[发明专利]非水性电解质以及包含该电解质的电化学装置

说明书

技术领域

本发明涉及非水性电解质、电极和包含它们的电化学装置。更具体 而言，本发明涉及含有能改善电化学装置的寿命和热稳定性的化合物的 非水性电解质，以及含所述电解质的电化学装置。另外，本发明还涉及含 有还原形式的能改善电化学装置的寿命和热稳定性的化合物的电极，以及 含所述电极的电化学装置。

背景技术

近来，人们越来越关注能量存储技术。随着电池已被广泛地用作移 动电话、摄像机、笔记本电脑、PC和电动力车的能量来源，已对电化 学装置进行了深入的研究开发。在这点上，电化学装置成为广泛关注的 对象。特别是，可再充电二次电池的开发已成为关注的焦点。最近，已 研究开发了具有新设计的电极和电池以改善其容量密度和比能。

在目前所用的二次电池中，于20世纪90年代早期开发的锂二次电 池，具有比使用水性电解质的常规电池(如Ni-MH电池、Ni-Cd电池和 H₂SO₄-Pb电池)更高的驱动电压和能量密度，因此在二次电池领域中得 到关注。然而，锂二次电池具有的一个问题在于，其在重复充电/放电 循环过程中发生品质的退化。随着电池容量密度的增加所述问题变得更 严重。

因此，一直需要开发一种改善二次电池寿命的方法。

日本公开专利No.2002-158034公开了一种用作电解质添加剂的丙 烯酸化合物，该丙烯酸化合物能抑制锂二次电池中气体的生成以及阳极 的劣化。此外，日本公开专利No.2003-168479公开了将具有至少三个 丙烯酰基基团的丙烯酸化合物用作锂二次电池中的电解质添加剂，通过还 原在阳极处形成固体电解质界面(SEI)层，并且所述SEI层抑制阳极处 电解质的分解以改善电池的寿命特性。

发明内容

技术问题

因此，鉴于上述问题已作出了本发明。一般而言，当将具有可聚合 双键的丙烯酸酯化合物用作电化学装置如锂二次电池中电解质的添加 剂时，其可先于主溶剂如碳酸亚乙酯在电池阳极处被还原，从而形成具 有优良品质的固体电解质界面(SEI)层。在这点上，本发明的发明人已 发现，当将含亚硫酰基基团的化合物与丙烯酸酯化合物结合使用时，丙 烯酸酯化合物所提供的前述效果可被最大化。

因此，本发明的一个目的为提供一种包含丙烯酸酯化合物以及含亚 硫酰基基团的化合物的非水性电解质，以及一种包含上述非水性电解质 的电化学装置。

技术方案

为达到上述目的，提供了一种包含以下物质的非水性电解质：丙烯 酸酯化合物；含亚硫酰基基团的化合物；有机溶剂；和电解质盐。

同样，还提供了一种其表面上部分或全部形成有涂覆层的电极，该 涂覆层包括：(i)还原形式的丙烯酸酯化合物；以及(ii)还原形式的 含亚硫酰基基团的化合物。

此外，还提供了一种包含阴极、阳极和非水性电解质的电化学装置， 其中(i)非水性电解质为本发明的上述非水性电解质；并且/或者(ii) 阴极和/或阳极为本发明的上述电极。

具体实施方式

本发明的非水性电解质的特征在于，其包括丙烯酸酯化合物以及含亚 硫酰基基团的化合物。已知，当将具有可聚合双键的丙烯酸酯化合物用 作电化学装置中电解质的添加剂时，该丙烯酸酯化合物先于碳酸酯类主 溶剂在阳极处被还原，从而形成具有优良品质的固体电解质界面(SEI) 层。当将含亚硫酰基基团的化合物与丙烯酸酯化合物结合使用时，丙烯 酸酯化合物所提供的所述效果可被最大化。

当该丙烯酸酯化合物被还原时，其形成相对厚且密的SEI层，而含 亚硫酰基基团的化合物形成相对薄且多孔的SEI层。由于所述密度的不 同，当上述化合物相结合用作本发明电解质的添加剂时，第一SEI层由 一种组分形成，然后第二SEI层由另一种组分于第一SEI层的较薄或多 孔部分上或者于无SEI层的阳极表面的部分上形成。结果是可在阳极表 面上形成牢固的SEI层。因此，可通过使用包含丙烯酸酯化合物以及含 亚硫酰基基团的化合物的非水性电解质来制造电化学装置从而改善电 化学装置的品质。