非水二次電池用電解液和二次電池的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種非水電解液和二次電池，其在提高阻燃性的同時不會降低基本性能，還可使其性能良化。本發明的非水二次電池用電解液是在非質子性溶劑中含有金屬鹽與具有磷和氮原子的特定環狀化合物的非水二次電池用電解液，該金屬鹽含有屬于元素周期表第一族或第二族的金屬的離子；其中，上述非質子性溶劑為含有羧酸酯化合物和碳酸酯化合物中的至少一種化合物的溶劑，上述含有金屬鹽的非質子性溶劑的質量(Ms)與上述環狀化合物的質量(MPN)之比(MPN/Ms)為0.01～1。
【專利說明】非水二次電池用電解液和二次電池
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及含有非質子性溶劑的非水二次電池用電解液和使用其的二次電池。【【背景技術】】
[0002]近來，引人注目的被稱為鋰離子電池的二次電池大致被分為在充放電反應中利用鋰的包藏和放出的二次電池(所謂的鋰離子二次電池)、以及利用鋰的析出和溶解的二次電池(所謂的鋰金屬二次電池)。這些電池中，與鉛電池或鎳鎘電池相比，得到了較大的能量密度。利用該特性，近年來，其在照相機一體型VTR(video tape recorder,磁帶錄像機)、移動電話或者筆記本電腦等便攜式電子儀器中的應用廣泛普及。與此相伴，作為便攜式電子儀器的電源，人們正在推進開發電池、特別是輕量且可得到高能量密度的二次電池。進而人們強烈要求其小型化、輕量化和長壽命化、高安全化。
[0003]作為鋰離子二次電池、鋰金屬二次電池(下文中，有時將它們簡單地總稱為鋰二次電池。)的電解液，廣泛使用碳酸亞丙酯或者碳酸二乙酯等碳酸酯系溶劑與六氟磷酸鋰等電解質鹽的組合。這是由于它們的電導率高、電位也穩定。
[0004]另一方面，現有的電解液中，由于在成分中包含這樣的低分子量有機化合物，因而從安全性的方面出發，對其賦予阻燃性是重要的。以阻燃性的改善為目的，有人提出了使電解液中含有環狀膦腈的技術(專利文獻I~3)。
[0005]【現有技術文 獻】
[0006]【專利文獻】
[0007]專利文獻1:日本特開2005-190873號公報
[0008]專利文獻2:日本特開2009-016106號公報
[0009]專利文獻3:日本特開平6-13108號公報
【
【發明內容】
】
[0010]【發明所要解決的課題】
[0011]上述專利文獻的技術還不能說充分，希望實現更高的阻燃性。另外希望通過添加阻燃劑抑制電池諸性能的降低，如果可能，還希望通過其添加實現性能優化。
[0012]本發明是鑒于該課題進行的，其目的在于提供一種非水電解液和二次電池，其在提高阻燃性的同時不會降低基本性能，還可使其性能良化。
[0013]進一步地，本發明的目的在于提供可帶來上述良好性能的非水電解液二次電池用的添加劑，同時提供作為該添加劑有用的新穎化合物。
[0014]【解決課題的手段】
[0015]上述課題通過下述手段解決。
[0016][I] 一種非水二次電池用電解液，其是在非質子性溶劑中含有金屬鹽與下式(I)所表示的環狀化合物的非水二次電池用電解液，該金屬鹽含有屬于元素周期表第一族或第二族的金屬的離子；其中，非質子性溶劑為含有羧酸酯化合物和碳酸酯化合物中的至少一種化合物的溶劑，含有金屬鹽的非質子性溶劑的質量(Ms)與環狀化合物的質量(Mpn)之比(Mpn/Ms)為 0.005 ~I。
[0017]【化I】
[0018]
【權利要求】
1.一種非水二次電池用電解液，其是在非質子性溶劑中含有金屬鹽與下式(I)所表示的環狀化合物的非水二次電池用電解液，該金屬鹽含有屬于元素周期表第一族或第二族的金屬的離子；其中，所述非質子性溶劑為含有羧酸酯化合物和碳酸酯化合物中的至少一種化合物的溶劑，所述含有金屬鹽的非質子性溶劑的質量(Ms)與所述環狀化合物的質量(Mpn)之比 Mpn/Ms 為 0.005 ~I ; 【化I】
2.如權利要求1所述的非水二次電池用電解液，其中，所述非質子性溶劑含有下式(3A)和(3B)所表示的碳酸酯化合物以及下式(3C)所表示的羧酸酯化合物中的至少一種化合物， 【化4】
3.如權利要求1或2所述的非水二次電池用電解液，其進一步含有下式(4A)、(4B)、(4C)或(4D)所表示的化合物中的至少一種化合物，所述含有金屬鹽的非質子性溶劑的質量(Ms)與所述式(4A)、(4B)、(4C)或(4D)所表示的化合物的總質量(M4)的比例M4/Ms為0.001 ~0.25 ; 【化5】
4.如權利要求2或3所述的非水二次電池用電解液，其中，所述非質子性溶劑含有式(3A)所表示的化合物和式(3C)所表示的化合物中的至少一種以及式(3B)所表示的化合物，式(3B)所表示的化合物的體積(M3b)與式(3A)所表示的化合物和式(3C)所表示的化合物的體積的總量(Mac)的比例M3B/Mac為0.2~5。
5.如權利要求1~4所述的非水二次電池用電解液，其進一步含有芳香族化合物作為過充電防止劑。
6.如權利要求1~5的任一項所述的非水二次電池用電解液，其中，所述環狀化合物為下式(2A)或式(2B)所表示的化合物， 【化6】
7.如權利要求6所述的非水二次電池用電解液，其含有2種以上的所述式(2A)或式(2B)所表示的化合物，所述化合物中的至少一種在TG-DTA中的20%失重溫度為110°C以下，TG-DTA即熱重_差熱同時測定。
8.如權利要求7所述的非水二次電池用電解液，其中，所述20%失重溫度為110°C以下的化合物的質量(Mll0)為式(2A)或式(2B)所表示的化合物的總質量(M2a2b)的20%~80%。
9.如權利要求1~8所述的非水二次電池用電解液，該電解液與鈦酸鋰一起作為負極活性物質使用。
10.一種非水二次電池，其具備:權利要求1~8的任一項所述的非水二次電池用電解液；能夠嵌入放出所述屬于元素周期表第一族或第二族的金屬的離子的正極；以及能夠嵌入放出或溶解析出該離子的負極。
11.一種非水二次電池用電解液套件，其為將含有屬于元素周期表第一族或第二族的金屬的離子的金屬鹽、下式(I)所表示的環狀化合物、以及非質子性溶劑組合而成的非水二次電池用電解液套件，其中，所述非質子性溶劑為含有羧酸酯化合物和碳酸酯化合物中的至少一種化合物的溶劑，所述含有金屬鹽的非質子性溶劑的質量(Ms)與所述環狀化合物的質量(Mpn)之比Mpn/Ms為0.005~I ; 【化7】
12.—種非水二次電池電解液用添加劑，其以下式(I)所表示， 【化10】
13.一種膦腈化合物，其由下式(1)所表示，由條件1A、1B或IC來定義； 【化11】
【文檔編號】H01M10/0569GK103765662SQ201280042980
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年9月21日 優先權日:2011年9月26日
【發明者】八幡稔彥, 木下郁雄 申請人:富士膠片株式會社