[发明专利]非水电解质电容器元件

说明书

提供非水电解质电容器元件，其包含：包含能够嵌入和脱嵌阴离子的正极活性材料的正极；包含负极活性材料的负极；和非水电解质，其包含非水溶剂、含卤素原子的电解质盐、和具有能够与含卤素原子的阴离子键合的部位的化合物。

技术领域

本发明涉及非水电解质电容器元件(蓄电元件，capacitor element)例如非水电解质二次电池(battery)和非水电解质电容器。

背景技术

近年来，伴随着移动设备的小型化和性能提升，非水电解质二次电池作为具有高能量密度的非水电解质存储元件具有改善的性质并且变得普及。而且，正在进行尝试以改善非水电解质二次单元电池(cell)的重量能量密度，目的是将其应用拓展至电动车。

常规地，作为非水电解质二次电池，一直广泛使用包括如下的锂离子二次电池：锂-钴复合氧化物的正极，碳的负极，和通过将锂盐溶解在非水溶剂中而获得的非水电解质。

同时，存在通过非水电解质中的阴离子对例如导电聚合物和碳质材料的材料的正极的嵌入或脱嵌和通过非水电解质中的锂离子对碳质材料的负极的嵌入或脱嵌而充电和放电的非水电解质二次电池(该类型的电池在下文中可称作“双碳电池”)(参见PTL 1)。

在该双碳电池中，如由以下反应式所表示的，单元电池通过阴离子例如PF6-等从非水电解质嵌入至正极和通过Li+从非水电解质嵌入至负极而充电，并且单元电池通过阴离子例如PF6-等从正极脱嵌和Li+从负极脱嵌至非水电解质而放电。

→充电反应

放电反应

双碳单元电池的放电容量由如下决定：正极的阴离子存储容量、正极的可能的阴离子释放量、负极的阳离子存储量、负极的可能的阳离子释放量、以及非水电解质中的阴离子量和阳离子量。因此，为了改善双碳电池的放电容量，不仅必须增多正极活性材料和负极活性材料，而且必须增多包含锂盐的非水电解质的量(参见NPL 1)。

如上所述，双碳电池所具有的电量与非水电解质中的阴离子和阳离子的总量成比例。因此，该电池中所存储的能量与正极活性材料和负极活性材料加上非水电解质的总质量成比例。因此，难以提升该电池的重量能量密度。当使用锂离子二次电池中典型使用的具有约1mol/L的锂盐密度的非水电解质时，与锂离子二次电池的情形相比，大量的非水电解质是必需的。另一方面，当非水电解质具有高的锂盐密度即约3mol/L时，存在如下问题：随着该电池的充电和放电反复进行，电池容量的降低是大的。

该双碳电池的工作电压在约2.5V-约5.4V范围中，并且其最大电压比锂离子二次电池的最大电压(约4.2V)高约1V。因此，非水电解质倾向于被分解。一旦非水电解质被分解，则导致产生气体、或者在电极的表面上过度形成氟化物的膜，这导致电池容量的降低或者电池的恶化。因此，必须对于通过非水电解质的分解产生的氟化物提供对策。