[发明专利]非水电解液以及使用了非水电解液的蓄电设备

说明书

技术领域

本发明涉及能够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或笔记本型电脑等小型电子设备的电源以及电动汽车或电力贮藏用的电源而被广泛使用。这些电子设备或汽车由于有可能在盛夏的高温下或非常寒冷的低温下等宽温度范围内使用，所以需要在宽温度范围内平衡良好地提高电化学特性。

特别是为了防止地球变暖，削减CO₂排放量成为当务之急，在搭载了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。汽车由于移动距离长，所以有可能在从热带的非常热的地域到非常寒冷的地域这样宽幅的温度范围的地域内使用。因此，特别要求这些车载用的蓄电设备即使在从高温到低温的宽幅的温度范围内使用电化学特性也不会降低。

另外，在本说明书中，锂二次电池这样的用语作为也包含所谓的锂离子二次电池在内的概念使用。

锂二次电池主要由包含能够嵌入及脱嵌锂的材料的正极及负极、由锂盐和非水溶剂组成的非水电解液构成，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，已知有金属锂、能够嵌入及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及脱嵌锂的焦炭、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，对于使用了天然石墨或人造石墨等高结晶化的碳材料作为负极材料的锂二次电池，已知：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，所以会产生循环特性的降低。此外，若非水溶剂的分解物累积，则锂向负极中的嵌入及脱嵌变得无法顺利地进行，在宽温度范围内使用时的电化学特性变得容易降低。

进而，对于将锂金属或其合金、锡或硅等金属单质或氧化物作为负极材料使用的锂二次电池，已知：虽然初期的容量高但在循环中发生微粉化，所以与碳材料的负极相比，非水溶剂的还原分解加速产生，电池容量或循环特性等电池性能大大降低。此外，若这些负极材料的微粉化或非水溶剂的分解物产生累积，则锂向负极中的嵌入及脱嵌变得无法顺利地进行，在宽温度范围内使用时的电化学特性变得容易降低。

另一方面，对于使用了例如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiFePO₄等作为正极的锂二次电池，已知：由于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，所以仍然会产生在宽温度范围内使用时的电化学特性的降低。

如上所述，由于在正极上或负极上非水电解液发生分解时的分解物或气体因而锂离子的迁移受到阻碍、或电池发生膨胀，从而电池性能降低。尽管是这样的状况，但现在的趋势是：搭载了锂二次电池的电子设备的多功能化仍不断发展，耗电量增大。因此，锂二次电池的高容量化不断发展，提高电极的密度、或减小电池内的无用的空间容积等使得电池内的非水电解液所占的体积变小。因此，存在因非水电解液的少量分解就容易导致在宽温度范围内使用时的电化学特性降低的状况。

在专利文献1中，提出了一种为了提高安全性而含有醋酸根三氟硼酸锂或甲磺酸根三氟硼酸锂等熔解盐的非水电解质二次电池，这些化合物在常温(25℃附近)下为液体，由于几乎没有使用有机溶剂所以实质上不挥发，因此暗示了安全性变高。

在专利文献2中，公开了一种非水电解液，其是在具备含有Si、Sn或Pb的负极活性物质的二次电池中使用的非水电解液，通过含有第1及第2这两种锂盐而能够提高电池特性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-272703号

专利文献2：日本特开2007-317655号

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的目的是提供能够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非水电解液的蓄电设备。

用于解决问题的方法