CN113782817A - 非水电解液电池用电解液和使用其的非水电解液电池 - Google Patents
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Abstract
Description
本申请是申请日为2016年12月22日,申请号为201680075842.0、发明名称为“非水电解液电池用电解液和使用其的非水电解液电池”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及非水电解液电池用电解液和使用了其的非水电解液电池,所述非水电解液电池用电解液在用于非水电解液电池时,能够平衡良好地发挥抑制低温时的内部电阻上升的效果、及抑制高温时的气体产生量的效果。
背景技术
近年来,信息存储设备或通信设备、即电脑、摄像机、数码相机、移动电话等的小型设备、以及面向需要高能量密度用途的电力存储系统、电动车辆、混合动力车、燃料电池汽车辅助电源、电力存储等的大型设备、以及面向需要电力用途的电力存储系统备受注目。作为其中一个候补,积极开发了锂离子电池、锂电池、锂离子电容器和钠离子电池等非水电解质电池。
这些非水电解液电池多数已经投入使用,但对于各特性在各种用途中并不能令人满意。特别是,电动汽车等的车载用途等的情况,即使在寒冷时期也要求高的输入/输出特性,因此低温特性的提高尤为重要,进而即使在高温环境下重复进行充放电时也要求维持其特性(内部电阻的增加少)这样的高温循环特性。另外,为了电池的轻量化,作为外壳构件大多使用铝层压薄膜等层压薄膜的层压型电池,但这些电池存在由于电池内部的气体产生而存在由膨胀等导致的变形的问题。
一直以来作为改善非水电解液电池的高温特性和重复充放电时的电池特性(循环特性)的手段,研究了以正极、负极的活性物质为主的各种电池构成要素的最优化。非水电解液相关技术也并不例外,提出了通过各种添加剂来抑制在活性的正极、负极表面由于电解液分解所导致的劣化。例如,专利文献1中提出了通过在电解液中添加碳酸亚乙烯酯来提高电池特性。然而,虽然使高温下的电池特性提高,但内部电阻显著上升而低温特性降低成为课题。另外,还进行了大量在电解液中添加酰亚胺盐的研究,例如,提出了:通过组合特定的磺酰酰亚胺盐、磷酰酰亚胺盐和草酸根络合物来抑制高温循环特性、高温贮藏特性劣化的方法(专利文献2),通过组合特定的磺酰酰亚胺盐和氟磷酸盐来抑制循环特性、输出特性劣化的方法(专利文献3)等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-123867号公报
专利文献2:日本特开2013-051122号公报
专利文献3:日本特开2013-030465号公报
发明内容
发明要解决的问题
通过使用了现有技术文献中公开的非水电解液的非水电解液电池得到的低温特性和高温保存特性并非令人满意而存在改善的余地。例如,要求在更苛刻的用途中、能够抑制-30℃以下的低温时的内部电阻的上升、能够抑制在70℃以上的高温下的气体产生量的非水电解液电池用电解液和使用其的非水电解液电池。
本发明的目的在于提供非水电解液电池用电解液和使用其的非水电解液电池,所述非水电解液电池用电解液在用于非水电解液电池时,能够平衡良好地发挥抑制低温时的内部电阻上升的效果、及高温时的气体产生量的抑制效果。
用于解决问题的方案
本发明人等鉴于上述问题进行了深入研究,结果发现:通过在包含非水溶剂和溶质的非水电解液电池用非水电解液中,作为溶质至少含有六氟磷酸盐和/或四氟硼酸盐且电解液含有具有特定结构的酰亚胺阴离子的盐,从而在将该电解液用于非水电解液电池时,该非水电解液电池能够平衡良好地发挥抑制低温时的内部电阻上升的效果、及高温时的气体产生量的抑制效果,从而完成了本发明。
需要说明的是,本申请人针对非水电解液电池用电解液和使用其的非水电解液电池的发明作为日本特愿2015-030411提出了申请,所述非水电解液电池用电解液具有优异的低温输出特性、且能够发挥在高温下的优异的循环特性、贮藏特性。该日本特愿2015-030411中还记载了一种非水电解液电池用电解液,其含有:下述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐、及下述通式[2]所示的硅烷化合物。
[通式[1]中,R1~R3各自相互独立地为氟原子;选自碳数为1~10的直链或支链状的烷基、碳数为1~10的直链或支链状的烷氧基、碳数为2~10的烯基、碳数为2~10的烯氧基、碳数为2~10的炔基、碳数为2~10的炔氧基、碳数为3~10的环烷基、碳数为3~10的环烷氧基、碳数为3~10的环烯基、碳数为3~10的环烯氧基、碳数为6~10的芳基和碳数为6~10的芳氧基中的有机基团,在该有机基团中还任选存在氟原子、氧原子、不饱和键。其中,R1~R3中的至少1个为氟原子。Mm+为碱金属阳离子、碱土金属阳离子、或鎓阳离子,m表示与该阳离子的价数相同的整数。]
Si(R4)a(R5)4-a [2]
[通式[2]中,R4各自相互独立地表示具有碳-碳不饱和键的基团。R5各自相互独立地表示碳数为1~10的直链或支链状的烷基,这些基团任选具有氟原子和/或氧原子。a为2~4的整数。]
另外,本申请人针对非水电解液电池用电解液和使用其的非水电解液电池的发明作为日本特愿2015-130613提出了申请,所述非水电解液电池用电解液含有适于具有高温耐久性的非水电解液电池的材料。该日本特愿2015-130613中还记载了一种非水电解液电池用电解液,其含有:下述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐、及至少1个下述通式[3]~[5]所示的离子络合物。
[通式[1]中,
R1~R3各自相互独立地为氟原子;选自碳数为1~10的直链或支链状的烷基、碳数为1~10的直链或支链状的烷氧基、碳数为2~10的烯基、碳数为2~10的烯氧基、碳数为2~10的炔基、碳数为2~10的炔氧基、碳数为3~10的环烷基、碳数为3~10的环烷氧基、碳数为3~10的环烯基、碳数为3~10的环烯氧基、碳数为6~10的芳基和碳数为6~10的芳氧基中的有机基团,在该有机基团中还任选存在氟原子、氧原子、不饱和键。
其中,R1~R3中的至少1个为氟原子。Mm+为碱金属阳离子、碱土金属阳离子、或鎓阳离子,m表示与该阳离子的价数相同的整数。]
[通式[3]中,
Ab+为选自由金属离子、质子和鎓离子组成的组中的至少1种,
F为氟原子,
M为选自由13族元素(Al、B)、14族元素(Si)和15族元素(P、As、Sb)组成的组中的至少1种,
O为氧原子,
S为硫原子。
R6表示碳数1~10的任选具有环、杂原子或卤素原子的烃基(碳数为3以上时,R6还任选为支链或环状结构的烃基),或-N(R7)-。此时,R7表示氢原子,碱金属,碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基。碳数为3以上时,R7还任选是支链或环状结构。
Y为碳原子或硫原子。Y为碳原子时,r为1。Y为硫原子时,r为1或2。
b为1或2,o为2或4,n为1或2,p为0或1,q为1或2,r为0、1或2。p为0时,在S-Y之间形成直接键合。]
[通式[4]中,
Ab+为选自由金属离子、质子和鎓离子组成的组中的至少1种,
F为氟原子,
M为选自由13族元素(Al、B)、14族元素(Si)和15族元素(P、As、Sb)组成的组中的至少1种,
O为氧原子,
N为氮原子。
Y为碳原子或硫原子,Y为碳原子时,q为1,Y为硫原子时,q为1或2。
R6表示碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基(碳数为3以上时,任选使用支链或环状结构的烃基),或-N(R7)-。此时,R7表示氢原子,碱金属,碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基。碳数为3以上时,R7还任选是支链或环状结构。
R8表示氢原子,碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基(碳数为3以上时,还任选使用支链或环状结构的烃基),或-N(R7)-。此时,R7表示氢原子,碱金属,碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基。碳数为3以上时,R7还任选是支链或环状结构。
b为1或2,o为2或4,n为1或2,p为0或1,q为1或2,r为0或1。p为0时,位于R6两侧的原子彼此(即,Y和碳原子)形成直接键合。r为0时在M-N之间形成直接键合。]
[通式[5]中,
D为选自卤素离子、六氟磷酸阴离子、四氟硼酸阴离子、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺阴离子、双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子、(氟磺酰基)(三氟甲磺酰基)酰亚胺阴离子、双(二氟磷酰基)酰亚胺阴离子中的至少一种,
