[发明专利]电池用非水电解液以及具备其的非水电解液电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池用非水电解液以及具备其的非水电解液电池，并涉及具有高阻燃性的电池用非水电解液以及具有优异的电池特性和高安全性的非水电解液电池。

背景技术

非水电解液被用作锂电池、锂离子二次电池、双电荷层电容器等的电解质，这些装置由于具有高电压、高能量密度，因此被广泛用作个人电脑和携带电话等的驱动电源。并且，作为这些非水电解液，通常使用在酯化合物和醚化合物等非质子性有机溶剂中溶解LiPF₆等支持电解质得到的物质。但是，非质子性有机溶剂由于为可燃性，因而有从上述装置漏液时引火·燃烧的可能性，具有安全方面的问题。

对于该问题，研究了将非水电解液阻燃化的方法，提出了例如在非水电解液中使用磷酸三甲酯等磷酸酯类、或者在非质子性有机溶剂中添加磷酸酯类的方法(参照专利文献1～3)。但是，这些磷酸酯类通过反复充放电而在负极慢慢被还原分解，存在充放电效率和循环特性等电池特性大大恶化的问题。

对于此问题，还尝试了在非水电解液中进一步添加抑制磷酸酯分解的化合物、或者在磷酸酯其本身的分子结构上下功夫等方法(参照专利文献4～6)。但是，此时添加量受到限制，此外，从磷酸酯自身的阻燃性降低等理由出发，在电解液成为自熄性的程度方面，无法充分确保电解液的安全性。

此外，日本特开平6-13108号公报(专利文献7)中公开了为了对非水电解液赋予阻燃性而在非水电解液中添加环磷腈化合物的方法。该环磷腈化合物因其种类而显示高不燃性，存在随着向非水电解液的添加量的增加而非水电解液的阻燃性提高的倾向。但是，显示高不燃性的环磷腈化合物一般由于支持电解质的溶解性、介电常数低，因而添加量变多时，导致支持电解质的析出、导电性的降低，电池的放电容量降低之类，给充放电特性带来阻碍。为此，添加显示高不燃性的环磷腈化合物时，存在添加量受到限制的问题。

此外，日本特开2006-107910号公报(专利文献8)中，作为兼顾高阻燃性和电池性能的技术，提出了组合氟化磷酸酯和磷腈化合物的非水电解液。该非水电解液尽管阻燃性高且电池性能也优异，但存在电池工作电压越高越仍然产生分解的倾向。

近年来，要求电池装置更高容量化，其有效的方法之一可以列举工作电压的高电压化。为此，最近作为电解液，耐分解性(耐还原性)的提高和安全性(不燃性)的确保越来越成为更重要的课题，但在这方面，现有技术尚未达到可充分满足的水准。

专利文献1：日本特开平4-184870号公报

专利文献2：日本特开平8-22839号公报

专利文献3：日本特开2000-182669号公报

专利文献4：日本特开平11-67267号公报

专利文献5：日本特开平10-189040号公报

专利文献6：日本特开2003-109659号公报

专利文献7：日本特开平6-13108号公报

专利文献8：日本特开2006-107910号公报

发明内容

发明要解决的问题

于是，本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供具有高阻燃性、即不燃性和高耐还原性的电池用非水电解液，以及具备该电池用非水电解液、在高电压条件下也具有稳定的电池性能和高安全性的非水电解液电池。

解决问题的方法

本发明人为了实现上述目的而进行深入的研究，结果发现，在由特定的环磷腈化合物和特定的二氟磷酸酯化合物组成的非水溶剂中进一步组合具有环状结构的二羧酸酐化合物来构成非水电解液，从而可对电解液赋予高阻燃性，此外，使用该电解液的非水电解液电池在高电压条件下也可维持优异的电池性能，直至完成了本发明。

即，本发明的电池用非水电解液，其特征在于，包含：含下述通式(I)所示的环磷腈化合物和下述通式(II)所示的二氟磷酸酯化合物的非水溶剂、具有环状结构的二羧酸酐化合物、和支持电解质，

(NPR¹₂)_n…(I)

式(I)中，R¹分别独立表示卤素、烷氧基或芳氧基；n表示3～4，

式(II)中，R²为烷基、环烷基、链烯基、烷氧基取代烷基或芳基。