[发明专利]非水电解质电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种非水电解质和一种非水电解质电池。更具体地，本发明涉及一种包含非水溶剂和电解质盐的非水电解质以及涉及一种利用这种非水电解质的非水电解质二次电池。

背景技术

近年来，便携式电子设备，如照相机集成VTR(磁带录像机)、移动电话和膝上型个人计算机已广泛发展，并且强烈要求实现尺寸缩小、重量减轻、及其长寿命。据此，推动了作为电源的电池，特别是重量轻并且可获得高能量密度的二次电池的开发。

尤其，利用嵌入和脱嵌锂(Li)进行充/放电反应的锂离子二次电池是众所期待的，因为相比于铅电池和镍镉电池，能够获得高能量密度。这样的锂离子二次电池设置有电解质连同正极和负极，并且广泛推进对于增强非水电解质二次电池的各种性能的开发。

尤其是，采用铝层压膜用于包装件的层压电池具有大能量密度，因为它们的重量轻。然而，在层压电池中，在使用由流体电解质如现有的电解液构成的电解质的情况下，诸如由于电池膨胀引起的包装件变形之后的液体泄漏的问题就易于产生。为此，作为解决该问题的一种方法，关注采用非流体电解质(non-fluid electrolyte)如固体电解质和凝胶电解质的电池。采用非流体电解质的电池具有的优点在于，它们液体泄漏问题小，使得安全性增强；以及重量轻且薄的材料如铝层压膜能够用于包装件。

同时，随着非水电解质二次电池的能量密度的更大增加，为了提高电池的充/放电特性，必需使正极和负极之间的离子传送速度尽可能快。为了实现此目的，必需使其易于通过提高电解质的离子传导性或降低电解质的粘度，通过扩散引起物质传递。然而，在使用非流体电解质的二次电池中，这样的特性是一个问题。即，在作为现有的流体电解质的电解液中，液体中的离子传递容易进行，而在非流体电解质中，电解质的离子传导性由于其粘度而降低。为了改善这些性能，专利文献1～3(JP-A-08-045545，JP-A-2002-329528和JP-A-10-189042)提出了通过在电池使用之初的充/放电时在电极上形成称之为SEI(固体电解质界面)涂层的涂覆膜而稳定电极界面的技术。

通过这样的含添加剂的电解质构成，发现改善了电池特性。然而，至于前述电解质的问题，在希望未来实现更高容量的情况下，要求有更大的增强。尤其是，这种现象在长期使用中将会变得突出。因此，不仅储存特性和速率特性(rate characteristic)的变差是由于离子传导性降低所致，而且在使用可变形包装件如铝层压膜的情况下，电池的变形如电池厚度增加也是个问题。

在包含含不饱和基团的环状化合物如碳酸亚乙烯酯(VC)的电解液中，如由前述专利文献中所提出的，通过用涂覆膜覆盖负极的表面，能够抑制在负极表面上产生的副反应，如溶剂的分解。由此，改善初始容量降低等。由于这样的原因，尤其是，碳酸亚乙烯酯(VC)广泛地被用作电解液的添加剂。

发明内容

然而，因为通过碳酸亚乙烯酯(VC)分解而形成的涂覆膜耐久性低，所以涉及这样的缺陷，即在电池长期使用过程中或在高温环境下发生分解，导致电池特性变差。相反，即使在电解液中加入一定量或更高用量的碳酸亚乙烯酯时，仅仅增加所形成的涂覆膜组分，并出现初始电阻增加，使得电池特性不能被改善。

这样的问题随着负极的反应面积增加而更突出。在负极为了允许电池具有更高容量的目的而制成具有高密度的情况下，鉴于确保负极和电解液之间的反应界面的必要性，使用具有更大比表面积的材料。因此，抑制在负极表面上的电解液的副反应就更为重要。

因此，期望提供一种使用非流体电解质的二次电池，其中即使在长期循环之后电阻增加也被抑制，并保持电池特性。

根据本申请的一个实施方式，提供了一种非水电解质电池，包括正极；具有包含负极活性物质的负极活性物质层的负极；设置在正极和负极之间的隔膜；以及非流体电解质，其中

该非流体电解质包含电解质盐、非水溶剂、由下式(1)表示的原酸酯化合物和选自由下式(2)～(5)表示的环状碳酸酯化合物组成的组中的至少一种；

负极活性物质层的体积密度为1.50g/cc以上1.75g/cc以下；并且

负极活性物质的比表面积为0.8m²/g以上4.0m²/g以下。

根据本申请的另一个实施方式，提供了一种非水电解质组合物，包含电解质盐、非水溶剂、由下式(1)表示的原酸酯化合物和选自由下式(2)～(5)表示的环状碳酸酯化合物组成的组中的至少一种。