F为氟原子,
M为选自由13族元素(Al、B)、14族元素(Si)和15族元素(P、As、Sb)组成的组中的任一种,
O为氧原子,
N为氮原子。
Y为碳原子或硫原子,Y为碳原子时,q为1,Y为硫原子时,q为1或2。
X为碳原子或硫原子,X为碳原子时,r为1,X为硫原子时,r为1或2。
R6表示碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基(碳数为3以上时,还任选使用支链或环状结构的烃基),或-N(R7)-。此时,R7表示氢原子,碱金属,碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基。碳数为3以上时,R7还任选是支链或环状结构。
R9、R10各自独立地为碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基,碳数为3以上时,还任选使用支链或环状结构的烃基。另外,如下述通式[6]所示还任选具有包含彼此的环状结构。
c为0或1,n为1时,c为0(c为0时,不存在D),n为2时,c为1。
o为2或4,n为1或2,p为0或1,q为1或2,r为1或2、s为0或1。p为0时,在Y-X之间形成直接键合。
s为0时,N(R9)(R10)与R6直接键合,此时,还任选是如下述[7]~[10]所示的结构。直接键合为双键的[8]和[10]时,不存在R10。另外,还任选是如[9]所示那样双键伸出环外的结构。此时的R11和R12各自独立地为氢原子,或碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基,碳数为3以上时,还任选使用支链或环状结构的烃基。)
根据发明人等之后的研究发现:即使是不包含上述通式[2]所示的硅烷化合物、上述通式[3]~[5]所示的离子络合物的非水电解液电池用非水电解液,与现有的电解液相比,也能够平衡良好地发挥抑制低温时的内部电阻上升的效果、及高温时的气体产生量的抑制效果,从而完成了本发明。
即,本发明提供非水电解液电池用电解液(以下有时记为“非水电解液”或“电解液”),在包含非水溶剂和溶质的非水电解液电池用非水电解液中,作为溶质至少含有六氟磷酸盐和/或四氟硼酸盐,所述电解液含有至少1种下述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐(以下有时简记为“具有酰亚胺阴离子的盐”),不含有下述通式[2]所示的硅烷化合物,不含有下述通式[3]~[5]所示的离子络合物。
[通式[1]中,R1~R3各自相互独立地为氟原子;选自碳数为1~10的直链或支链状的烷基、碳数为1~10的直链或支链状的烷氧基、碳数为2~10的烯基、碳数为2~10的烯氧基、碳数为2~10的炔基、碳数为2~10的炔氧基、碳数为3~10的环烷基、碳数为3~10的环烷氧基、碳数为3~10的环烯基、碳数为3~10的环烯氧基、碳数为6~10的芳基和碳数为6~10的芳氧基中的有机基团,在该有机基团中还可以存在氟原子、氧原子、不饱和键。其中,R1~R3中的至少1个为氟原子。Mm+为碱金属阳离子、碱土金属阳离子、或鎓阳离子,m表示与该阳离子的价数相同的整数。]
Si(R4)a(R5)4-a [2]
[通式[2]中,
R4各自相互独立地表示具有碳-碳不饱和键的基团。R5各自相互独立地为碳数为1~10的直链或支链状的烷基,这些基团任选具有氟原子和/或氧原子。a为2~4的整数。]
[通式[3]中,
Ab+为选自由金属离子、质子和鎓离子组成的组中的至少1种,
F为氟原子,
M为选自由13族元素(Al、B)、14族元素(Si)和15族元素(P、As、Sb)组成的组中的至少1种,
O为氧原子,
S为硫原子。
R6表示碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基(碳数为3以上时,还任选使用支链或环状结构的烃基),或-N(R7)-。此时,R7表示氢原子,碱金属,碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基。碳数为3以上时,R7还任选是支链或环状结构。
Y为碳原子或硫原子。Y为碳原子时,r为1。Y为硫原子时,r为1或2。
b为1或2,o为2或4,n为1或2,p为0或1,q为1或2,r为0、1或2。p为0时,在S-Y之间形成直接键合。]
[通式[4]中,
Ab+为选自由金属离子、质子和鎓离子组成的组中的至少1种,
F为氟原子,
M为选自由13族元素(Al、B)、14族元素(Si)和15族元素(P、As、Sb)组成的组中的至少1种,
O为氧原子,
N为氮原子。
Y为碳原子或硫原子,Y为碳原子时,q为1,Y为硫原子时,q为1或2。
R6表示碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基(碳数为3以上时,还可以使用支链或环状结构的烃基),或-N(R7)-。此时,R7表示氢原子,碱金属,碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基。碳数为3以上时,R7还任选是支链或环状结构。
R8表示氢原子,碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基(碳数为3以上时,还任选使用支链或环状结构的烃基),或-N(R7)-。此时,R7表示氢原子,碱金属,碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基。碳数为3以上时,R7还任选是支链或环状结构。
b为1或2,o为2或4,n为1或2,p为0或1,q为1或2,r为0或1。p为0时,位于R6两侧的原子彼此(即,Y和碳原子)形成直接键合。r为0时在M-N之间形成直接键合。]
[通式[5]中,
D为选自卤素离子、六氟磷酸阴离子、四氟硼酸阴离子、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺阴离子、双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子、(氟磺酰基)(三氟甲磺酰基)酰亚胺阴离子、双(二氟磷酰基)酰亚胺阴离子中的至少一种,
F为氟原子,
M为选自由13族元素(Al、B)、14族元素(Si)和15族元素(P、As、Sb)组成的组中的任一种,
O为氧原子,
N为氮原子。
Y为碳原子或硫原子,Y为碳原子时,q为1,Y为硫原子时,q为1或2。
X为碳原子或硫原子,X为碳原子时,r为1,X为硫原子时,r为1或2。
R6表示碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基(碳数为3以上时,还任选使用支链或环状结构的烃基),或-N(R7)-。此时,R7表示氢原子,碱金属,碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基。碳数为3以上时,R7还任选是支链或环状结构。
R9和R10各自独立地为碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基,碳数为3以上时,还任选使用支链或环状结构的烃基。另外,如下述通式[6]所示还任选具有包含彼此的环状结构。
c为0或1,n为1时,c为0(c为0时,不存在D),n为2时,c为1。
o为2或4,n为1或2,p为0或1,q为1或2,r为1或2、s为0或1。p为0时,在Y-X之间形成直接键合。
s为0时,N(R9)(R10)与R6直接键合,此时还任选是如下述[7]~[10]所示的结构。直接键合为双键的[8]、[10]时,不存在R10。另外,还任选是如[9]所示那样双键伸出环外的结构。此时的R11、R12各自独立地为氢原子,或碳数1~10的任选具有环、杂原子、卤素原子的烃基,碳数为3以上时,还任选使用支链或环状结构的烃基。)
需要说明的是,电解液中“不含有”是指电解液总量中的通式[2]和通式[3]~[5]所示的化合物的总量的浓度低于5质量ppm。电解液中的上述通式[2]所示的硅烷化合物的浓度例如可以通过气相色谱进行测定。另外,电解液中的上述通式[3]~[5]所示的离子络合物的浓度例如可以通过IR(红外分光法)进行测定。
对于通过本发明带来的电池特性提高的作用机理尚不明确,但考虑出:上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐的一部分在正极与电解液的界面、及负极和电解液的界面分解而形成覆膜。该覆膜抑制非水溶剂、溶质与活性物质之间的直接接触而防止非水溶剂、溶质的分解,抑制电池性能的劣化(电阻的上升、气体的发生)。另外,原理尚不确定,但考虑出:使酰亚胺阴离子具有磷酰部位(-P(=O)R)和磺酰部位(-S(=O)2R)这两者是重要的,通过在上述覆膜上导入磷酰部位和磺酰部位这两者,从而使形成的覆膜更牢固且锂导电性高,即,成为电阻小的覆膜(输出特性良好的覆膜)。进而,可认为上述效果是通过使酰亚胺阴离子包含吸电子性高的部位(例如,氟原子、含氟烷氧基)而使电荷的偏移变得更大,可形成电阻更小的覆膜(输出特性更良好的覆膜)。进而可推测:包含六氟磷酸阴离子或四氟硼酸阴离子时,形成包含这些氟化物的复合覆膜,在高温下也可形成稳定的覆膜。由以上理由推测出,通过本发明的非水电解液,可平衡良好地表现出低温输出特性的提高效果、高温保存时的气体产生量抑制效果。
