[发明专利]锂二次电池及其电解液、电动工具、电动车和电力储存系统

说明书

发明领域

本发明涉及一种包含非水溶剂的用于锂二次电池的电解液、一种使用该电解液的锂二次电池、一种使用该用于锂二次电池的电解液和该锂二次电池的电动工具、一种使用该用于锂二次电池的电解液和该锂二次电池的电动车以及一种使用该用于锂二次电池的电解液和该锂二次电池的电力储存系统(electric power storage system)。

背景技术

近年来，由便携式终端等为代表的小型电子装置已被广泛使用，并且强烈要求减小它们的尺寸和重量并实现其长寿命。因此，作为用于这些小型电子装置的电源，已经开发了电池，尤其是，能够提供高能量密度的小型且重量轻的二次电池。近年来，已经考虑了不仅将这样的二次电池应用到前述小型电子装置上，而且还应用到由电动车等为代表的大型电子装置。

特别地，利用锂反应作为充放电反应的锂二次电池具有广阔前景，因为这样的锂二次电池能够提供比铅电池和镍镉电池更高的能量密度。锂二次电池包括利用锂离子的嵌入和脱嵌的锂离子二次电池以及利用锂金属的沉淀和溶解的锂金属二次电池。

二次电池包括正极、负极和电解液。电解液包含非水溶剂和电解质盐。充当用于充放电反应的介质的电解液很大程度地影响二次电池的性能。因此，对电解液的组成已经进行了各种研究。

具体地，为了改善热稳定性，使用了咪唑锂盐，如4，5-二氰基-2-(三氟甲基)咪唑锂(例如，参见L.Niedzicki及8位其他作者，“Modern generation of polymer electrolytes based on lithium conductive imidazolesalts”，Journal of Power Sources，2009，192，第612至617页；和L.Niedzicki及10位其他作者，“New type of imidazole based salts designed specificallyfor lithium ion batteries”，online，Electrochemica Acta，2009，网址URL：www.elsevier.com/locate/electacta)。为了改善循环特性、安全性等，使用了具有路易斯酸性配体(路易斯酸配体，Lewis acidic ligand)的锂盐，如双(三氟化硼)咪唑锂(lithium bis(trifluoroborane)imidazolide)(例如，参见日本未审查专利申请公开No.2005-536832)。为了改善循环特性，使用了为丙二腈(malonic nitrile)衍生物的锂盐，如5-三氟甲基-1，3，4-噻唑-2-磺酰基丙二腈锂(例如，参见日本未审查专利申请公开No.2000-508677)。为了改善耐受电压等，使用了包含咪唑鎓(imidazolium)阳离子的盐(例如，参见日本未审查专利申请公开No.2004-207451和2004-221557)。为了改善负载特性、储存特性等，作为非水溶剂，使用了1，3-二甲基-2-咪唑烷酮或1，3-二丙基-2-咪唑烷酮(例如，参见日本未审查专利申请公开No.11-273728和2004-014248)。

发明内容

这些年来，开发了电子装置的高性能和多功能性，并且它们的使用频率增大。因此，二次电池趋于频繁充放电。相应地，期望进一步改善二次电池的性能，尤其是，进一步改善二次电池的循环特性、储存特性和负载特性。

鉴于前述缺点，在本发明中，希望提供一种用于能够获得优异循环特性、优异储存特性和优异负载特性的锂二次电池的电解液、一种锂二次电池、一种电动工具、一种电动车和一种储存系统。

根据本发明的实施方式，提供了一种用于锂二次电池的电解液，其包含非水溶剂、锂离子(Li⁺)、由式1表示的有机阴离子、以及具有氟和长周期元素周期表中第13族至第15族的元素作为构成元素的无机阴离子。而且，根据本发明的实施方式，提供了一种锂二次电池，其包括正极、负极和电解液，其中电解液的组成与用于本发明实施方式的锂二次电池的前 述电解液的组成类似。而且，根据本发明的实施方式，提供了安装了锂二次电池的一种电动工具、一种电动车和一种电力储存系统，其中锂二次电池的结构与本发明实施方式的前述锂二次电池的结构类似。

式1

在该式中，R1为供电子基团(electron-releasing group)或吸电子基团(electron-withdrawing group)。R2和R3为吸电子基团。