[发明专利]非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种非水电解质二次电池。

发明背景

近来，随着消费者使用的各种各样蜂窝移动电话、便携式电气用具及便携式数据终端设备等的多样化，及减少其大小与重量的趋势迅速增长。极需为上述电器开发一种尺寸小、重量轻、能量密度高的二次电池，该电池能够在一较长的时间内反复充放电。

作为满足前述要求的二次电池，一种含非水电解质的二次电池已投入使用。这种类型电池具有的能量密度数倍于传统水溶性电解质电池的能量密度。

这种电池类型的一个实例是非水电解质二次电池，其包括：一种锂-过渡金属复合氧化物作为正极的活性材料，如锂-钴复合氧化物、锂-镍复合氧化物、锂-锰复合氧化物；以及具有吸附/释放锂(例如，Li-A1合金)或锂嵌入化合物能力的锂与锂合金的活性材料作为负极的活性材料，该锂嵌入化合物包括锂离子嵌入碳为基质的材料中(此处术语“基质材料”指一种具有吸附/释放锂离子能力的材料)；及作为电解质的质子惰性有机溶剂，其中含有一种如可溶解的锂盐LiClO₄、LiPF₆。

然而，以前使用质子惰性有机溶剂作为电解质存在缺点，因为电池充放电过程伴随有机电解质在负极表面的分解，这会引起第一次充放电效率降低，导致放电容量下降或循环寿命性能变差。特别在使用碳质材料制造的负极且有机电解质中含有丙烯碳酸酯(PC)的情况下，在第一次充电时，有机电解质在负极表面发生分解，会引起放电容量下降或循环寿命性能变差等许多问题。

作为阻止丙烯碳酸酯在碳质材料作为负极的表面分解的方法，JP-A-11-354152(此处术语“JP-A”指特许公开公报)中提出一种方法，其包括在电解质中掺入含有苯基的碳酸亚乙酯或碳酸亚乙烯酯。但是，掺入此类化合物的缺点在于所得电解质导电率较低，致使放电性能或低温性能变差。

发明简要

本发明目的是提供一种非水电解质二次电池，其具有高放电容量、优异的循环寿命性能及优异的低温放电性能。

所完成的本发明旨在解决前述，由于电解质中掺入含有苯基的碳酸亚乙酯引起的问题。

本发明前述目的通过发现电解质溶剂最佳的混合比例而得以实现。

本发明涉及一非水电解质二次电池，包括正极、碳质材料的负极、含有溶质和溶剂的有机电解质与隔膜层。溶剂包括碳酸亚乙酯(EC)、丙烯碳酸酯(PC)、链烃基碳酸酯及苯乙烯碳酸酯，基于碳酸亚乙酯(EC)、丙烯碳酸酯及链烃基碳酸酯的总体积，链烃基碳酸酯、碳酸亚乙酯(EC)及丙烯碳酸酯(PC)的体积含量分别为50％～90％(体积)、5％～45％(体积)及5％～45％(体积)；基于电解质总重量，苯乙烯碳酸酯的含量为0.1％～5.0％(重量)。根据本发明，电解质在充放电时的分解可得到抑制，从而使改善非电解质二次电池的放电容量、循环寿命性能及低温放电性能成为可能。

附图简要说明

参考附图，通过实施例，对发明的描述更加清楚。

其中，图1图示说明根据本发明的非水电解质二次电池实施方式的剖面图。

发明的详细描述

以下详细描述本发明的内容的实施方式。

本发明涉及一非水电解质二次电池，包括一个碳质材料制成的负极，该碳质材料其具有吸附/释放锂离子的能力，其特征在于用于电解质的溶剂包括碳酸亚乙酯(EC)、丙烯碳酸酯(PC)、链烃基碳酸酯及苯乙烯碳酸酯，基于碳酸亚乙酯(EC)、丙烯碳酸酯(PC)及链烃基碳酸酯的总体积，链烃基碳酸酯、碳酸亚乙酯(EC)及丙烯碳酸酯(PC)的体积含量分别为50％～90％(体积)、5％～45％(体积)及5％～45％(体积)，优选地链烃基碳酸酯、碳酸亚乙酯(EC)及丙烯碳酸酯(PC)的体积含量分别为60％～80％(体积)、15％～35％(体积)及5％～25％(体积)，特别优选地链烃基碳酸酯、碳酸亚乙酯(EC)及丙烯碳酸酯(PC)的体积含量分别为65％～75％(体积)、15％～25％(体积)及10％～20％(体积)。基于电解质总重量，苯乙烯碳酸酯的含量为0.1％～5.0％(重量)，优选的苯乙烯碳酸酯的含量为0.2％～5.0％(重量)，特别优选地苯乙烯碳酸酯的含量为0.5％～2.5％(重量)。

此处“电解质总重量”指包含碳酸亚乙酯(EC)、丙烯碳酸酯(PC)、链烃基碳酸酯及苯乙烯碳酸酯的电解质总重量。