上述具有酰亚胺阴离子的盐具有至少1个P-F键或S-F键时,可以得到优异的低温特性。上述具有酰亚胺阴离子的盐中的P-F键、S-F键的数量越多越能使低温特性得以进一步提高,故而优选数量多,上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐中,进一步优选R1~R3全部为氟原子的化合物。
另外,上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐中,优选为如下化合物:
R1~R3中的至少1个为氟原子,且
R1~R3中的至少1个为选自任选包含氟原子的碳数6以下的烃基。
另外,对于上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐,优选为下述化合物,
R1~R3中的至少1个为氟原子,且
R1~R3中的至少1个选自甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、丙基、丙氧基、乙烯基、烯丙基、烯丙氧基、乙炔基、2-丙炔基、2-丙炔氧基、苯基、苯基氧基、2,2-二氟乙基、2,2-二氟乙基氧基、2,2,2-三氟乙基、2,2,2-三氟乙基氧基、2,2,3,3-四氟丙基、2,2,3,3-四氟丙基氧基、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基和1,1,1,3,3,3-六氟异丙基氧基。
上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐的抗衡阳离子优选选自由锂离子、钠离子、钾离子和四烷基铵离子组成的组。
另外,作为溶质还可以含有选自由LiPF2(C2O4)2、LiPF4(C2O4)、LiP(C2O4)3、LiBF2(C2O4)、LiB(C2O4)2、LiPO2F2、LiN(F2PO)2、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiSO3F、NaPF2(C2O4)2、NaPF4(C2O4)、NaP(C2O4)3、NaBF2(C2O4)、NaB(C2O4)2、NaPO2F2、NaN(F2PO)2、NaN(FSO2)2、NaSO3F、NaN(CF3SO2)2和NaN(CF3SO2)(FSO2)组成的组中的至少1种。
上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐的添加量相对于上述非水溶剂和上述溶质和上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐的总量,优选为0.005~12.0质量%的范围。该含量超过12.0质量%时,电解液的粘度增大,在低温时有特性降低的担心,另外,低于0.005质量%时,有覆膜的形成变得不充分、难以表现出特性提高效果的担心。
上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐优选为高纯度,作为溶解在电解液中之前的原料,该具有酰亚胺阴离子的盐中的Cl(氯)的含量特别优选为5000质量ppm以下、进一步特别优选为1000质量ppm以下。
另外,上述电解液中的游离酸浓度越低,非水电解液电池的正极活性物质、集电体越难以被腐蚀,故而优选游离酸浓度低。该游离酸浓度优选600质量ppm以下、更优选120质量ppm以下。
上述电解液中还可以含有选自由碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙酯、氟代碳酸亚乙酯、1,6-己二异氰酸酯、乙炔基碳酸亚乙酯、反式-二氟代碳酸亚乙酯、丙磺酸内酯、丙烯基磺酸内酯、1,3,2-二氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物、4-丙基-1,3,2-二氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物、甲烷二磺酸亚甲酯、1,2-乙二磺酸酐、三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯、琥珀腈、(乙氧基)五氟环三磷腈、叔丁基苯、叔戊基苯、氟代苯和环己基苯组成的组中的至少1种添加剂。
另外,上述非水溶剂优选为选自由环状碳酸酯、链状碳酸酯、环状酯、链状酯、环状醚、链状醚、砜化合物、亚砜化合物和离子液体组成的组中的至少1种。进一步优选包含环状碳酸酯,特别优选含有选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、氟代碳酸亚乙酯、碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙酯中的一种以上。
另外,本发明为一种非水电解液电池,其至少具备:正极、负极和上述的非水电解液电池用电解液。
发明的效果
本发明的电解液在用于非水电解液电池时,能够平衡良好地发挥抑制低温时的内部电阻上升的效果、及高温时的气体产生量的抑制效果。
具体实施方式
以下对本发明进行详细说明,但以下记载的技术特征的说明是本发明的实施方式的一个例子,不限定于这些具体的内容。可以在该主旨的范围内进行各种变形地加以实施。
1.对于非水电解液电池用电解液
本发明的非水电解液电池用电解液是如下非水电解液电池用电解液:在包含非水溶剂和溶质的非水电解液电池用非水电解液中,作为溶质至少含有六氟磷酸盐和/或四氟硼酸盐,所述电解液含有至少1种上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐,不含有上述通式[2]所示的硅烷化合物,不含有上述通式[3]~[5]所示的离子络合物。
1-1.对于通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐
上述通式[1]中,R1~R3中的至少1个为氟原子是重要的。理由尚不确定,但除非至少1个为氟原子,否则抑制使用了该电解液的电池内部电阻上升的效果不充分。
另外,上述通式[1]中,作为由R1~R3所示的烷基和烷氧基,可列举出:甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、2,2-二氟乙基、2,2,2-三氟乙基、2,2,3,3-四氟丙基和1,1,1,3,3,3-六氟异丙基等碳数为1~10的烷基、含氟烷基和由这些基团衍生的烷氧基。
作为烯基和烯氧基,可列举出:乙烯基、烯丙基、1-丙烯基、异丙烯基、2-丁烯基和1,3-丁二烯基等碳数为2~10的烯基、含氟烯基和由这些基团衍生的烯氧基。
作为炔基和炔氧基,可列举出:乙炔基、2-丙炔基和1,1二甲基-2-丙炔基等碳数为2~10的炔基、含氟炔基和由这些基团衍生的炔氧基。
作为环烷基和环烷氧基,可列举出:环戊基和环己基等碳数为3~10的环烷基、含氟环烷基和由这些基团衍生的环烷氧基。
作为环烯基和环烯氧基,可列举出:环戊烯基和环己烯基等碳数为3~10的环烯基、含氟环烯基和由这些基团衍生的环烯氧基。
作为芳基和芳氧基,可列举出:苯基、甲苯基和二甲苯基等碳数为6~10的芳基、含氟芳基和由这些基团衍生的芳氧基。
作为上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐的阴离子,更具体而言,例如可列举出:以下的化合物No.1~No.18等。其中,本发明中使用的具有酰亚胺阴离子的盐不受以下示例的任何限制。
作为上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐,优选为R1~R3中的至少1个为氟原子且R1~R3中的至少1个为选自任选包含氟原子的碳数6以下的烃基的化合物。上述烃基的碳数多于6时,有在电极上形成覆膜时的内部电阻相对较大的倾向。碳数为6以下时,有上述内部电阻更小的倾向,故而优选,特别是为选自甲基、乙基、丙基、乙烯基、烯丙基、乙炔基、2-丙炔基、苯基、三氟甲基、2,2-二氟乙基、2,2,2-三氟乙基、2,2,3,3-四氟丙基、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基和由这些基团衍生的烷氧基、烯氧基、炔氧基中的至少1个基团时,可以得到能够平衡良好地发挥循环特性和内部电阻特性的非水电解液电池,故而优选。
