[发明专利]非水电解液以及使用了该非水电解液的蓄电设备

说明书

技术领域

本发明涉及能够提高高温下的电化学特性的非水电解液以及使用了该非水电解液的蓄电设备。

背景技术

近年来，蓄电设备、特别是锂二次电池被广泛用作手机和笔记本型电脑等电子设备的电源、以及电动汽车或电力储藏用的电源。搭载于这些电子设备或汽车上的电池很有可能在盛夏的高温下或因电子设备的发热而变热的环境下使用。另外，在平板电脑末端或超极本(ultrabook)等薄型电子设备中，大多使用外包装部件使用铝层压膜等层压膜的层叠型电池或方型电池，但这些电池由于是薄型的，所以容易发生因外包装部件的稍微膨胀等而容易变形的问题，具有其变形对电子设备的影响非常大的问题。

锂二次电池主要由含有可嵌入和脱嵌锂的材料的正极和负极、含有锂盐和非水溶剂的非水电解液构成，作为非水溶剂，使用碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)等碳酸酯类。

另外，作为锂二次电池的负极，已知有金属锂、可嵌入和脱嵌锂的金属化合物(金属单质、氧化物、与锂的合金等)、碳材料。特别是，碳材料中，使用了例如焦炭、石墨(人造石墨、天然石墨)等可嵌入和脱嵌锂的碳材料的非水系电解液二次电池已经被广泛实用化。上述的负极材料在与锂金属同等的极低的电位下嵌入和脱嵌锂和电子，所以特别是在高温下，许多溶剂有受到还原分解的可能性，无论负极材料的种类如何，在负极上电解液中的溶剂发生部分还原分解，因分解物的沉积、气体的发生、电极的膨胀，锂离子的移动受到妨碍，存在着使特别是高温下的循环特性等电池特性下降的问题以及因电极的膨胀而引起电池变形等问题。进而，对于使用锂金属或其合金、锡或硅等金属单质或氧化物作为负极材料的锂二次电池，已知的是：尽管初期容量高，但由于在循环中不断微粉化，所以与碳材料的负极相比，非水溶剂的还原分解加速进行，特别是在高温下存在着电池容量或循环特性等电池性能大幅下降以及因电极的膨胀而引起电池变形等问题。

另一方面，作为正极材料使用的LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiFePO₄等能够嵌入和脱嵌锂的材料由于在以锂基准计为3.5V以上的高电压下嵌入和脱嵌锂和电子，所以特别是在高温下，许多溶剂有受到氧化分解的可能性，无论正极材料的种类如何，在正极上电解液中的溶剂发生部分氧化分解，因分解物的沉积、气体的发生，锂离子的移动受到妨碍，存在着使循环特性等电池特性下降的问题。

尽管是以上的状况，搭载有锂二次电池的电子设备的多功能化在不断发展，电力消耗量有增大的趋势。为此，锂二次电池的高容量化在不断发展，通过提高电极的密度或减少电池内浪费的空间容积等，电池内的非水电解液所占的体积在不断变小。因此，其状况是因少量的非水电解液的分解使得高温下的电池性能容易下降。

在专利文献1中，作为能够发挥高温保存时的膨胀抑制效果的非水电解质二次电池，提出了含有包含二异氰酸根合化合物的电解液的二次电池。

专利文献1：日本特开2011-14379号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的课题是提供一种不仅能够提高高温下的电化学特性进而提高高温循环试验后的放电容量维持率、而且还能够降低电极厚度的增加率的非水电解液以及使用了该非水电解液的蓄电设备。

用于解决课题的方法

本发明人们对上述专利文献1的非水电解液的性能详细地进行了研究。

其结果是，就专利文献1的非水电解液而言，虽然能够改善高温保存后的电池的膨胀，但是在今后的谋求进一步的高容量化的情况下，还不能说充分令人满意，尤其对于降低伴随充放电而引起的电极厚度的增加率这一课题未作任何公开。

因此，本发明人们为了解决上述课题反复进行了深入研究，结果发现：通过含有特定的二异氰酸根合化合物，进而将选自特定的磷酸酯化合物、特定的环状磺酸酯化合物、具有酯结构的异氰酸根合化合物及含三键的化合物中的至少一种添加到非水电解液中，能够提高高温下的电化学特性，提高高温循环后的放电容量维持率，并且能够降低电极厚度的增加率，从而完成了本发明。

即，本发明提供下述的(1)及(2)。