电位的氧化还原穿梭剂。2.根据权利要求1所述的电池包，其中，所述氧化还原穿梭剂包含下述通式(1)所示的化合物，式(1)中，R1、R2、R3、R4、R5和R6所示的取代基分别独立地为氢原子、卤原子、芳基、碳数1～4的烷基、碳数1～4的氟取代烷基、碳数1～4的烷氧基或碳数1～4的氟取代烷氧基，这些取代基中的2个以上为碳数1～4的烷氧基或碳数1～4的氟取代烷氧基。3.根据权利要求2所述的电池包，其中，相对于所述非水系电解液的总量以0.1～20质量％包含所述通式(1)所示的化合物。4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池包，其中，构成所述模块的所述各非水系二次电池的容量为1mAh以上且100Ah以下，并且所述各非水系二次电池的最大容量(B)相对于最小容量(A)的比为1.05＜B/A＜2.00。5.根据权利要求1～4中任一项所述的电池包，其中，所述非水系溶剂包含乙腈和链状碳酸酯。6.根据权利要求5所述的电池包，其中，乙腈在所述非水系溶剂中所占的体积比小于链状碳酸酯的体积比。7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池包，其中，所述电解质盐包含酰亚胺盐和LiPF6，该酰亚胺盐的含量相对于所述非水系溶剂1L为0.5mol以上且3mol以下，并且所述非水系电解液中的摩尔比为LiPF6＜酰亚胺盐。8.根据权利要求1～7中任一项所述的电池包，其中，所述非水系电解液的25℃下的离子电导率为10～50mS/cm。9.根据权利要求1～8中任一项所述的电池包，其中，所述正极中所含的正极活性物质层的单位面积重量为15～100mg/cm2。10.根据权利要求1～9中任一项所述的电池包，其中，所述正极含有：包含Fe的含锂化合物。11.根据权利要求1～10中任一项所述的电池包，其中，所述负极含有石墨或选自由Ti、
V、Sn、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Al、Si和B组成的组中的至少1种以上元素。12.一种非水系电解液，其包含：氧化还原穿梭剂以及含有电解质盐和非水系溶剂的非水系电解液，该非水系溶剂含有以相对于总量的量计为5～95体积％的乙腈、和链状碳酸酯，该氧化还原穿梭剂包含下述通式(1)所示的化合物，式(1)中，R1、R2、R3、R4、R5和R6所示的取代基分别独立地为氢原子、卤原...

【专利技术属性】
技术研发人员：松冈直树，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：