上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐优选为高纯度,作为溶解在电解液中之前的原料,该具有酰亚胺阴离子的盐中的Cl(氯)的含量特别优选为5000质量ppm以下、更优选为1000质量ppm以下、进一步优选为100质量ppm以下。使用高浓度残留有Cl(氯)的具有酰亚胺阴离子的盐时,有使电池构件腐蚀的倾向,故而不优选。
上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐可以利用各种方法来制造。作为制造方法,没有特别限定,例如可以利用以下的方法得到。
在有机碱或无机碱的存在下使对应的磷酸酰胺(H2NP(=O)R1R2)与对应的磺酰基卤(R3SO2X;X为卤素原子)反应的方法。
在有机碱或无机碱的存在下使对应的磺酰基酰胺(H2NSO2R3)与对应的磷酰卤(R1R2P(=O)X;X为卤素原子)反应的方法。
另外,如专利文献(CN101654229A、CN102617414A)所示,可以通过利用上述方法得到对应于具有酰亚胺阴离子的盐的氟原子部位为氟原子以外的卤素原子的、具有酰亚胺阴离子的盐,然后进行氟化而得到。
本发明中使用的具有酰亚胺阴离子的盐的添加量相对于后述非水溶剂和后述溶质以及上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐的总量,适合的下限为0.005质量%以上、优选为0.05质量%以上、进一步优选为0.1质量%以上,另外,适合的上限为12.0质量%以下、优选为6.0质量%以下、进一步优选为3.0质量%以下。
上述添加量低于0.005质量%时,难以充分地得到提高电池特性的效果,故而不优选。另一方面,上述添加量超过12.0质量%时,不仅无法得到进一步的效果且浪费,而且由于形成过量的覆膜而使电阻增加,容易引起电池性能的劣化,故而不优选。这些具有酰亚胺阴离子的盐只要是不超过12.0质量%的范围就可以单独使用一种,还可以根据用途以任意的组合、比率混合使用两种以上。
1-2.对于溶质
本发明的非水电解液电池用电解液至少含有六氟磷酸盐和/或四氟硼酸盐作为溶质。
另外,可与本发明的非水电解液电池用电解液中使用的六氟磷酸盐和/或四氟硼酸盐共存的其它溶质的种类没有特别限定,可以使用任意的电解质盐。作为具体例,锂电池和锂离子电池的情况,可列举出:以LiPF2(C2O4)2、LiPF4(C2O4)、LiP(C2O4)3、LiBF2(C2O4)、LiB(C2O4)2、LiPO2F2、LiN(F2PO)2、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiClO4、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、LiSO3F、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiC(CF3SO2)3、LiPF3(C3F7)3、LiB(CF3)4、LiBF3(C2F5)等为代表的电解质盐,钠离子电池的情况,可列举出:以NaPF2(C2O4)2、NaPF4(C2O4)、NaP(C2O4)3、NaBF2(C2O4)、NaB(C2O4)2、NaPO2F2、NaN(F2PO)2、NaN(FSO2)2、NaN(CF3SO2)2、NaClO4、NaAsF6、NaSbF6、NaCF3SO3、NaSO3F、NaN(C2F5SO2)2、NaN(CF3SO2)(FSO2)、NaC(CF3SO2)3、NaPF3(C3F7)3、NaB(CF3)4、NaBF3(C2F5)等为代表的电解质盐。这些溶质可以单独使用一种,还可以根据用途以任意的组合、比率混合使用两种以上。其中,从作为电池的能量密度、输出特性、寿命等方面考虑,优选LiPF2(C2O4)2、LiPF4(C2O4)、LiP(C2O4)3、LiBF2(C2O4)、LiB(C2O4)2、LiPO2F2、LiN(F2PO)2、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiSO3F、NaPF2(C2O4)2、NaPF4(C2O4)、NaP(C2O4)3、NaBF2(C2O4)、NaB(C2O4)2、NaPO2F2、NaN(F2PO)2、NaN(FSO2)2、NaN(CF3SO2)2、NaSO3F和NaN(CF3SO2)(FSO2)。
作为上述溶质的适合的组合,例如优选选自由LiPF2(C2O4)2、LiPF4(C2O4)、LiP(C2O4)3、LiBF2(C2O4)、LiB(C2O4)2、LiPO2F2、LiN(F2PO)2、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiSO3F组成的组中的至少1种与LiPF6的组合等。
作为溶质,将选自由LiPF2(C2O4)2、LiPF4(C2O4)、LiP(C2O4)3、LiBF2(C2O4)、LiB(C2O4)2、LiPO2F2、LiN(F2PO)2、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiSO3F组成的组中的至少1种、与LiPF6组合使用时的比率(LiPF6为1摩尔时的摩尔比)通常为1:0.001~1:0.5、优选为1:0.01~1:0.2的范围。以上述那样的比率组合使用溶质时,具有进一步提高各种电池特性的效果。另一方面,LiPF6的比例低于1:0.5时,有电解液的离子传导率降低,电阻上升的倾向。
对于这些溶质的浓度(六氟磷酸盐和/或四氟硼酸盐的组合浓度)没有特别限制,适合的下限为0.5mol/L以上、优选为0.7mol/L以上、进一步优选为0.9mol/L以上,另外,适合的上限为2.5mol/L以下、优选为2.0mol/L以下、进一步优选为1.5mol/L以下的范围。低于0.5mol/L时,有由于离子传导率降低而使非水电解液电池的循环特性、输出特性降低的倾向,另一方面,超过2.5mol/L时,有由于非水电解液电池用电解液的粘度上升而也使离子传导率降低的倾向,有使非水电解液电池的循环特性、输出特性降低的担心。
将大量的上述溶质一次性溶解于非水溶剂中时,有时由于溶质的溶解热而使非水电解液的温度上升。该液体温度显著上升时,有促进含有氟原子的锂盐的分解而生成氟化氢的担心。氟化氢是导致电池性能劣化的原因,故而不优选。因此,将该溶质溶解于非水溶剂时的液体温度没有特别限定,优选-20~80℃、更优选0~60℃。
1-3.对于非水溶剂
本发明的非水电解液电池用电解液中使用的非水溶剂的种类没有特别限定,可以使用任意的非水溶剂。作为具体例,可列举出:碳酸亚丙酯(以下有时记为“PC”)、碳酸亚乙酯(以下有时记为“EC”)、碳酸亚丁酯等环状碳酸酯;碳酸二乙酯(以下有时记为“DEC”)、碳酸二甲酯(以下有时记为“DMC”)、碳酸甲乙酯(以下有时记为“EMC”)等链状碳酸酯;γ-丁内酯、γ-戊内酯等环状酯;乙酸甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯(以下有时记为“EP”)等链状酯;四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二氧六环等环状醚;二甲氧基乙烷、二乙基醚等链状醚;二甲基亚砜、环丁砜等砜化合物、亚砜化合物等。另外,还可以列举出与非水溶剂的类别不同的离子液体等。另外,本发明中使用的非水溶剂可以单独使用一种,还可以根据用途以任意的组合、比率混合使用两种以上。其中,针对该氧化还原的电化学稳定性及与热、上述溶质的反应相关的化学稳定性的观点出发,特别优选碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯。
例如,作为非水溶剂,含有介电常数高的环状碳酸酯中的1种以上、及液体粘度低的链状碳酸酯或链状酯中的1种以上时,电解液的离子传导率提高,故而优选。具体而言,更优选包含以下组合。
(1)EC和EMC的组合、
(2)EC和DEC的组合、
(3)EC和DMC和EMC的组合、
(4)EC和DEC和EMC的组合、
(5)EC和EMC和EP的组合、
(6)PC和DEC的组合、
(7)PC和EMC的组合、
(8)PC和EP的组合、
(9)PC和DMC和EMC的组合、
(10)PC和DEC和EMC的组合、
(11)PC和DEC和EP的组合、
(12)PC和EC和EMC的组合、
(13)PC和EC和DMC和EMC的组合、
(14)PC和EC和DEC和EMC的组合、
(15)PC和EC和EMC和EP的组合
1-4.对于添加剂
