[发明专利]非水电解质二次电池及其中使用的电解液

说明书

非水电解质二次电池，其具有正极、负极及电解液，电解液包含双(氟磺酰基)酰亚胺锂及1,4‑二噁烷。

技术领域

本发明主要涉及非水电解质二次电池用电解液的改良。

背景技术

非水电解质二次电池、特别是锂离子二次电池具有高电压且具有高能量密度，因此作为小型家用用途、电力贮存装置及电动汽车的电源备受期待。对于要求电池的长寿命化，提出了在电解液中添加双(氟磺酰基)酰亚胺锂(专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2014/157591号

专利文献2：国际公开第2016/009994号

发明内容

然而，使用双(氟磺酰基)酰亚胺锂时，在高温下长期重复电池的充放电循环时，容量会大幅降低。

鉴于以上，本发明一方面涉及一种非水电解质二次电池，其具有正极、负极及电解液，前述电解液包含双(氟磺酰基)酰亚胺锂及1,4-二噁烷。

本发明的另一方面涉及一种非水电解质二次电池用电解液，其包含双(氟磺酰基)酰亚胺锂及1,4-二噁烷。

通过本发明，可以得到在高温下的长期循环特性优异的非水电解质二次电池。

附图说明

图1为对本发明的一个实施方式的非水电解质二次电池的局部剖切的示意性立体图。

具体实施方式

本发明的非水电解质二次电池具有正极、负极及电解液，电解液包含双(氟磺酰基)酰亚胺锂：LiN(SO₂F)₂及1,4-二噁烷。

双(氟磺酰基)酰亚胺锂(以下也称作LFSI。)单独或与其他电解液成分一同在正极及负极表面形成锂离子传导性优异、且抑制电解液的分解反应的覆膜(以下也称作LFSI覆膜。)。通过LFSI覆膜，充放电循环的初始的容量维持率的降低得到抑制。

另一方面，例如在40℃～60℃的高温下，长期重复电池的充放电循环时，LFSI在正极表面过量地反应，LFSI覆膜会惰性化从而电阻增大，容量会大幅降低。

1,4-二噁烷具有抑制正极表面的LFSI的过量反应的作用。其中，正极含有可以包含如含锂和镍的复合氧化物这样的碱成分的正极材料或正极活性物质时，抑制LFSI的过量反应的效果显著。

认为1,4-二噁烷吸附在正极材料表面，形成抑制LFSI的正极表面的反应(例如LFSI与碱成分的反应)的保护层。其结果，推测LFSI覆膜的惰性化被抑制，容量的降低也被抑制。即，长期重复电池的充放电循环时的容量维持率得到改善。认为，对于源自1,4-二噁烷的保护层，1,4-二噁烷中的氧原子与锂离子进行配位，由此即使在高温下也可以维持稳定的结构。

电解液中的1,4-二噁烷的含量相对于电解液的质量例如为5质量％以下。通过将电解液中包含的1,4-二噁烷设为5质量％以下，基于1,4-二噁烷自身的正极表面的电阻的上升被抑制。电解液中的1,4-二噁烷的含量相对于电解液的质量可以为2质量％以下，也可以为1.5量％以下。

为了在长期重复电池的充放电循环时也使1,4-二噁烷的效果持续，对电池进行注液前的电解液或由使用初始的电池回收的电解液需要含有充分量的1,4-二噁烷。对电池进行注液前的电解液或由使用初始的电池回收的电解液例如相对于电解液的质量含有0.01质量％以上的1,4-二噁烷即可，1,4-二噁烷的含量也可以为0.1质量％以上。

另一方面，1,4-二噁烷在重复放电循环期间被逐渐消耗。因此，对市场中流通的电池内包含的电解液进行分析时，可能会有1,4-二噁烷几乎被完全消耗的情况。即使在像这样的情况下，也可能残留检测界限以上的1,4-二噁烷。