[发明专利]非水系二次电池及其阻燃剂

说明书

技术领域

本发明涉及非水系二次电池及其阻燃剂。更详细而言，本发明涉及具有与以往同样的电池性能、且安全性比以往优良的非水系二次电池及其阻燃剂。

背景技术

近年来，电子设备的小型化和轻量化有了显著的进展，且伴随该进展，要求用于这些电子设备的二次电池具有更高的能量密度。作为能够满足该要求的二次电池之一，有如锂离子二次电池那样使用了非水电解液的二次电池(以下称为非水系二次电池)。

锂离子二次电池中使用非水电解液，且非水电解液由如锂盐那样的电解质盐和非水系溶剂构成。关于非水系溶剂，要求无论工作环境如何均具有高介电常数、氧化电位高、且在电池中稳定等。

作为上述非水溶剂，使用非质子性溶剂，已知有例如：碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等环状碳酸酯类，γ-丁内酯之类的环状羧酸酯类等高介电常数溶剂；碳酸二乙酯、碳酸二甲酯等链状碳酸酯类，二甲氧基乙烷之类的醚类等低粘度溶剂。另外，通常将高介电常数溶剂和低粘度溶剂组合使用。

但是，使用非水电解液的锂离子二次电池，由于电池破损或其它任何原因，存在因内部压力上升之类的异常而使非水电解液泄漏的情况。泄漏的非水电解液，由于构成锂离子二次电池的正极和负极之间的短路，存在着火或燃烧的情况。另外，由于锂离子二次电池的发热，存在使以有机溶剂作为基础的非水系溶剂气化和/或分解而产生气体的情况。存在所产生的气体着火或者使锂离子二次电池破裂的问题。为了解决上述问题，正在进行向非水电解液中添加阻燃剂而赋予阻燃性的研究。

例如，在日本特开2001-338682号公报、日本特表2001-525597号公报和日本特开平11-329495号公报中提出了向非水电解液中添加阻燃剂的技术。

具体而言，作为阻燃剂，日本特开2001-338682号公报中提出了膦腈衍生物，日本特表2001-525597号公报中提出了偶氮二(异丁腈)(AIBN)，日本特开平11-329495号公报中提出了咪唑类化合物。

发明内容

膦腈衍生物虽然显示出优良的阻燃性，但根据并用的非水系溶剂的种类和与非水系溶剂的混合比，可预料到在使用的温度环境、特别是高温时锂离子二次电池的工作变得不稳定。通常，当锂离子二次电池由于任何原因而发热时，在负极或正极与电解液之间的界面处发生热分解反应，且由于该反应而热失控，存在锂离子二次电池破裂或着火的情况。该现象即使在混合了膦腈衍生物的情况下也能够发生。另外，膦腈衍生物在负极表面成为被膜，因此有时使循环特性、工作环境稳定性等特性降低。

另外，在日本特开2001-338682号公报的实施例中，相对于非水系溶剂，以40体积％的高含量使用膦腈衍生物。由于膦腈衍生物的粘度较高、介电常数较小，因此在使膦腈衍生物的含量高的电池在低温环境下工作时，非水电解液的电导率降低，有可能电池性能随着该电导率降低而变差。

并且，由于AIBN对于以非质子性溶剂为主的非水系溶剂的溶解度低而不能增加含量，因此存在不能充分地提高阻燃性的情况。此外，AIBN存在因锂离子二次电池的充放电而发生电解的情况，因而有可能电池性能变差。

另外，关于咪唑类化合物，如果不增加添加量，则不能得到充分的阻燃性，如果增加添加量，则有可能循环特性、工作环境稳定性变差。

因此，希望进一步提高阻燃性而不使电池性能变差。

这样，根据本发明，提供一种非水系二次电池，其具有正极、负极和非水电解液，所述非水电解液含有由通式(I)表示的化合物作为阻燃剂。

(式(I)中，R¹和R²相同或不同，为氢原子、或选自低级烷基、低级烯基、低级烷氧基、低级烷氧羰基、低级烷羰基、低级环烷基和芳基、且具有或不具有取代基的基团，或者R¹和R²彼此合并为具有或不具有取代基的亚甲基，或者R¹和R²彼此连接形成包含与它们键合的氮原子的环结构，该环结构为具有或不具有1个或2个氧代基的五元或六元烃环、或者还含有或不含有氮原子的五元或六元杂环；n为0或1；n为0时，R³为氢原子、卤素原子、或选自低级烷基、低级烯基、低级烷氧基、低级烷氧羰基、低级烷羰基、低级环烷基和芳基、且具有或不具有取代基的基团；n为1时，R³和R⁴与R¹和R²的含义相同)。

另外，根据本发明，提供一种非水系二次电池用阻燃剂，其由上述通式(I)所表示的化合物构成。