以上是对本发明的非水电解液电池用电解液的基本构成的说明,只要不损害本发明的主旨,本发明的非水电解液电池用电解液中就还可以以任意的比率添加通常使用的添加剂。作为具体例,可列举出:环己基苯、联苯、叔丁基苯、叔戊基苯、氟代苯、碳酸亚乙烯酯(以下有时记为“VC”)、乙烯基碳酸亚乙酯、二氟苯甲醚、氟代碳酸亚乙酯(以下有时记为“FEC”)、1,6-己二异氰酸酯、乙炔基碳酸亚乙酯、反式-二氟代碳酸亚乙酯、丙磺酸内酯、丙烯基磺酸内酯、二甲基碳酸亚乙烯酯、1,3,2-二氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物、4-丙基-1,3,2-二氧硫杂环戊烷-2,2-二氧化物、甲烷二磺酸亚甲酯、1,2-乙二磺酸酐、三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯、琥珀腈、(乙氧基)五氟环三磷腈等具有过充电防止效果、负极覆膜形成效果、正极保护效果的化合物。另外,还可以使用上述溶质(锂盐、钠盐)、上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐(锂盐、钠盐)以外的碱金属盐(其中上述通式[3]~[5]所示的离子络合物除外)作为添加剂。具体而言,可列举出:丙烯酸锂、丙烯酸钠、甲基丙烯酸锂、甲基丙烯酸钠等羧酸盐、甲基硫酸锂、甲基硫酸钠、乙基硫酸锂、乙基硫酸钠等硫酸酯盐等。
另外,如用于被称为锂聚合物电池的非水电解液电池的情况那样,还可以通过凝胶化剂、交联聚合物将非水电解液电池用电解液准固体化来使用。
另外,本发明的非水电解液电池用电解液根据要求特性还可以组合使用多种上述溶质(锂盐、钠盐)、上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐(锂盐、钠盐),使碱金属盐的总计为4种以上。
例如,可认为:含有4种锂盐时,使用六氟磷酸锂、四氟硼酸锂的溶质(以下有时记为“第一溶质”)中的1种且使用LiPF4(C2O4)、LiPF2(C2O4)2、LiP(C2O4)3、LiBF2(C2O4)、LiB(C2O4)2、LiPO2F2、LiN(F2PO)2、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiClO4、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、LiSO3F、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiC(CF3SO2)3、LiPF3(C3F7)3、LiB(CF3)4、LiBF3(C2F5)等溶质(以下有时记为“第二溶质”)中的1种,作为通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐使用上述化合物No.1~18等锂盐中的2种、
使用上述第一溶质中的1种、使用上述第二溶质中的2种、使用上述具有酰亚胺阴离子的锂盐中的1种。
具体而言,如
(1)LiPF6和化合物No.5的锂盐和化合物No.6的锂盐和LiPF2(C2O4)2的组合、
(2)LiPF6和化合物No.1的锂盐和化合物No.15的锂盐和LiPO2F2的组合、
(3)LiPF6和化合物No.1的锂盐和LiPO2F2和LiN(F2PO)2的组合、
(4)LiPF6和化合物No.5的锂盐和LiPF2(C2O4)2和LiPO2F2的组合、那样含有4种锂盐时,抑制低温时的内部电阻上升的效果更大,故而优选。
另外,根据需要还可以进一步组合使用除这些以外的上述添加剂。
进而,还可以将上述碱金属盐的总计设为5种以上。例如,含有5种锂盐时,可认为:使用上述第一溶质中的1种,使用上述第二溶质中的1种,使用上述化合物No.1~18等锂盐中的3种,
使用上述第一溶质中的1种,使用上述第二溶质中的2种,使用上述化合物No.1~18等锂盐中的2种,
使用上述第一溶质中的1种,使用上述第二溶质中的3种、使用上述化合物No.1~18等锂盐中的1种。
具体而言,如
(1)LiPF6和化合物No.5的锂盐和化合物No.6的锂盐和LiPF4(C2O4)和LiPF2(C2O4)2的组合、
(2)LiPF6和化合物No.1的锂盐和LiBF2(C2O4)和LiPO2F2和LiSO3F的组合、
(3)LiPF6和化合物No.1的锂盐和化合物No.6的锂盐和LiN(F2PO)2和LiPO2F2的组合、
(4)LiPF6和化合物No.5的锂盐和LiPF4(C2O4)和LiPF2(C2O4)2和LiPO2F2的组合、
(5)LiPF6和化合物No.5的锂盐和LiBF2(C2O4)和LiPO2F2和LiSO3F的组合、
那样含有5种锂盐时,高温时的气体产生抑制效果增大,故而优选。另外,根据需要还可以进一步组合使用除这些以外的锂盐(上述添加剂)。
2.对于非水电解液电池
接着,对本发明的非水电解液电池的结构进行说明。本发明的非水电解液电池的特征在于使用上述本发明的非水电解液电池用电解液,作为其它构成构件可使用用于通常的非水电解液电池的物质。即,由能够吸藏释放锂的正极和负极、集电体、分隔件、容器等构成。
作为负极材料,没有特别限定,锂电池和锂离子电池的情况,可使用锂金属、锂金属与其它金属的合金、或金属间化合物、各种碳材料(人造石墨、天然石墨等)、金属氧化物、金属氮化物、锡(单体)、锡化合物、硅(单体)、硅化合物、活性炭、导电性聚合物等。
碳材料是指例如易石墨化碳、(002)面的面间隔为0.37nm以上的难石墨化碳(硬碳)、(002)面的面间隔为0.34nm以下的石墨等。更具体而言,有热解碳、焦炭类、玻璃状碳纤维、有机高分子化合物烧结体、活性炭或碳黑类等。其中,焦炭类中包含沥青焦炭、针状焦炭或石油焦炭等。有机高分子化合物烧结体是指以适当的温度对酚醛树脂、呋喃树脂等进行烧成并碳化而成的物质。碳材料伴随吸藏和释放锂的晶体结构的变化非常少,因而可以得到高能量密度的同时可以得到优异的循环特性,故而优选。需要说明的是,碳材料的形状可以是纤维状、球状、粒状或鳞片状的任一种。另外,无定形碳、在表面覆盖有无定形碳的石墨材料由于材料表面与电解液的反应性低,故而更优选。
作为正极材料,没有特别限定,为锂电池和锂离子电池的情况下,例如,可使用LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4等含锂过渡金属复合氧化物;Co、Mn、Ni等过渡金属混合了多种而成的上述含锂过渡金属复合氧化物;将这些含锂过渡金属复合氧化物的一部分过渡金属置换为过渡金属以外的其它金属的物质;被称为橄榄石的LiFePO4、LiCoPO4、LiMnPO4等过渡金属的磷酸化合物;TiO2、V2O5、MoO3等氧化物;TiS2、FeS等硫化物;或聚乙炔、聚对苯撑、聚苯胺和聚吡咯等导电性高分子、活性炭、产生自由基的聚合物、碳材料等。
正极、负极材料中,作为导电材料可加入乙炔黑、科琴黑、碳纤维、石墨,作为粘结材料可加入聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、SBR树脂、聚酰亚胺等,可以通过成型为片状而制成电极片。
作为用于防止正极与负极接触的分隔件,可使用由聚丙烯、聚乙烯、纸和玻璃纤维等制作的无纺布、多孔片。
可由以上各要素组装成硬币形、圆筒形、方形、铝层压片型等形状的非水电解液电池。
另外,非水电解液电池还可以是如以下记载那样的、具备(I)上述的非水电解液、(Ⅱ)正极、(Ⅲ)负极和(Ⅳ)分隔件的非水电解液电池。
上述非水电解液电池如下。
〔(Ⅱ)正极〕
(Ⅱ)正极优选包含至少1种氧化物和/或聚阴离子化合物作为正极活性物质。
[正极活性物质]
非水电解液中的阳离子为锂主体的锂离子二次电池的情况,构成(Ⅱ)正极的正极活性物质只要是能够充放电的各种材料就没有特别限定,例如可列举出如下物质:(A)含有镍、锰、钴中至少1种以上的金属且具有层状结构的锂过渡金属复合氧化物;(B)具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物;(C)含锂橄榄石型磷酸盐和(D)含有具有层状岩盐型结构的锂过量层状过渡金属氧化物中的至少1种。
((A)锂过渡金属复合氧化物)
正极活性物质(A)作为含有镍、锰、钴的至少1种以上的金属,且具有层状结构的锂过渡金属复合氧化物,例如可列举出:锂·钴复合氧化物、锂·镍复合氧化物、锂·镍·钴复合氧化物、锂·镍·钴·铝复合氧化物、锂·钴·锰复合氧化物、锂·镍·锰复合氧化物、锂·镍·锰·钴复合氧化物等。另外,还可以使用将这些锂过渡金属复合氧化物的主体的一部分过渡金属原子用Al、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、B、Ba、Y、Sn等其它元素置换而成的物质。
作为锂·钴复合氧化物、锂·镍复合氧化物的具体例,还可以使用LiCoO2、LiNiO2、添加有Mg、Zr、Al、Ti等不同种元素的钴酸锂(LiCo0.98Mg0.01Zr0.01O2、LiCo0.98Mg0.01Al0.01O2、LiCo0.975Mg0.01Zr0.005Al0.01O2等)、WO2014/034043号公报中记载的表面固着有稀土类化合物的钴酸锂等。另外,还可以使用如日本特开2002-151077号公报等中记载那样、在LiCoO2颗粒粉末的一部分颗粒表面覆盖氧化铝而成的物质。
对于锂·镍·钴复合氧化物、锂·镍·钴·铝复合氧化物,由通式(1-1)表示。
LiaNi1-b-cCobM1 cO2 (1-1)
