[发明专利]锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及将离子液体用于非水电解液的锂二次电池，更详细地说涉及使用由电绝缘性的多孔性无机皮膜和基材构成的隔板的锂二次电池。

背景技术

锂二次电池是一种小型轻量的可充电电池，每单位容积或单位重量的蓄电容量大，广泛用于手机、笔记本电脑、便携式信息终端(PDA)、摄像机、数字照相机等，因小型轻量而成为电力消耗比较大的各种便携式设备不可缺少的部件。

另外，近年来，搭载在电动自行车或电力汽车上的中型或者大型的锂电池的开发得到进展，作为减轻环境负荷的手段，对其开发也寄予期望。

目前，作为在锂二次电池的非水电解液中使用的非水溶剂，使用易溶解锂盐、且不易电分解的极性非质子性的有机溶剂，但因为这些溶剂的燃点非常低，因此由于过充电时或短路时的发热，对于其着火或爆炸等的电池的安全性来说，存在着很大的隐患。特别是近年来随着电子设备的小型·轻量化及电力汽车的开发，大容量、高输出的锂二次电池的开发成为当务之急，安全性的问题就成了越来越重要的解决课题。

因此，对于在锂二次电池的非水电解液中使用离子液体作为阻燃性的化合物进行了各种研究。在非水电解质中使用例子液体，例如公开有将含有双(氟磺酰)亚胺阴离子作为阴离子成分的离子液体作为溶剂使用(专利文献1)。

另外，作为隔板，公开有由具有多个开口的平面状的柔软的基材和多孔性的无机皮膜构成的锂高能蓄电池用的隔板(专利文献2)。

专利文献1：美国专利第6,365,301号说明书

专利文献2：特表2005-536857号公报

发明的公开

发明要解决的课题

然而，上述专利文献1中例示的锂二次电池，可使用的电压范围为2.8～2.0V这样窄，达不到获得充分的电池性能。另外，专利文献2中记载的使用离子液体的锂电池的现状是，如与有机溶剂系的电池比较，因为电解液的粘度高，因此对隔板等电池构成材料的液体含浸性低，故电池的电荷移动阻抗大，在输出及寿命两方面电解液系的电池性能差。

因此，对于使用阻燃性离子液体的锂二次电池，期望通过新的电池构成材料的开发和添加剂的研究而提高改善电池性能。

鉴于上述问题，本发明的目的在于，面向锂二次电池所强烈要求的安全性的提高，进行电池构成材料的选择和仔细研究，提供与现有的电池相比同时具备优异的电池性能和高的安全性的阻燃性的锂二次电池。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明人等进行了专心的研究，结果发现，在锂离子传导性的非水电解液中，作为溶解支持电解质即锂盐的溶剂，使用含有双(氟磺酰)亚胺阴离子作为阴离子成分的离子液体的情况下，通过在开孔的平面状的柔软的基材上组合具有电绝缘性的无机皮膜的隔板，可以改善离子液体对隔板的液体含浸性。

发现与其伴随着的是电池的内部阻抗大幅减小，在电解质中使用离子液体的锂离子二次电池的输出特性及循环特性提高。而且，通过利用上述隔板具有的关闭机理赋予使用阻燃性的离子液体的电池进一步的安全性，可使电池的安全性飞跃提高。

即，本发明为包含设置在正极和负极之间的隔板、及含有锂盐的非水电解液的锂二次电池，其特征在于，所述非水电解液使用离子液体作为溶剂，且所述隔板由电绝缘性的多孔性无机皮膜和基材构成。

在本发明的锂二次电池中，优选所述基材由聚合物纤维构成。

对于上述锂二次电池而言，所述离子液体可以包含双(氟磺酰)二胺阴离子作为阴离子成分。

另外，在本发明的锂二次电池中，所述离子液体也可以含有含氮原子的阳离子作为阳离子成分的离子液体。

在上述中，所述离子液体的含氮原子的阳离子优选为选自烷基铵、咪唑鎓、吡咯烷鎓及哌啶鎓中的1种或2种以上的混合物。

发明的效果

根据本发明，对于因电池的使用环境差或发生事故时的内部温度上升所带来的电池的短路、起火、爆炸这样的问题，除了阻燃性的离子液体以外，再组合具有关闭功能的隔板，从这两个方面提出安全对策，与以往的电解液系锂电池相比可以赋予高的安全性。

已有的聚合物隔板在约120℃具有关闭温度，在该温度下，隔板的细孔结构损坏，所有的细孔被闭合，由此，电池内的电流传输受到阻止、可带来安全性的提高。但是，在150～200℃的进一步高温环境中，隔板熔融收缩，在电池内的多个地方引起电极间的直接接触，产生大面积的内部短路。这带来电池爆炸的不可控制的反应。