[发明专利]锂离子电池

说明书

技术领域

本示例性实施方案涉及锂离子电池。

发明背景

锂离子二次电池或锂二次电池可以实现高能量密度，因此作为便携式电话和笔记本电脑的电源以及大尺寸的电力贮存用电源和汽车用电源引人关注。

锂离子二次电池或锂二次电池可以实现高能量密度，但是当它们是大尺寸时，能量密度巨大，因此，需要更高的安全性。例如，在大尺寸的电力贮存用电源及汽车用电源的用途中，需要特别高的安全性。在这些用途中，通过改进电池、包装等的结构设计、设置保护电路、选择电极材料、具有过载保护功能的添加剂等、强化隔板的停机功能等等来确保安全。

另一方面，通常在锂离子二次电池中，非质子溶剂如环状碳酸酯和链状碳酸酯被用作电解液溶剂。这些碳酸酯具有高介电常数和锂离子的高离子传导性，但是闪点低并且易燃。

因此，使用在比用作电解液溶剂的碳酸酯更高的电势下还原性分解并产生充当锂离子渗透性高的保护膜的SEI（Solid Electrolyte Interface：固体电解质界面）的物质来作为添加到电解液中的添加剂的技术是已知的。该SEI可以改善充电和放电效率、循环特性和安全性。此外，可以通过SEI降低碳材料和氧化物材料的不可逆容量。

此外，进一步提高锂离子二次电池安全性的方法的一个实例包括使电解液阻燃化。专利文献1公开了一种使用磷酸三酯作为有机电解液的主要溶剂并使用碳材料用于负极的有机电解液二次电池。专利文献2公开了可以通过使用磷酸三酯作为电解液的有机溶剂来改善安全性。

专利文献3公开了一种非水电解质二次电池，所述二次电池包括能够充电和放电的正极、含有锂盐的非水电解质以及能够充电和放电的负极，其中上述非水电解质含有选自磷酸酯、含卤素取代磷酸酯和缩聚磷酸酯的至少一种。专利文献4公开了通过使用特定卤素取代磷酸酯化合物和特定酯化合物的混合溶剂作为电解液溶剂来获得具有低粘度和优异低温特性的电解液。专利文献5公开了制造非水电解质电池的方法，其中使用通过添加碳酸亚乙烯酯和1,3-丙烷磺内酯获得的非水电解质来制造非水电解质电池。专利文献6公开了含有非水电解质总质量的5质量%或更多的在分子链中具有至少一个氟原子的磷酸酯并具有1摩尔/升或更高的电解质盐浓度及小于6.4 mPa·s的20℃下粘度的非水电解质电池的非水电解质。公开了该非水电解质电池包括具有阻燃性或自熄灭性能的非水电解质并具有良好的充放电特性。

专利文献7公开了用于非水电池的电解液，所述电解液包括特定磷酸酯衍生物、非水溶剂和溶质。专利文献8公开了通过使用氟代磷酸酯化合物用于电池非水电解液来获得具有优异的导电性和耐还原性并即使在少量混合时也表现出高阻燃性的电解液。

专利文献9公开了当电解液含有含卤代碳酸亚乙酯和选自磷酸酯、磷酸酯和膦腈化合物中的至少一种含磷化合物的溶剂时，在高温下也可以改善化学稳定性。专利文献10公开了通过将锂盐溶解在含有磷酸酯化合物、含卤素的环状碳酸酯以及链状碳酸酯的非水溶剂中而获得的非水电解液。专利文献11公开了含有含0.5至30体积%的含氟磷酸酯的有机溶剂与电解质盐的非水电解液是不易燃和阻燃的，并因此可用作锂二次电池的电解液。此外，公开了电解质盐的溶解度高，当该非水电解液用于电池时，放电容量大，并且充放电循环特性优异。

引文列表

专利文献

专利文献1：JP8-111238A

专利文献2：JP8-162164A

专利文献3：JP10-255839A

专利文献4：JP8-88023A

专利文献5：JP2007-59192A

专利文献6：JP2007-258067A

专利文献7：JP2002-141110A

专利文献8：JP2006-286277A

专利文献9：JP2007-115583A

专利文献10：JP10-154528A

专利文献11：JP2008-21560A。

发明概述

技术问题

但是，在专利文献1和2中，在长期使用过程中，磷酸酯在碳负极上被还原分解，发生了还原产物在电极上沉积所导致的电阻提高、气体生成所导致的电阻提高等，并且电池特性大幅降低。此外，一个问题在于，在使用过程中，该磷酸酯被还原分解，电解液的阻燃性降低。