[发明专利]非水电解液和电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种非水电解液和电池。更具体地，本发明涉及一种包含有机溶剂和电解质盐的非水电解液以及使用这种非水电解液的电池。

背景技术

近年来，便携式电子器件如摄像机、移动电话和膝上型个人计算机已经广为传播，并强烈地要求实现其尺寸家小、重量降低和长寿命。据此，推动了作为用于便携式电子器件的电源的电池，尤其是量轻并可获得高能量密度的二次电池的开发。

尤其，利用锂的嵌入和脱嵌进行充电/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可获得高能量密度而倍受期待。

这样的二次电池设置有包含溶剂和其内溶解的电解质盐的电解质溶液。作为这种溶剂，广泛使用通过将易于与电解质盐溶剂化的高介电常数溶剂(例如，碳酸乙二酯，碳酸丙二酯等)和具有优异离子传导性的低粘度溶剂(碳酸二乙酯，碳酸二甲酯，碳酸甲乙酯等)混合而获得的混合溶剂。因为锂二次电池的特性很大程度上受所使用的非水电解液影响，所以为了更大地增强电池特性，提出了包含各种化合物的非水电解液。

例如，如在专利文献1(JP-A-2006-86058)中描述的，提出了一种方法，其中通过向电解液中加入卤代环状碳酸酯如碳酸氟代乙二酯或具有碳碳多键的环状碳酸酯如碳酸亚乙烯酯，在负极表面上形成涂层，并抑制负极活性物质与电解液的反应等，由此改善了充电/放电效率。而且，如在专利文献2(JP-A-2007-141830)中描述的，提出了一种方法，其中通过将作为一种电解质盐的二氟磷酸盐与之前描述的反应性环状碳酸酯混合在一起，即使在混合少量碳酸乙烯酯时，也能增强循环特性，由此使得能够与良好的低温特性相容。

发明内容

然而，尽管反应性环状碳酸酯能够形成牢固电极涂层，但是其他增大电极表面的电阻，使得涉及这样的问题，即相对于放电容量电池特性不充分，尤其是在大电流放电时或在重复充电/放电的情况下。而且，由于源于有机材料如环状碳酸酯的涂层在热稳定性上不充分，所以因为由于在电池放电等时电池温度升高发生的分解导致产生气体，而很难获得充分的电池特性。

因此，期望提供一种非水电解液和一种电池，其中不仅抑制在充电/放电循环后的电阻增加，而且改善在大电流放电时的电池特性。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种非水电解液，包括溶剂、电解质盐、多酸(polyacid)和/或多酸化合物、以及单氟磷酸盐和/或二氟磷酸盐。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种包括正极、负极和非水电解液的电池，其中非水电解液包括溶剂、电解质盐、杂多酸(heteropolyacid)和/或杂多酸化合物、以及单氟磷酸盐和/或二氟磷酸盐。

根据本发明的又一个实施方式，提供了一种包括正极、负极以及包含溶剂和电解质盐的非水电解液的电池，其中包含源于单氟磷酸盐和/或二氟磷酸盐的化合物和具有一种或多种多元素(polyelement)的非晶体多酸和/或多酸化合物的凝胶形式的涂层形成在负极上。

在本发明前述一个和又一个实施方式中，通过在非水电解液中加入多酸和/或多酸化合物，能够嵌入和脱嵌锂离子的这种化合物形成称为稳定的SEI(固体电解质界面涂层)的涂层，在使用的初始阶段通过充电/放电而形成在负极上，由此抑制了在非水电解液中的溶剂和电解质盐的分解。包含多酸和/或多酸化合物的SEI是无机的且牢固的，并且同时在嵌入和脱嵌锂离子的情形下电阻较小，因此，可以认为几乎不引起容量等的劣化。而且，可以认为，当成分与非水电解液中的锂盐等相近的单氟磷酸盐和/或二氟磷酸盐连同多酸和/或多酸化合物一起加入时，主要电解质盐的分解被更大地抑制，由此能够形成具有低电阻的SEI。

根据本发明的实施方式，不仅能够抑制充电/放电循环之后电阻的增大，而且能够改善在大电流放电时的电池特性。

附图说明

图1是剖视图，示出了根据本发明一个实施方式的非水电解质电池的构造实例。

图2是剖视图，放大地示出了图1中的卷绕电极体的一部分。

图3是充电之后的负极表面的SEM照片。

图4是分解透视图，示出了根据本发明一个实施方式的非水电解质电池的构造实例。

图5是沿图3中的卷绕电极体的I-I线截取的剖视图。

图6是显示根据本发明一个实施方式的非水性电解质电池的构造结构实例的分解透视图。

图7是透视图，示出了一种电池装置的外观的实例。

图8是剖视图，示出了一种电池装置的构造实例。

图9是平面图，示出了一种正极的形状的实例。