[发明专利]非水电解质二次电池和非水电解质

说明书

技术领域

本发明涉及一种非水电解质二次电池和一种非水电解质。更具体地，本发明涉及一种利用包含非水溶剂和电解质盐的非水电解质的非水电解质二次电池。

背景技术

近来，便携式设备如相机集成式磁带录像机(VTR)、蜂窝式电话或笔记本电脑已广泛普及，并且强烈要求其小型化、轻重量和长寿命。相应地，作为电源，正开发能够提供高能量密度的电池，尤其是轻重量的二次电池。

这之中，充电/放电反应利用锂(Li)的嵌入和脱嵌的二次电池(所谓的“锂离子二次电池”)表现出比铅电池或镍镉电池更高的能量密度，因此引起更大关注。锂离子二次电池包括正极、负极和作为离子传导介质的电解质。

为了改善二次电池的各种性能特性，正进行密集的开发。例如，利用层压膜如铝层压膜作为包装件的层压型电池，由于它们的轻重量而能够增大能量密度。然而，层压型电池由于包装件溶胀等而易于变形并因此易于引起问题，如当使用可流动电解质如电解液时，由于包装件变形导致的液体泄漏。

作为能够解决这些问题的二次电池，例如，二次电池如聚合物锂二次电池，代替电解液，使用非可流动电解质如凝胶电解质和完全固体电解质，引起更大关注。这些二次电池可以利用重量轻且薄的材料如铝层压膜作为包装件，因为这些材料具有低的液体泄漏危险和高的安全性。

其中，依据高能量密度二次电池的新的趋势，应使正极和负极之间的离子传递速度尽可能高以便改善电池的充放电特性。为此，有必要通过增大电解质的离子传导性或降低电解质的粘度以有利于材料通过扩散的运动。

然而，当二次电池长时间使用时，在电池中进行各种反应并因此电池特性由于电解质的离子传导性降低而劣化。离子传导性的劣化引起问题，如储存特性或速率特性降低，以及电池变形如使用形状可改变的包装件如铝层压膜时电池厚度增大。

在这方面，提出了一种通过向溶剂中预先加入用于在电池初始使用的充电和放电期间，在电极上形成涂覆膜(称为SEI(固体电解质界面；固体电解质膜)的化合物，从而使电极的表面稳定的方法(例如，参见日本未审查专利申请公开No.08-045545、2002-329528和10-189042)。基于该包含添加剂的电解质的构造，可以改善电池特性，但是对于电解质性能的进一步改善以便实现新的高容量存在需求。

发明内容

在日本未审查专利申请公开No.08-045545和日本未审查专利申请No.2002-329528中提出的包含具有不饱和基团的环状化合物如碳酸亚乙烯酯的电解液能够抑制副反应，如由于负极表面的涂层而在负极表面上出现的溶剂降解。由于这个原因，减少初始容量劣化等。相应地，尤其是，碳酸亚乙烯酯广泛地用作电解液添加剂。

然而，当单独将碳酸亚乙烯酯加入到电解液中时，通过碳酸亚乙烯酯分解形成的涂覆膜，由于其低耐久性而在长期使用电池期间或在高温环境下分解，由此不利地引起电池特性劣化。另一方面，尽管碳酸亚乙烯酯以预定量或更高的量加入到电解液中，但是形成的涂覆膜成分增多，在初始使用阶段电阻增大并且电池特性很难由此得到改善。

这些问题随着负极的反应面积增大而变得更严重。例如，当负极被高度压实以便对二次电池赋予更高容量时，应确保与电解液发生反应的负极混合物的界面。相应地，具有更大比表面积的材料用作负极活性物质。为此，抑制电解液在负极表面上的副反应仍然很重要。

因此，期望提供一种能够抑制电阻增大并由此改善电池特性的非水电解质二次电池以及一种非水电解质。

根据本发明的第一实施方式，提供了一种非水电解质二次电池，包括：正极；负极；以及包含非水溶剂和电解质盐的非水电解质，其中该非水电解质包含由式(1)表示的原碳酸酯化合物(orthocarbonate ester compound)和由式(2)至(5)中的一个表示的环状碳酸酯化合物(cyclic carbonate ester compound)。

(其中R1至R4各自独立地表示烷基、卤代烷基或芳基，并且R1至R4(彼此)可以结合在一起而形成环)。

(其中R5至R8各自独立地表示氢基、烷基或卤代烷基，并且R5至R8中的至少一个表示卤素基团或卤代烷基)。

(其中R9和R10各自独立地表示氢基、烷基、卤素基团或卤代烷基)。

(其中R11至R14各自独立地表示烷基、乙烯基或烯丙基，并且R11至R14中的至少一个表示乙烯基或烯丙基)。