[发明专利]非水系二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水系二次电池。

背景技术

含有非水系电解液的非水系二次电池具有质量轻、能量高和寿命长的显著特征，被广泛用作笔记本电脑、移动电话、智能手机、平板电脑、数码相机、摄像机等携带用电子机器的电源。另外，随着向低环境负担社会的转变，其在混合动力型电动汽车(Hybrid Electric Vehicle、下文中简称为“HEV”。)、插电式HEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle、下文中简称为“PHEV”。)及电动自行车的电源、以及住宅用蓄电系统等电力储藏领域中也受到关注。

在汽车等车辆和住宅用蓄电系统中搭载非水系二次电池的情况下，从高温环境下的循环性能和长期可靠性等方面出发，对于电池的构成材料，要求为化学稳定性、电化学稳定性、强度、耐腐蚀性等优异的材料。此外，这种情况与携带用电子机器电源的使用条件有很大不同，即使是在寒冷地也要能够工作，因此作为必要物性还要求低温环境下的高输出性能和长寿命性能。

另一方面，为了对应于今后所预料到的高容量化·高输出化的需求，不仅需要进行材料开发，而且需要将各材料按照能够充分发挥出其功能的方式以最佳状态组装为电池。特别是由于越为体积能量密度高的电极活性物质层，锂离子的扩散径路越长，随着锂离子的插入·脱离，内部电阻越增大，因而为了维持实用的输出性能，需要为考虑到平衡的设计。

一般认为，非水系二次电池的高容量化可通过提高电极活性物质的性能来达成，但实际上，最重要的是制作体积能量密度高的电极活性物质层。例如，若在电极集电体上大量涂布电极合剂，则相比于与电池容量无关的其它电池材料、例如集电箔或隔膜，电池的每单位体积的电极活性物质量相对增多，因而作为电池呈高容量化。另外，若在高压下压制电极，则可得到空孔率低的电极活性物质层，这种情况下，作为电池也同样地可实现高容量化。

在重视充电时间的缩短、大电流下的放电、或者低温环境下的放电等非水系二次电池的输出特性的情况下，与以高容量化为目标的情况相反地，需要进行电极活性物质层的设计以缩短锂离子的扩散径路。具体地说，可以举出降低电极活性物质层的单位面积质量、提高电极活性物质层的空孔率等方法。

另外，为了提高输出特性，选择离子电导率高的电解液也是有效的。从实用性的方面出发，希望在常温工作型的锂离子二次电池的电解液中使用非水系电解液，例如可以举出环状碳酸酯等高介电性溶剂与低级链状碳酸酯等低粘性溶剂的组合作为通常的溶剂。但是，常规的高介电常数溶剂的熔点高，根据所使用的电解质种类的不同，也可能成为使它们的输出特性、以及低温特性变差的原因。作为克服这样的课题的溶剂之一，有人提出了粘度与介电常数的平衡优异的腈系溶剂。其中已知乙腈是具有突出性能的溶剂，但由于含有腈基的这些溶剂存在电化学还原分解这一致命的缺点，因而报告有多种改善对策。

例如，在专利文献1中报告了一种电解液，该电解液是通过将碳酸亚乙酯等环状碳酸酯类与乙腈等腈系溶剂混合以进行稀释而得到的，可降低还原分解的影响。另外，在专利文献2～4中报告了一种电池，该电池通过使用还原电位高于腈系溶剂的还原电位的负极来抑制腈系溶剂的还原分解。进一步地，在专利文献5中报告了一种非水系电解液，出于在负极上形成保护覆膜的目的，该非水系电解液是在腈系溶剂中添加二氧化硫和1种或1种以上的其它非质子性极性溶剂而成的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3154719号公报

专利文献2：日本特开2009-21134号公报

专利文献3：日本专利第3239267号公报

专利文献4：日本特开2007-273405号公报

专利文献5：日本特表2010-528431号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在专利文献1所记载的电解液中，并未提出关于高温耐久性能的解决策略，在高温环境下持续使用的情况下，电池劣化被推进且电池容量大幅降低，或充放电本身不能进行的可能性高。另外，若使用专利文献2～4所记载的负极，则会牺牲锂离子二次电池的高电压这样的特征。此外，对于专利文献5，由于使用反应性极高的气体作为添加剂，因而添加本身就非常困难，并且还不能避免充电保存时的自身放电。进一步地，若气体挥发，则电池内呈加压状态，电池会发生膨胀、以及根据情况会发生破裂，在实用上会留有这样的极为重大的课题。