式(1-1)中,M1是选自由Al、Fe、Mg、Zr、Ti、B组成的组中的至少1种元素,a为0.9≤a≤1.2,b、c满足0.1≤b≤0.3、0≤c≤0.1的条件。
它们例如可以依据日本特开2009-137834号公报等中记载的制造方法等来制备。具体而言,可列举出:LiNi0.8Co0.2O2、LiNi0.85Co0.10Al0.05O2、LiNi0.87Co0.10Al0.03O2、LiNi0.6Co0.3Al0.1O2等。
作为锂·钴·锰复合氧化物、锂·镍·锰复合氧化物的具体例,可列举出:LiNi0.5Mn0.5O2、LiCo0.5Mn0.5O2等。
作为锂·镍·锰·钴复合氧化物,可列举出:通式(1-2)所示的含锂复合氧化物。
LidNieMnfCogM2 hO2 (1-2)
式(1-2)中,M2是选自由Al、Fe、Mg、Zr、Ti、B、Sn组成的组中的至少1个元素,d为0.9≤d≤1.2,e、f、g和h满足e+f+g+h=1、0≤e≤0.7、0≤f≤0.5、0≤g≤0.5和h≥0的条件。
为了提高结构稳定性而使锂二次电池在高温下的安全性提高,锂·镍·锰·钴复合氧化物优选在通式(1-2)所示的范围内含有锰;特别是为了提高锂离子二次电池的充放电效率特性而更优选在通式(1-2)所示的范围内还含有钴。
具体而言,例如可列举出:4.3V以上具有充放电区域的、Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2、Li[Ni0.45Mn0.35Co0.2]O2、Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2、Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2、Li[Ni0.49Mn0.3Co0.2Zr0.01]O2、Li[Ni0.49Mn0.3Co0.2Mg0.01]O2等。
((B)具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物)
作为正极活性物质(B)具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物,例如可列举出:通式(1-3)所示的尖晶石型锂锰复合氧化物。
Lij(Mn2-kM3 k)O4 (1-3)
式(1-3)中,M3是选自Ni、Co、Fe、Mg、Cr、Cu、Al和Ti组成的组中的至少1种金属元素,j为1.05≤j≤1.15,k为0≤k≤0.20。
具体而言,例如可列举出:LiMn2O4、LiMn1.95Al0.05O4、LiMn1.9Al0.1O4、LiMn1.9Ni0.1O4、LiMn1.5Ni0.5O4等。
((C)含锂橄榄石型磷酸盐)
作为正极活性物质(C)含锂橄榄石型磷酸盐,例如可列举出:通式(1-4)所示的物质。
LiFe1-nM4 nPO4 (1-4)
式(1-4)中,M4为选自Co、Ni、Mn、Cu、Zn、Nb、Mg、Al、Ti、W、Zr和Cd中至少1种,n为0≤n≤1。
具体而言,例如可列举出:LiFePO4、LiCoPO4、LiNiPO4、LiMnPO4等,其中优选LiFePO4和/或LiMnPO4。
((D)锂过量层状过渡金属氧化物)
作为正极活性物质(D)具有层状岩盐型结构的锂过量层状过渡金属氧化物,例如可列举出通式(1-5)所示的物质。
xLiM5O2·(1-x)Li2M6O3 (1-5)
式(1-5)中,x为满足0<x<1的数,M5为平均氧化数为3+的至少1种以上金属元素,M6为平均氧化数为4+的至少1种金属元素。式(1-5)中,M5优选为选自3价的Mn、Ni、Co、Fe、V、Cr中的1种金属元素,还可以将平均氧化数用2价和4价的等量的金属得到3价。
另外,式(1-5)中,M6优选为选自Mn、Zr、Ti中的1种以上的金属元素。具体而言,可列举出:0.5[LiNi0.5Mn0.5O2]·0.5[Li2MnO3]、0.5[LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2]·0.5[Li2MnO3]、0.5[LiNi0.375Co0.25Mn0.375O2]·0.5[Li2MnO3]、0.5[LiNi0.375Co0.125Fe0.125Mn0.375O2]·0.5[Li2MnO3]、0.45[LiNi0.375Co0.25Mn0.375O2]·0.10[Li2TiO3]·0.45[Li2MnO3]等。
已知该通式(1-5)所示的正极活性物质(D)以4.4V(Li基准)以上的高电压充电时表现出高容量(例如,美国专利7,135,252号说明书)。
这些正极活性物质可以依据例如日本特开2008-270201号公报、WO2013/118661号公报、日本特开2013-030284号公报等中记载的制造方法等来制备。
作为正极活性物质,只要含有选自上述(A)~(D)中的至少1种作为主要成分即可,作为除此以外包含的物质,例如可列举出:FeS2、TiS2、V2O5、MoO3、MoS2等过渡元素硫属化合物或聚乙炔、聚对苯撑、聚苯胺和聚吡咯等导电性高分子、活性炭、产生自由基的聚合物、碳材料等。
[正极集电体]
(Ⅱ)正极具有正极集电体。作为正极集电体,例如可以使用铝、不锈钢、镍、钛或它们的合金等。
[正极活性物质层]
(Ⅱ)正极例如可在正极集电体的至少一面形成正极活性物质层。正极活性物质层例如由前述的正极活性物质、粘结剂和根据需要的导电剂构成。
作为粘结剂,可列举出:聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、或丁苯橡胶(SBR)树脂等。
作为导电剂,例如可以使用乙炔黑、科琴黑、碳纤维、或石墨(粒状石墨、鳞片状石墨)等碳材料。对于正极,优选使用结晶性低的乙炔黑、科琴黑。
〔(Ⅲ)负极〕
(Ⅲ)负极优选包含至少1种负极活性物质。
[负极活性物质]
非水电解液中的阳离子为锂主体的锂离子二次电池的情况,作为构成(Ⅲ)负极的负极活性物质,可列举出:能够掺杂/脱掺杂锂离子的物质,例如含有选自(E)X射线衍射中的晶格面(002面)的d值为0.340nm以下的碳材料、(F)X射线衍射中的晶格面(002面)的d值超过0.340nm的碳材料、(G)选自Si、Sn、Al中的1种以上金属的氧化物、(H)选自Si、Sn、Al中的1种以上金属或包含这些金属的合金或者这些金属或合金与锂的合金以及(I)锂钛氧化物中的至少1种的物质。这些负极活性物质可以单独使用1种,还可以组合使用2种以上。
((E)X射线衍射中的晶格面(002面)的d值为0.340nm以下的碳材料)
作为负极活性物质(E)X射线衍射中的晶格面(002面)的d值为0.340nm以下的碳材料,例如可列举出:热解碳类、焦炭类(例如,沥青焦炭、针状焦炭、石油焦炭等)、石墨类、有机高分子化合物烧结体(例如,以适当的温度对酚醛树脂、呋喃树脂等进行烧成并碳化而成的物质)、碳纤维、活性炭等,它们还可以是经石墨化的物质。该碳材料是利用X射线衍射法测定的(002)面的面间隔(d002)为0.340nm以下的物质,其中,优选该真密度为1.70g/cm3以上的石墨或具有近似于该性质的高结晶性碳材料。
((F)X射线衍射中的晶格面(002面)的d值超过0.340nm的碳材料)
作为负极活性物质(F)X射线衍射中的晶格面(002面)的d值超过0.340nm的碳材料,可列举出无定形碳,它们是即使以2000℃以上的高温进行热处理也几乎不使层叠秩序发生变化的碳材料。例如可示例出难石墨化碳(硬碳)、以1500℃以下的温度烧成的中间相碳微球(MCMB)、中间相沥青基碳纤维(MCF)等。以Kureha Corporation制的Carbotron(注册商标)P等为其代表的事例。
((G)选自Si、Sn、Al中的1种以上的金属的氧化物)
作为负极活性物质(G)选自Si、Sn、Al中的1种以上的金属的氧化物,可列举出例如氧化硅、氧化锡等能够掺杂/脱掺杂锂离子的物质。
有具有Si的超细颗粒分散在SiO2中而成的结构的SiOx等。使用该材料作为负极活性物质时,与Li反应的Si为超细颗粒而使充放电顺利地进行,另一方面具有前述结构的SiOx颗粒本身的表面积小,因此在制成用于形成负极活性物质层的组合物(糊剂)时的涂料性、对于负极合剂层的集电体的粘接性也良好。
需要说明的是,SiOx伴随充放电的体积变化大,因此通过以特定比例组合使用SiOx和上述负极活性物质(E)的石墨作为负极活性物质,从而能够兼顾高容量化和良好的充放电循环特性。
((H)选自Si、Sn、Al中的1种以上的金属或包含这些金属的合金或者这些金属或合金与锂的合金)
作为负极活性物质(H)选自Si、Sn、Al中的1种以上的金属或包含这些金属的合金或者这些金属或合金与锂的合金,例如可列举出:硅、锡、铝等金属、硅合金、锡合金、铝合金等,这些金属、合金还可以使用伴随充放电而与锂合金化的材料。
