[发明专利]非水电解质及非水电解质二次电池

说明书

本申请以申请日为2000年9月28日的日本专利申请No.2000-296074为基础，并要求享有其优先权，该申请的全部内容在此引为参考。

技术领域

本发明涉及非水电解质及非水电解质二次电池。

背景技术

目前，锂离子二次电池作为移动电话等便携式装置用的非水电解二次电池已经商品化。该电池的正极采用锂钴氧化物(LICOO₂)，负极采用石墨质材料或碳质材料，采用溶解了锂盐的有机溶剂作为非水电解液，隔膜采用多孔膜。前述电解液的溶剂采用低粘度及低沸点的非水溶剂。

然而，随着便携式装置厚度越来越薄，希望电池的厚度也要减薄。为此，必须要将装有正极、负极、隔膜及非水电解液的外壳的厚度减薄。但是，锂离子二次电池若采用厚度减薄的外壳，则一旦初充电时从负极产生气体，或在60℃以上的高温贮藏时，正极与非水电解液反应，发生非水电解液的氧化分解，从而产生气体，就会产生外壳膨胀变形的问题，外壳一旦膨胀，则电池就装不进电子装置中，或者有导致电子装置误动作的危险。

特开平4-14769号公报中提出，采用碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯及γ-丁内酯构成的混合溶剂为主体、γ-丁内酯的比例为整个溶剂的10～50体积％的电解液，通过这样来改善圆筒形非水电解液二次电池的低温放电特性。

另外，在特开平11-97062号公报中揭示，采用在γ-丁内酯的比例为100体积％的溶剂中溶解氟硼酸锂(LiBF₄)作为非水电解液，通过这样抑制含有锂钴复合氧化物作为活性物质的正极发生氧化分解。

另外，在电化学会第67次大会讲演摘要集(2000年3月28日发行)的第23页上报告了一种锂离子聚合物二次电池，它具有的电解质是将碳酸乙烯酯与γ-丁内酯以2∶3体积比混合得到溶剂，在所得的溶剂中溶解作为电解质盐的LiBF₄或LiPF₆得到电解液，再将该电解液与多官能丙烯酸酯单体的混合液进行聚合，通过化学交联得到聚合物凝胶电解质。

但是，前述三篇众所周知的文献所述的二次电池若在高温环境下使用，则由于负极与非水电解质反应，会产生非水电解质的还原分解，因此存在的问题是循环寿命不长。

再有，特开2000-235868号公开公报所揭示的非水电解液二次电池，是采用包含非水溶剂(nonaqueous solvent)及溶解于前述非水溶剂的锂盐的非水电解液(nonaqueous electrolyte)，在该公开公报中所揭示的前述非水溶剂是采用包含比整个非水溶剂的50体积％多而少于95体积％的γ-丁内酯和碳酸乙烯酯以及选自碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯、三氟丙烯、碳酸二乙酯、碳酸甲·乙酯和芳香族化合物中选择的至少一种所构成的第3溶剂的非水溶剂。

但是，二次电池具有包含前述组成的非水溶剂的非水电解液，其存在的问题是在高温环境下循环寿命不长。

发明内容

本发明目的在于提供能够提高高温下的充放电循环特性的非水电解质及非水电解质二次电池。

根据本发明的第1方面是提供非水电解质(nonaqueous electrolyte)，具有非水溶剂(nonaqueous solvent)及溶解于前述非水溶剂的电解质(sotute)，前述非水溶剂含有20体积％以上、50体积％以下的碳酸乙烯酯及40体积％以上、80体积％以下的γ-丁内酯构成的混合溶剂以及由乙烯化硫(ethylene sulfide)、碳酸苯亚乙酯、2-甲基呋喃、呋喃、噻吩、碳酸儿茶酚酯和碳酸丁二烯酯中选择的至少一种溶剂构成的第3溶剂。

根据本发明的第二方面是提供非水电解质二次电池，具有

壁厚为0.3mm以下的外壳(case)、

装在前述外壳内的正极(positive electrode)、

装在前述外壳内的负极(negative eleatrode)、

装在前述外壳内的包含含有碳酸乙烯酯及γ-丁内酯的非水溶剂(nonaqueous solvent)和溶解于前述非水溶剂的电解质(solute)的非水电解质(nonaqueous electrolyte)，

前述非水电解质二次电池在45℃的环境下进行满足下述(A)～(C)条件的充放电循环时，第100次循环的容量维持率为第1次循环的放电容量的85％以上，

(A)前述充电是以1C的电流进行3小时的4.2V的恒流恒压充电，

(B)前述放电是以1C的电流进行放电至3.0V，