[发明专利]锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及使用了含有磺酸酯的电解液、和含有石墨的负极的锂 离子二次电池，所述磺酸酯具有至少2个磺酰基。

背景技术

在以手机为代表的便携型电池使用机器中，广泛使用充放电容量 大的锂离子二次电池等。此外，在电动自行车、电动汽车、电动工具、 电力储藏等用途中，也要求充放电容量大、效率优异的二次电池。

关于锂离子二次电池的特性改善、特别是长期的充放电循环特性 或长期的保存特性的改善，对各种材料或方法提出了方案。作为其方 法之一，提出了如下方案：使用了含有具有至少2个磺酰基的磺酸酯 的非质子性电解液的非水电解液二次电池。参照日本专利No.4033074 和JP-A-2006-351332。

其中记载了提高循环特性、保存特性的内容。锂离子二次电池的 碳系负极活性物质，大致分成结晶度低的无定形碳和结晶度高的石墨 这两类。其中石墨的初次可逆容量高，而且可以将平板状电极的电极 密度提高，因此适用于要求高能量密度的用途中。

然而，在含有非质子性电解液(该非质子性电解液含有具有至少2 个磺酰基的磺酸酯)和石墨的锂离子二次电池中存在如下问题：制作电 池后的最初充电导致在石墨负极上析出锂化合物或充放电循环特性 恶化。

发明内容

本发明的课题在于提供锂离子二次电池，其含有非质子性电解液 和作为负极活性物质层的主成分的石墨，所述非质子性电解液含有具 有至少2个磺酰基的磺酸酯，所述锂离子二次电池在制作电池后的最 初充电时，不会在石墨负极上使锂化合物析出，长期的充放电循环特 性或保存特性优异。

本发明发现，在含有非质子性电解液(该非质子性电解液含有具有 至少2个磺酰基的磺酸酯)和作为负极活性物质的石墨的锂离子二次 电池中，在负极活性物质层的密度为规定范围时，不会在负极活性物 质层上生成锂化合物，此外，还发现电解液的量与正极电极、负极电 极和隔离物所具有的空孔体积具有规定关系时，还有进一步抑制负极 活性物质层上的生成物的效果，从而完成了本发明。

本发明的锂离子二次电池，含有非质子性电解液和作为负极活性 物质层的主成分的石墨，所述非质子性电解液含有具有至少2个磺酰 基的磺酸酯，其中，所述负极活性物质层的密度为0.90g/cm³以上、 1.65g/cm³以下。

此外，上述电解液的量优选为正极电极、负极电极及隔离物所具 有的空孔体积的1.25倍以上、1.65倍以下。

此外，上述具有至少2个磺酰基的磺酸酯可以是化学式1表示的 环式磺酸酯。

化学式1

其中，化学式1中，Q表示氧原子、亚甲基或单键；A表示取代或无 取代的碳原子数1～5的亚烷基、羰基、亚硫酰基、取代或无取代的 碳原子数1～6的氟代亚烷基、通过醚键结合了亚烷基单元或氟代亚 烷基单元的碳原子数2～6的2价基团；B表示取代或无取代的亚烷 基、取代或无取代的氟代亚烷基或氧原子。

此外，上述具有至少2个磺酰基的磺酸酯可以是下述化学式2表 示的链状磺酸酯。

化学式2