[发明专利]非水电解质电池

说明书

相关申请的参考

本申请包含涉及于2008年9月30日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-252889披露的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种非水电解质电池。更具体地，本发明涉及一种在正极中包含具有橄榄石结构的锂磷酸盐化合物的非水电解质电池。

背景技术

近年来，已经出现了大量均实现尺寸和重量减小的便携式电子设备，例如，集成了摄像机的VTR(磁带录像机)、移动电话以及膝上型计算机。作为用于这样的电子设备的便携式电源，正积极地进行用于提高电池、尤其是二次电池的能量密度的研究和开发。

对于使用非水电解液的电池、尤其是锂离子二次电池期望较高，因为与作为现有的水溶液类电解液二次电池的铅电池和镍镉电池相比，可以获得较大的能量密度，并且它们的市场正显著扩大。

近年来，尤其是锂离子二次电池的特性特征(诸如重量轻和高能量密度)适合应用于电动车和混合电动车，因此正积极进行用于实现电池的大型化(enlargement)和高输出的研究。

在以锂离子二次电池为代表的非水二次电池中，通常使用由作为正极活性物质的诸如LiCoO₂、LiNiO₂和LiMn₂O₄的氧化物制成的正极。这是因为，它们能获得高容量和高电压并且在高填充性方面是良好的，因此，它们有利于实现便携式设备的尺寸和重量的减小。

然而，当在充电状态下加热这样的正极时，在200℃至300℃开始释放氧。当开始氧的释放时，存在这样的危险，即，由于使用可燃性有机电解液作为电解液，电池发生热致击穿。因此，在使用氧化物正极的情况下，不易于确保尤其是大尺寸电池中的稳定性。

另一方面，在如由A.K.Padhi等人报道的具有橄榄石结构的正极材料中，表明即使当温度超过350℃时，正极材料也不释放氧，使得稳定性非常良好(参见J.Electrochem.Soc.，第144卷，第1188页)。

具有橄榄石结构的正极材料具有这样的特性特征，不仅充电和放电区域相对较低(约3.2V)，而且导电性也较低。为了补偿导电性的低下，在电解液中混合1，2-二甲氧基乙烷是有效的。这是因为，电解液的导电性通过加入1，2-二甲氧基乙烷而提高。然而，在该1，2-二甲氧基乙烷中，氧化分解易于进行，因此其不能用于现有的4V级正极材料。

在具有橄榄石结构的锂磷酸盐化合物中，由于充电和放电电位相对较低，因此这样的氧化分解很难进行。JP-A-2006-236809披露了一种二次电池，该二次电池在正极中包括包含含有磷酸锂铁(LiFePO₄)的正极活性物质、导电剂和粘结剂的混合物层，其中正极具有在形成电极之后的1.7g/cm³以上的混合物层的混合物填充密度；并且非水电解液包括包含碳酸亚乙酯和诸如1，2-二甲氧基乙烷的链状醚的溶剂。

发明内容

然而，根据由本发明的发明人进行的研究，发现这样的问题，即，当使用过多量的1，2-二甲氧基乙烷时，用于负极的碳材料的可逆性被损害，导致充电和放电效率或循环特性的降低。应注意，负极的充电和放电效率的降低变得显著；并且进一步注意到，当将1，2-二甲氧基乙烷以按体积计10％以上的量加入到电解液中时，电池容量大幅降低。

因此，期望提供一种非水电解质电池，其中，在使用具有橄榄石结构的锂磷酸盐化合物作为正极材料的情况下，即使当使用包含1，2-二甲氧基乙烷的电解液时，也可以抑制其中负极材料的可逆性降低的现象，并且可以抑制充电和放电效率或循环特性的劣化。

根据由本发明的发明人进行的研究，在上述JP-A-2006-236809中提出的技术涉及这样的问题，即，当使用过多量的1，2-二甲氧基乙烷时，用于负极的碳材料的可逆性被损害，导致充电和放电效率或循环特性的降低。应注意，负极的充电和放电效率的降低变得显著，并且当将1，2-二甲氧基乙烷以按体积计10％以上的量加入到电解液中时，电池容量大幅降低。

另一方面，作为由本发明的发明人进行的深入细致研究的结果，已经发现，通过将诸如4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮的含氟环状碳酸酯衍生物加入电解液中，即使当混合1，2-二甲氧基乙烷时，也可以抑制其中负极碳材料的可逆性降低的现象，从而可以增加1，2-二甲氧基乙烷的添加量。