[发明专利]非水电解液及使用了该非水电解液的蓄电设备

说明书

技术领域

本发明涉及能够提高高温下的电化学特性的非水电解液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或笔记本电脑等电子设备的电源或者电动汽车或蓄电用的电源被广泛使用。搭载于这些电子设备或汽车上的电池在盛夏的高温下或者因电子设备的发热而被加热的环境下使用的可能性很高。另外，在平板终端或超极本等薄型电子设备中，多使用在外装构件中使用了铝层压膜等层压膜的层压型电池或方形电池，这些电池由于是薄型的，因此易于发生因外装构件的稍微膨胀等即容易变形的问题，该变形是对电子设备造成的影响非常大的问题。

锂二次电池由主要含有能够对锂进行嵌入脱嵌的材料的正极及负极、以及锂盐和非水溶剂所构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)等碳酸酯类。

另外，作为锂二次电池的负极，已知锂金属、能够对锂进行嵌入及脱嵌的金属化合物(金属单质、氧化物、与锂的合金等)、碳材料。特别是，使用了碳材料中例如焦炭、石墨(人造石墨、天然石墨)等能够对锂进行嵌入及脱嵌的碳材料的非水系电解液二次电池得到广泛的实用化。上述负极材料由于在与锂金属同等的极低的电位下对锂和电子进行嵌入和脱嵌，因此具有特别是在高温下很多溶剂受到还原分解的可能性。因此，无论负极材料的种类如何，电解液中的溶剂在负极上都会部分地还原分解，由此会引起分解物的沉着、气体发生、电极的膨胀等，从而妨碍锂离子的移动，具有特别是降低高温下的循环特性等电池特性的问题或者因电极的膨胀而电池发生变形等问题。进而已知，作为负极材料使用锂金属或其合金、锡或硅等金属单质或氧化物的锂二次电池虽然初期的容量高、但在循环中负极材料的微粉化进行，因而与碳材料的负极相比，非水溶剂的还原分解会加速地发生，易于引起特别在高温下电池容量或循环特性等电池性能大大降低或者因电极的膨胀而电池变形等问题。

另一方面，作为正极材料使用的LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiFePO₄等能够对锂进行嵌入及脱嵌的材料由于在以锂基准计为3.5V以上的高电位下对锂和电子进行嵌入及脱嵌，因此特别是在高温下有很多溶剂受到氧化分解的可能性。因此，无论正极材料的种类如何，电解液中的溶剂都会在正极上部分地氧化分解，由此会引起分解物的沉着、气体发生等，妨碍锂离子的移动，具有降低循环特性等电池特性的问题。

尽管是以上的状况，搭载了锂二次电池的电子设备的多功能化还是越来越发展，有耗电量增大的倾向。因而，锂二次电池的高容量化越来越发展，提高电极的密度或减少电池内的无用空间容积等，电池内的非水电解液所占的体积减小。因而处于一点点的非水电解液的分解就使得高温下的电池性容易降低的状况。

专利文献1中公开了含有丙酸乙酯等羧酸酯与双[草酸根-O,O’]硼酸锂等锂盐的电解液，记载了可抑制电池的膨胀、改善放电容量的降低。

专利文献2中公开了含有环状碳酸酯、链状碳酸酯、氟代芳烃及羧酸酯的电解液，记载了可抑制气体的发生，在维持低温下的放电特性的同时使过充电时的安全性提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-135273号公报

专利文献2：国际公开第2013/153814号小册子

发明内容

发明要解决的技术问题

现有的车载用电池的电极为了提高输入输出特性，通常制成低密度且薄涂层，但为了提高能量密度，需要越来越增大电极密度或电极厚度。但是另一方面，使用了这种电极的电池具有高温保存后的电池特性显著降低的问题。

本发明的目的在于提供即使对于高密度电极也可提高高温下的电化学特性、进而在进一步改善高温保存后的容量维持率的同时、可显著地抑制高温保存后的阻抗增加的非水电解液，及使用了该非水电解液的蓄电设备。

用于解决技术问题的方法

本发明人们对上述现有技术的非水电解液的性能详细地进行了探讨。结果是，上述专利文献1～2的非水电解液中，在谋求今后的进一步高容量化时，对于高温保存特性的改善并不能说足够令人满意，特别是对于抑制高温保存后的阻抗增加的课题，并无任何公开。