[发明专利]电池

说明书

相关申请的交叉引用

本发明包含于2006年10月13日向日本专利局提交的日本专利申请JP2006-280245涉及的主题，将其全部内容并入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及一种包括正极、负极、以及电解液的电池。

背景技术

近年来，已经广泛使用便携式电子装置，例如，组合摄像机(磁带录像机)、移动电话、以及笔记本式个人计算机，并且强烈地要求减少它们的尺寸和重量，以及获得它们较长的寿命。因此，已经开发了一种作为用于便携式电子装置电源的电池，尤其是一种能够提供高能量密度的轻量化二次电池。

特别地，非常希望一种使用锂的嵌入和脱嵌用于充电和放电反应的二次电池(所谓的锂离子二次电池)，因为相比于铅电池和镍镉电池，这样的锂离子二次电池可以提供更高的能量密度。在这样的二次电池中，碳材料被广泛用作负极活性物质。然而，因为最近需要进一步改善电池容量，所以已经考虑使用硅等作为负极活性物质来代替碳材料。由于硅的理论容量(4199mAh/g)比石墨的理论容量(372mAh/g)大很多，所以期望硅以大幅度改善电池容量。

对用于二次电池的电解液的组成，为了改善各种性能，已经提出了几种技术。特别地，为了改善循环特性等，已知一种用于形成包含链状或环状砜化合物的电解液的技术。作为砜化合物，可以使用链状或环状二磺酸酐(例如，参见日本专利第3760539号和日本未审查专利申请公开第2004-022336号)、环状二磺酸酯化合物(例如，参见日本未审查专利申请公开号第2005-228631号)、链状乙烯基二砜化合物(例如，参见日本未审查专利申请公开第2005-135701号)等。当使用环状二磺酸酐时，使用碳材料、锂金属、锂合金等作为负极活性物质。

发明内容

在最近的电子装置中，存在一种这样的趋势，即，日益开发它们的高性能和多功能。因此，存在一种这样的趋势，即，通过频繁重复二次电池的充电和放电很容易降低循环特性。此外，存在一种这样的趋势，即，由于诸如以CPU(中央处理器)为代表的电子部件的高性能的因素，放热值增加。因此，二次电池被暴露在高温气氛中，从而易于降低保存特性。所以，渴望可以进一步改善二次电池的循环特性和保存特性。

考虑到上述，在本发明中，期望提供一种能够改善循环特性和保存特性的电池。

根据本发明的实施例，提供一种包括正极、负极、以及电解液的电池，其中负极包含可以嵌入和脱嵌电极反应物、并含有金属元素和类金属元素中的至少一种作为元素的材料，并且电解液包含溶剂、电解质盐、以及化学式1所示的砜化合物。

化学式1

其中X代表具有的碳数在2～4范围内的亚烷基、具有的碳数在2～4范围内的亚链烯基、芳香环、或其衍生物。

根据本发明实施例的电池，负极包含能够嵌入和脱嵌电极反应物，并含有金属元素和类金属元素中的至少一种作为元素的材料。此外，电解液包含化学式1所示的砜化合物。因此，与电解液不含砜化合物的情况相比，可以阻止电解液的分解反应。而且，当负极包含上述材料时，电解液包含化学式1所示的砜化合物。因此，与负极包含碳材料等的情况相比，电解液的分解抑制效果变得更大。所以，电解液在电化学方面变得足够稳定。结果，可以改善循环特性和保存特性。在这种情况下，当电解液中砜化合物的含量在0.01wt％～5wt％的范围内时，可以获得更高的效果。而且，当负极包含硅的单质、硅的合金、硅的化合物、锡的单质、锡的合金、以及锡的化合物中的至少一种时，强烈地要求改善循环特性和保存特性。甚至在这种情况下，可以获得更高的效果。

通过以下说明，本发明的其它和另外的目的、特征以及优点将更充分地被呈现。

附图说明

图1是示出了使用根据本发明第一实施例的电解液的电池的结构的剖视图；

图2是示出了图1所示的螺旋卷绕电极体的放大部分的剖视图；

图3是示出了使用根据本发明第三实施例的电解液的电池的结构的分解透视图；以及

图4是示出了沿图3所示的螺旋卷绕电极体的线IV-IV截取的结构的剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施例。

第一实施例

图1示出了根据本发明第一实施例的电池的截面结构。电池是例如所谓的锂离子二次电池，其中负极容量表示为基于作为电极反应物的锂嵌入和脱嵌的容量成分(容量分量，capacity component)。图1示出了所谓的圆柱型二次电池的电池结构。