[发明专利]非水电解液二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解液二次电池。

背景技术

近来，消费者使用的移动电话、便携式电子设备、便携式信息终端等的尺寸和重量减少和多样化得到快速进展。伴随这种趋势，作为用作其能源的电池，已经强烈需要开发具有高能量密度和进一步能够实现长时间反复充电和放电的小型轻质的二次电池。在它们当中，与使用水性电解液的铅电池和镍镉电池相比较，作为满足这些要求的二次电池，电池比如非水电解液锂二次电池已投入实际使用并积极地进行研究。

这样的锂二次电池例如由以下制成：包括集电极的正极板，其保持吸收和解吸锂离子的正极活性材料；包括集电极的负极板，其保持吸收和解吸锂离子的负极活性材料；包括溶解于非质子有机溶剂中的锂盐比如LiBF₄和LiPF₆的电解液；和防止短路并插入正极板与负极板之间的隔板。

作为锂二次电池的电解液，通常使用溶剂混合物，所述混合物含有高介电溶剂比如碳酸乙二酯和碳酸丙二酯，以及低粘度溶剂比如碳酸二甲酯和碳酸二乙酯。在所述溶剂混合物中，溶解了支持电解质比如LiBF₄和LiPF₆。

作为锂二次电池的正极活性材料，二硫化钛，五氧化二钒和由通式Li_xMO₂、Li_xM₂O₄、Li_xMPO₄和Li_xMSiO₄ (注意M包括至少一种过渡金属)表示的各种化合物已经进行了研究。在它们当中，例如锂钴复合氧化物、锂镍复合氧化物和锂锰复合氧化物可在4 V (相对Li/Li⁺)以上的极贵电位(noble potential)下进行充放电。因此，如果将这样的材料用作正极活性材料，可实现具有高放电电压的锂二次电池。

作为锂二次电池的负极活性材料，已经研究了包括能够吸收和解吸锂离子的含锂合金的材料。在它们当中，当使用碳材料时，其具有可得到长循环寿命和高度安全的锂二次电池的优势，并且目前碳材料被投入实际使用。

这样的锂二次电池近来已经频繁地用于在不仅为正常温度而且为宽温度区域的环境下使用的电子设备。例如，关于笔记本大小的个人电脑，个人电脑内的温度随着中央处理装置的高速运转而增大。因此，电池已经长时间在高温环境下使用。而且，移动电话和便携式仪器已经频繁地在高温环境下使用。在这种情况下，已经强烈需要改善在高温环境下反复使用的锂二次电池的循环寿命。

专利文献1 (JP3978881B)公开了一种锂二次电池，其中正极由含有锂复合氧化物的材料制成，负极由含有石墨的材料制成。锂二次电池的非水溶剂含有选自碳酸乙二酯和碳酸丙二酯的环状碳酸酯和线形碳酸酯作为主要组分，并含有0.1质量%以上且4质量%以下的1,3-丙磺酸内酯和/或1,4-丁磺酸内酯。该文献指出，该锂二次电池提供优良的电池循环特性，并进一步提供优良的电池特性比如在充电状态的存储特性。

专利文献2 (JP3059832B)公开了一种锂二次电池，其中将石墨用作负极材料，并且将碳酸亚乙烯酯或其衍生物与沸点为150℃以下的低沸点溶剂的溶剂混合物用作电解液溶剂。该文献指出，该锂二次电池可抑制由电解液与碳材料之间的反应产生的分解气体，和抑制由此造成的电池容量减少。

专利文献3 (JP3815087B)公开了一种非水电解液，其含有基于电解液的重量以0.1-10质量%的量存在的二磺酸酯衍生物。该文献指出，通过使用该非水电解液，活性且高度结晶化的碳材料(比如天然石墨和人造石墨)被覆有钝化膜以抑制电解液的分解，其结果是可反复进行正常的充电和放电而不损坏电池的可逆性。