[发明专利]具有增强放电量保持力的非水性蓄电池

说明书

本发明涉及一种具有增强放电量保持力的非水性蓄电池以及一种特别适宜用于该非水性蓄电池的非水性电解溶液。

目前，非水性蓄电池如锂离子蓄电池，通常作为驱动小型电动设备的电源。非水性蓄电池包括阳极、非水性电解溶液和阴极。非水性锂离子蓄电池优选含有一如LiCoO₂、LiMn₂O₄或LiNiO₂的锂络合氧化物的阳极，一例如在如碳酸亚乙酯(EC)或碳酸亚丙酯(PC)的碳酸酯溶剂中的电解质溶液的非水性电解溶液，以及一含碳材料或金属锂的阴极。

非水性蓄电池最好具有良好的电池性能，如大的放电量和较强的放电量保持力。例如，在使用LiCoO₂、LiMn₂O₄或LiNiO₂阳极的非水性锂离子蓄电池中，放电阶段部分非水性电解溶液要经受氧化分解。分解产物防碍了电化学反应，因此降低了放电量。应认为氧化分解是在阳极和电解溶液之间界面上的非水性电解溶液的非水性溶剂中发生的。

而且，在使用如天然石墨或合成石墨的高结晶度含碳材料阴极的非水性锂离子蓄电池中，放电阶段在阴极表面上要经受非水性电解溶液中溶剂的还原分解。即使在使用作为电解溶液中优选使用的溶剂碳酸亚乙酯(EC)的情况下，在重复充电-放电步骤之后在阴极上还要经受还原分解。

日本专利临时公开号10-247517描述了将酚氧化抑制剂、亚磷酸盐氧化抑制剂或硫化物氧化抑制剂加入到蓄电池的非水性电解溶液中以防止蓄电池在过度充电或发生短路的情况下发生非正常发热反应。

本发明的目的之一是提供一种非水性蓄电池，特别是非水性锂离子蓄电池的增强放电量保持力的方法。

本发明的另一目的是提供一种提高了放电量保持力的非水性蓄电池。

本发明的另一目的是提供一种非水性电解溶液，该溶液特别适宜用于制备提高了放电量保持力的非水性蓄电池。

本发明提供了一种增强非水性蓄电池的放电量保持力的方法，包括向非水性电解溶液中加入下式(Ⅰ)的二硫化物衍生物：

R¹-S-S-R²                (Ⅰ)其中R¹和R²各自分别代表苯基、苄基、甲苯基、吡啶基、嘧啶基、1-12个碳原子的烷基或3-6个碳原子的环烷基，条件是每个基团可以有一个或多个取代基，该二硫化物衍生物的加入量为在50次放电循环之后放电量保持力维持在第一次放电时测得的放电量的至少85％，优选至少90％，并比在不含二硫化物衍生物的等量非水性电解溶液下经过50次放电循环之后测定的放电量保持力高至少4％。

本发明还提供了一种非水性蓄电池，它在非水性电解溶液中含有上述式(Ⅰ)的二硫化物衍生物，其量为在50次放电循环之后放电量保持力维持在第一次放电时测得的放电量的至少85％，优选至少90％，并比在不含二硫化物衍生物的等量非水性电解溶液下经过50次放电循环之后测定的放电量保持力高至少4％。

本发明还提供了一种在非水性电解溶液中含0.02-0.9wt％，优选0.05-0.5wt％的前述式(Ⅰ)二硫化物衍生物的非水性电解溶液。

下面更详细地描述本发明。

本发明的特征在于向含电解质的非水性电解溶液中加入下述式(Ⅰ)的二硫化物衍生物，以便可以增强放电量保持力。使用各种已知材料构成本发明的非水性蓄电池。

                       [二硫化物衍生物]

         R¹-S-S-R²          (Ⅰ)

在式(Ⅰ)中，R¹和R²各自分别代表苯基、苄基、甲苯基、吡啶基、嘧啶基、1-12个碳原子的烷基(优选3-8个碳原子的烷基)或3-6个碳原子的环烷基(优选5或6个碳原子的环烷基)。这些基团可以有一个或多个例如烷基的取代基。优选地，R¹和R²各自为例如苯基、苄基、甲苯基、吡啶基或嘧啶基的芳基。

式(Ⅰ)二硫化物衍生物的代表性例子包括二苯二硫、二苄二硫、二-对-甲苯二硫、2,2’-二吡啶二硫、5,5’-二吡啶二硫、2,2’-二嘧啶二硫、二正丁基二硫、二异丁基二硫、二叔丁基二硫和二环己二硫。