作为这些优选的具体例,可列举出:WO2004/100293号公报、日本特开2008-016424号等中记载的、例如硅(Si)、锡(Sn)等金属单体(例如,粉末状的物质)、该金属合金、含有该金属的化合物、该金属中包含锡(Sn)和钴(Co)的合金等。作为电极使用该金属时,能够表示出高的充电容量,且伴随充放电的体积的膨胀·收缩相对较少,故而优选。另外,对于这些金属,已知将其用于锂离子二次电池的负极时,在充电时与Li合金化,因此表现出高的充电容量,在这方面也优选。
进而,例如还可以使用WO2004/042851号、WO2007/083155号等公报中记载的、由亚微米直径的硅的立柱形成的负极活性物质、包含由硅构成的纤维的负极活性物质等。
((I)锂钛氧化物)
作为负极活性物质(I)锂钛氧化物,例如可以列举出具有尖晶石结构的钛酸锂、具有斜方锰矿结构的钛酸锂等。
作为具有尖晶石结构的钛酸锂,例如可以列举出Li4+αTi5O12(α由于充放电反应而在0≤α≤3的范围内发生变化)。另外,作为具有斜方锰矿结构的钛酸锂,例如可以列举出Li2+βTi3O7(β由于充放电反应而在0≤β≤3的范围内发生变化)。这些负极活性物质可以依据例如日本特开2007-018883号公报、日本特开2009-176752号公报等中记载的制造方法等来制备。
例如,非水电解液中的阳离子为钠主体的钠离子二次电池的情况,可使用硬碳、TiO2、V2O5、MoO3等氧化物等作为负极活性物质。例如,非水电解液中的阳离子为钠主体的钠离子二次电池的情况,作为正极活性物质可使用:NaFeO2、NaCrO2、NaNiO2、NaMnO2、NaCoO2等含钠过渡金属复合氧化物;这些含钠过渡金属复合氧化物的混合Fe、Cr、Ni、Mn、Co等多种的过渡金属而成的物质;这些含钠过渡金属复合氧化物的一部分过渡金属置换为其它过渡金属以外的金属而成的物质;Na2FeP2O7、NaCo3(PO4)2P2O7等过渡金属的磷酸化合物;TiS2、FeS2等硫化物;或聚乙炔、聚对苯撑、聚苯胺和聚吡咯等导电性高分子;活性炭;产生自由基的聚合物;碳材料等。
[负极集电体]
(Ⅲ)负极具有负极集电体。作为负极集电体,可以使用例如铜、铝、不锈钢、镍、钛或它们的合金等。
[负极活性物质层]
(Ⅲ)负极例如在负极集电体的至少一面形成负极活性物质层。负极活性物质层例如由前述负极活性物质、粘结剂和根据需要的导电剂构成。
作为粘结剂,可列举出:聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、或丁苯橡胶(SBR)树脂等。
作为导电剂,例如可以使用乙炔黑、科琴黑、碳纤维、或石墨(粒状石墨、鳞片状石墨)等碳材料。
〔电极((Ⅱ)正极和(Ⅲ)负极)的制造方法〕
电极例如可以通过如下方式得到,以规定的配混量将活性物质、粘结剂和根据需要的导电剂分散混炼在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、水等溶剂中,将得到的糊剂涂布于集电体,进行干燥而形成活性物质层。得到的电极优选利用辊压等的方法进行压缩而调节为适当密度的电极。
〔(Ⅳ)分隔件〕
上述非水电解液电池具备(Ⅳ)分隔件。作为用于防止(Ⅱ)正极与(Ⅲ)负极接触的分隔件,可使用由聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃、纤维素、纸、或玻璃纤维等制作的无纺布、多孔片。为了使电解液渗入而容易透过离子,这些薄膜优选经微多孔化。
作为聚烯烃分隔件,例如可列举出:使多孔性聚烯烃薄膜等微多孔性高分子薄膜这样的正极与负极电绝缘且能透过锂离子的膜。作为多孔性聚烯烃薄膜的具体例,例如还可以单独使用多孔性聚乙烯薄膜、或使用重叠多孔性聚乙烯薄膜和多孔性聚丙烯薄膜而制成多层薄膜。另外,可列举出多孔性的聚乙烯薄膜与聚丙烯薄膜的复合化而成的薄膜等。
〔外壳体〕
在构成非水电解液电池时,作为非水电解液电池的外壳体,例如可以使用硬币型、圆筒型、方型等金属罐;层压外壳体。作为金属罐材料,例如可列举出:实施了镀镍的钢铁板、不锈钢板、实施了镀镍的不锈钢板、铝或其合金、镍、钛等。
作为层压外壳体,例如可以使用铝层压薄膜;SUS制层压薄膜;涂布有氧化硅的聚丙烯、聚乙烯等的层压薄膜等。
本实施方式所涉及的非水电解液电池的构成没有特别限制,例如可以制成如下构成:在外壳体中内包有有正极与负极相对配置而成的电极元件、及非水电解液的构成。非水电解液电池的形状没有特别限定,可由以上各要素组装硬币状、圆筒状、方形、或铝层压片型等形状的电化学装置。
实施例
以下利用实施例对本发明进行具体地说明,但本发明不限定于这些实施例。
[实施例1-1]
将非水电解液的制备条件示于表1、将使用了该电解液的电池的评价结果示于表2。需要说明的是,表2中的电池的-30℃内部电阻特性和气体产生量的值分别为:将使用电解液No.A-35制作的层压电池的充放电循环试验后的内部电阻、和伴随循环试验的气体产生量设为100时的相对值。
作为非水溶剂使用碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯的体积比3:3:4的混合溶剂,在该溶剂中以使作为溶质的LiPF6成为1.0mol/L的浓度的方式、以相对于非水溶剂、溶质和具有酰亚胺阴离子的盐的总量成为1.0质量%的浓度的方式溶解作为上述具有酰亚胺阴离子的盐的化合物No.1的锂盐(作为溶解在电解液中之前的原料的该具有酰亚胺阴离子的盐中的Cl含量为50质量ppm),从而制备了非水电解液电池用电解液No.A-1。上述制备边将液体温度维持在20~30℃的范围边进行。需要说明的是,电解液中的、通式[2]~[5]所示的化合物总量的浓度低于5质量ppm,游离酸浓度为45质量ppm。
使用上述电解液并将LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作为正极材料、将石墨作为负极材料制作了电池,实际评价了电池的循环特性、内部电阻特性。试验用电池按以下方式制作。
在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉末90质量%中混合作为粘结剂的5质量%的聚偏氟乙烯(以下记为“PVDF”)、作为导电材料的乙炔黑5质量%,进而添加N-甲基吡咯烷酮,制成糊剂状。将该糊剂涂布于铝箔上并进行干燥,制得试验用正极体。
另外,在石墨粉末90质量%中混合作为粘结剂的10质量%的PVDF,进而添加N-甲基吡咯烷酮,制成浆料状。将该浆料涂布于铜箔上并在120℃下干燥12小时,制得试验用负极体。
然后,将聚乙烯制分隔件浸渍在电解液中并组装了铝层压外壳的50mAh电池。
[内部电阻特性(-30℃)评价]
使用上述电池,实施了在70℃的环境温度下的充放电试验。充电、放电均以电流密度3.5mA/cm2进行,充电达到4.3V后,将4.3V维持1小时,放电进行至3.0V,重复充放电循环。此外,以25℃的环境温度将循环300次后的电池以电流密度0.35mA/cm2充电至4.3V,然后在-30℃的环境温度下测定了电池的内部电阻。
[气体产生量评价]
在上述70℃下的循环试验前后,利用使用了硅油的浮力法估计了电池容量的增大量,由此评价了气体产生量。
[表1]
*电解液No.A-44、A-45为质量%
[实施例1-2~1-34]
依据表1所示的非水电解液的制备条件,除此以外按照与实施例1-1同样的步骤制备非水电解液No.A-2~A-34,同样地进行评价。将使用了该电解液的电池的评价结果示于表2。需要说明的是,实施例中使用的具有酰亚胺阴离子的盐中的Cl含量均为200质量ppm以下。另外,实施例中使用的电解液中的游离酸浓度均为100质量ppm以下。需要说明的是,表2中的电池的-30℃内部电阻特性和气体产生量的值分别为;将使用电解液No.A-35制作的层压电池的循环后的内部电阻、和伴随循环试验的气体产生量设为100时的相对值。
[比较例1-1~1-3、参考例1-1、1-2]
依据表1所示的非水电解液的制备条件,除此以外按照与实施例1-1同样的步骤制备非水电解液No.A-35~A-37、A-44和A-45,同样地进行评价。需要说明的是,比较例1-1~1-3分别是不含有具有酰亚胺阴离子的盐、不含有溶质的电解液的实验例。参考例1-1是涉及含有通式[2]所示的化合物的电解液的试验例;另外,参考例1-2是涉及含有通式[5]所示的化合物的电解液的实验例。将使用了该电解液的电池的评价结果示于表2。需要说明的是,表2中的电池的-30℃内部电阻特性和气体产生量的值分别为:将使用电解液No.A-35制作的层压电池的循环后的内部电阻、和伴随循环试验的气体产生量设为100时的相对值。
[表2]
(*将比较例1-1的值设为100时的相对值)
[比较例1-4、1-5]
依据表1所示的非水电解液的制备条件,除此以外按照与实施例1-1同样的步骤制备非水电解液No.A-38和A-39,同样地进行评价。需要说明的是,比较例1-4、1-5是作为具有酰亚胺阴离子的盐分别使用了下述化合物No.19、No.20的锂盐的电解液的实验例。需要说明的是,比较例1-4、1-5中使用的具有酰亚胺阴离子的盐中的Cl含量分别90质量ppm、20质量ppm。另外,比较例1-4、1-5中使用的电解液中的游离酸浓度分别42质量ppm、40质量ppm。将使用了该电解液的电池的评价结果示于表3。需要说明的是,表3中的电池的-30℃内部电阻特性和气体产生量的值分别为:将使用电解液No.A-35(比较例1-1)制作的层压电池的循环后的内部电阻、和伴随循环试验的气体产生量设为100时的相对值。
