[发明专利]非水电解液以及使用了该非水电解液的蓄电设备

说明书

技术领域

本发明涉及可以提高宽温度范围内的电化学特性的非水电解液以及使用了该非水电解液的蓄电设备。

背景技术

近年来，蓄电设备、特别是锂二次电池作为手机和笔记本型个人电脑等小型电子设备、电动汽车及电力储存用途而被广泛使用。在这些电子设备、汽车及电力储存用途中，有可能要在盛夏的高温下或极其寒冷的低温下等宽温度范围内使用，因此需要在宽温度范围内平衡性良好地提高电化学特性。

特别是为了防止地球温室化，削减CO₂排放量成为当务之急，在搭载有由锂二次电池或电容器等蓄电设备构成的蓄电装置的环境应对车中，期待混合动力电动汽车(HEV)、插电式混合动力电动汽车(PHEV)、电池电动汽车(BEV)的提前普及。但是，由于汽车的移动距离长，因此有可能要在从热带的非常炎热的地域到极其寒冷的地域这样的幅度宽的温度范围的地域使用。因此，特别是对这些车载用的蓄电设备要求即使在从高温到低温的幅度宽的温度范围内使用电化学特性也不会劣化。

另外，在本说明书中，锂二次电池这一用语是作为还包括所谓的锂离子二次电池在内的概念而使用的。

锂二次电池主要由包含能够嵌入和脱嵌锂的材料的正极和负极、以及包含锂盐和非水溶剂的非水电解液构成，作为非水溶剂，使用碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)等碳酸酯。

此外，作为负极，已知金属锂、能够嵌入和脱嵌锂的金属化合物(金属单质、氧化物、与锂的合金等)或碳材料，特别是使用了能够嵌入和脱嵌锂的焦炭、人造石墨、天然石墨等碳材料的锂二次电池已经被广泛实用化。

例如，对于将天然石墨或人造石墨等经过高结晶化的碳材料用作负极材料的锂二次电池，可知：由于非水电解液中的溶剂在充电时在负极表面发生还原分解所产生的分解物或气体会阻碍电池所期望的电化学反应，因此会发生循环特性的降低。此外，如果非水溶剂的分解物蓄积，则锂向负极的嵌入和脱嵌变得不顺利，宽温度范围内的电化学特性容易降低。

另外，对于将锂金属或其合金、锡或硅等金属单质或者氧化物用作负极材料的锂二次电池，已知：虽然初期的容量高，但循环中会微粉化，因此与碳材料的负极相比，非水溶剂的还原分解加速发生，电池容量或循环特性等电池性能大大降低。此外，如果这些负极材料的微粉化或非水溶剂的分解物蓄积，则锂向负极的嵌入和脱嵌变得不顺利，宽温度范围内的电化学特性容易降低。

另一方面，对于使用例如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiFePO₄等作为正极的锂二次电池，可知：非水电解液中的非水溶剂在充电状态下在正极材料与非水电解液的界面上由局部地发生部分氧化分解所产生的分解物或气体会阻碍电池所期望的电化学反应，因此还是会发生宽温度范围内的电化学特性的降低。

如上所述，由于正极上或负极上非水电解液发生分解时的分解物或气体，锂离子的移动受到阻碍，或者电池发生膨胀，由此电池性能降低。尽管是这样的状况，但现在的趋势是搭载有锂二次电池的电子设备的多功能化越来越发展，电消耗量增大。为此，锂二次电池的高容量化越来越发展，提高电极的密度、减少电池内的无用的空间容积等电池内的非水电解液所占的体积减小。因此现在的状况是非水电解液的一点点分解就容易使宽温度范围内的电化学特性降低。

专利文献1中提出了一种含有2－丁炔－1，4－二基二乙酸酯的非水电解液，显示可以改善循环特性。另外，专利文献2中提出了一种乙二醇二甲基丙烯酸酯的非水电解液，显示可以改善循环特性，并抑制内部电阻的上升。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001－256995号公报

专利文献2：日本特开2010－177020号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于提供一种可以提高宽温度范围内的电化学特性的非水电解液以及使用了该非水电解液的蓄电设备。

解决课题的手段

本发明人们对上述以往技术的非水电解液的性能进行了详细地讨论。作为其结果，关于提高高温保存后的低温放电特性等在宽温度范围内的电化学特性这一课题，现在的实际情况是上述专利文献的非水电解液还不能充分满足。