[发明专利]电解质材料、锂二次电池用电解质和使用其的锂二次电池、以及新型锂盐

说明书

技术领域

本发明涉及新型电解质材料，进一步详细而言，涉及电导率、耐氧化电位等作为电解质材料的性能优异、且具有电极保护膜形成能力、可用于锂二次电池用电解质的电解质材料，锂二次电池用电解质，以及使用其的锂二次电池，还涉及新型锂盐。

背景技术

近年来，在笔记本电脑、手机和PDA（Personal DigitalAssistant）等信息电子设备中，锂二次电池得到普及，为追求更舒适的便携性，正迅速推进电池的小型化、薄型化、轻量化和高性能化。此外，在作为新一代汽车而备受期待的电动车辆中，也在对锂二次电池的应用进行研究，需要其进一步高容量化、高输出化。

锂二次电池在正极与负极之间夹持电解质来构成，所述电解质在碳酸亚丙酯、碳酸二乙酯等有机溶剂中溶解锂盐和电极保护膜形成剂等添加剂来制造。

作为锂盐，通常使用LiPF₆、LiBF₄等，但由于作为抗衡阴离子的^-PF₆、^-BF₄等的耐氧化电位低，因此未能充分活用正极活性物质的电位区域，成为了汽车用电池高容量化、高输出化的障碍。例如，作为正极活性物质，开发了耐氧化电位为7V以上（vs Li/Li⁺）的高性能材料，但由于抗衡阴离子的耐氧化电位低，因此无法使用所述正极活性物质材料。为了在过度充电状态下也确保电池的安全性，也期待耐氧化电位为6V以上（vsLi/Li⁺）的电解质，进而期待耐氧化电位即使只高0.1V也好的电解质。

此外，作为电极保护膜形成剂，通常使用碳酸亚乙烯酯等，其虽然能在负极形成保护膜但不具有对正极的保护功能，还是未能充分利用正极活性物质的电位区域，这便是现状。进而，在上述的电动车辆用电池中，确保安全性是最为重要的，为了避免由短路造成的起火、爆炸的危险性，也期待对正极侧有效的电极保护膜形成材料。

另一方面，为了避免起火、爆炸，还研究了将作为电解液的有机溶剂的一部分或全部替换成阻燃性且低挥发性的离子液体，但所述离子液体的粘度比有机溶剂高，因此具有在溶解锂盐制成电解质时电导率差的问题。另外，这里所说的离子液体是指为含有阳离子和阴离子的盐、并且具有室温附近以下的熔点的化合物。

从上述的电池的高性能化和确保安全性方面出发，提出了各种锂盐、电极保护膜形成材料和离子液体，作为锂盐，例如提出了由锂阳离子和特定结构的阴离子形成的离子传导性材料（例如参见专利文献1。）。作为电极保护膜形成材料，例如提出了1,3-丙磺酸内酯等化合物（例如参见专利文献2~6。）。此外，作为离子液体，例如提出了含有特定的有机阳离子、锂阳离子和含氮类有机阴离子的电解质（例如参见专利文献7。）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-6240号公报

专利文献2：日本特开2002-367675号公报

专利文献3：日本特开2002-373704号公报

专利文献4：日本特开2005-026091号公报

专利文献5：日本特开2007-134282号公报

专利文献6：日本特开2009-140641号公报

专利文献7：日本特开2004-303642号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，上述专利文献1中公开的技术虽然耐氧化电位达到4.5V（vs Li/Li⁺）也稳定，但无法满足汽车用电池所需要的耐氧化电位5V以上。这是由于，使用所述阴离子时，会在电池的正极表面进行由氧化导致的分解反应。

此外，上述专利文献2~6中公开的技术虽然在负极形成SEI（固态电介质界面，Solid Electrolyte Interface）而扩大了还原侧的使用电位，但无法形成对正极有效的保护膜。