[表3]
(*将比较例1-1的值设为100时的相对值)
[比较例1-6]
依据表1所示的非水电解液的制备条件,除此以外按照与实施例1-1同样的步骤制备非水电解液No.A-40,同样地进行评价。需要说明的是,比较例1-6是作为具有酰亚胺阴离子的盐使用了下述化合物No.21的锂盐的电解液的实验例。需要说明的是,比较例1-6中使用的具有酰亚胺阴离子的盐中的Cl含量为5质量ppm。另外,比较例1-6中使用的电解液中的游离酸浓度为37质量ppm。将使用了该电解液的电池的评价结果示于表4。需要说明的是,表4中的电池的-30℃内部电阻特性和气体产生量的值分别为:将使用电解液No.A-35(比较例1-1)制作的层压电池的循环后的内部电阻、和伴随循环试验的气体产生量设为100时的相对值。
化合物No.21
[表4]
(*将比较例1-1的值设为100时的相对值)
[比较例1-7]
依据表1所示的非水电解液的制备条件,除此以外按照与实施例1-1同样的步骤制备非水电解液No.A-41,同样地进行评价。需要说明的是,比较例1-7是作为具有酰亚胺阴离子的盐使用了下述化合物No.22的锂盐的电解液的实验例。需要说明的是,比较例1-7中使用的具有酰亚胺阴离子的盐中的Cl含量为60质量ppm。另外,比较例1-7中使用的电解液中的游离酸浓度为46质量ppm。将使用了该电解液的电池的评价结果示于表5。需要说明的是,表5中的电池的-30℃内部电阻特性和气体产生量的值分别为:将使用电解液No.A-35(比较例1-1)制作的层压电池的循环后的内部电阻、和伴随循环试验的气体产生量设为100时的相对值。
化合物No.22
[表5]
(*将比较例1-1的值设为100时的相对值)
[比较例1-8]
依据表1所示的非水电解液的制备条件,除此以外按照与实施例1-1同样的步骤制备非水电解液No.A-42,同样地进行评价。需要说明的是,比较例1-8是作为具有酰亚胺阴离子的盐使用了下述化合物No.23的锂盐的电解液的实验例。需要说明的是,比较例1-8中使用的具有酰亚胺阴离子的盐中的Cl含量为110质量ppm。另外,比较例1-8中使用的电解液中的游离酸浓度为36质量ppm。将使用了该电解液的电池的评价结果示于表6。需要说明的是,表6中的电池的-30℃内部电阻特性和气体产生量的值分别为:将使用电解液No.A-35(比较例1-1)制作的层压电池的循环后的内部电阻、和伴随循环试验的气体产生量设为100时的相对值。
化合物No.23
[表6]
(*将比较例1-1的值设为100时的相对值)
[比较例1-9]
依据表1所示的非水电解液的制备条件,除此以外按照与实施例1-1同样的步骤制备非水电解液No.A-43,同样地进行评价。需要说明的是,比较例1-9是作为具有酰亚胺阴离子的盐使用了下述化合物No.24的锂盐的电解液的实验例。需要说明的是,比较例1-9中使用的具有酰亚胺阴离子的盐中的Cl含量为20质量ppm。另外,比较例1-9中使用的电解液中的游离酸浓度为39质量ppm。将使用了该电解液的电池的评价结果示于表7。需要说明的是,表7中的电池的-30℃内部电阻特性和气体产生量的值分别为:将使用电解液No.A-35(比较例1-1)制作的层压电池的循环后的内部电阻、和伴随循环试验的气体产生量分别设为100时的相对值。
化合物No.24
[表7]
(*将比较例1-1的值设为100时的相对值)
若比较表2的结果,则含有六氟磷酸盐和/或四氟硼酸盐,含有上述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐的情况,显示出良好的内部电阻特性,进而抑制了循环后的气体产生量。不包含本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的情况(比较例1-1、1-2)、仅含有本发明的具有酰亚胺阴离子的盐而不包含六氟磷酸盐和/或四氟硼酸盐的情况(比较例1-3),内部电阻较高、气体产生量也较多。相对于此,同时含有本发明的具有酰亚胺阴离子的盐和六氟磷酸盐和/或四氟硼酸盐的情况,显示出良好的内部电阻特性和气体产生量抑制效果。
另外,由表3~表7的结果可知,若比较具有有同样的取代基的酰亚胺阴离子的盐,使用了仅含有磷原子或仅含有硫原子的具有酰亚胺阴离子的盐的情况(比较例1-4~1-7、1-9)、使用了不同时包含P-F键、S-F键的具有酰亚胺阴离子的盐的情况(比较例1-6、1-8、1-9),内部电阻较高、气体产生量也较多。相对于此,含有本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的情况,显示出良好的内部电阻特性和气体产生量抑制效果。
[实施例2-1~2-47、比较例2-1~2-30]<添加了其它溶质、添加剂时的实验例1>
依据表8所示的非水电解液的制备条件,除此以外按照与实施例1-1同样的步骤制备非水电解液No.B-1~B-77,同样地进行评价。需要说明的是,各电解液为作为溶质含有1.0mol/L的LiPF6,电解液中的、通式[2]~[5]所示的化合物的总量的浓度低于5质量ppm。另外,实施例中使用的电解液中的游离酸浓度全部为120质量ppm以下。
使用了该电解液的电池的评价结果示于表9。需要说明的是,表9中的电池的-30℃内部电阻特性和气体产生量的值分别是:将使用不包含本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的电解液制作的层压电池的、循环后的内部电阻和伴随循环试验的气体产生量分别设为100时的相对值。
[表8]
[表9]
*实施例2-1~2-6、比较例2-1、2-2中,将比较例2-1的值设为100时的相对值
实施例2-7、2-8、比较例2-3中,将比较例2-3的值设为100时的相对值
实施例2-9~2-10、比较例2-4中,将比较例2-4的值设为100时的相对值
实施例2-11~2-12、比较例2-5中,将比较例2-5的值设为100时的相对值
实施例2-13~2-14、比较例2-6中,将比较例2-6的值设为100时的相对值
实施例2-15~2-16、比较例2-7、2-8中,将比较例2-8的值设为100时的相对值
实施例2-17~2-18、比较例2-9中,将比较例2-9的值设为100时的相对值
实施例2-19~2-20、比较例2-10中,将比较例2-10的值设为100时的相对值
实施例2-21~2-22、比较例2-11中,将比较例2-11的值设为100时的相对值
实施例2-23~2-24、比较例2-12中,将比较例2-12的值设为100时的相对值
实施例2-25~2-26、比较例2-13中,将比较例2-13的值设为100时的相对值
实施例2-27~2-28、比较例2-14中,将比较例2-14的值设为100时的相对值
实施例2-29~2-30、比较例2-15、2-16中,将比较例2-16的值设为100时的相对值
实施例2-31~2-32、比较例2-17中,将比较例2-17的值设为100时的相对值
实施例2-33~2-34、比较例2-18中,将比较例2-18的值设为100时的相对值
实施例2-35~2-36、比较例2-19中,将比较例2-19的值设为100时的相对值
实施例2-37、比较例2-20中,将比较例2-20的值设为100时的相对值
实施例2-38、比较例2-21中,将比较例2-21的值设为100时的相对值
实施例2-39、比较例2-22中,将比较例2-22的值设为100时的相对值
实施例2-40、比较例2-23中,将比较例2-23的值设为100时的相对值
实施例2-41、比较例2-24中,将比较例2-24的值设为100时的相对值
实施例2-42、比较例2-25中,将比较例2-25的值设为100时的相对值
实施例2-43、比较例2-26中,将比较例2-26的值设为100时的相对值
实施例2-44、比较例2-27中,将比较例2-27的值设为100时的相对值
实施例2-45、比较例2-28中,将比较例2-28的值设为100时的相对值
实施例2-46、比较例2-29中,将比较例2-29的值设为100时的相对值
实施例2-47、比较例2-30中,将比较例2-30的值设为100时的相对值
如上所述,确认了:电解液中除了LiPF6之外还含有该其它溶质、添加剂的任意实施例中,使用了本发明的非水电解液电池用电解液的层压电池的内部电阻特性、气体产生量与各自对应的比较例相比均优异。因此,通过使用本发明的非水电解液电池用电解液,从而不依赖于该其它溶质、添加剂的种类而可以得到显示出优异的内部电阻特性、气体产生量抑制效果的非水电解液电池。
[实施例3-1~3-4、比较例3-1~3-4]<变更了负极体时的实验例>
对于如表10所示变更了实施例1-1中使用的负极体和电解液的构成的电池,与实施例1-1同样地进行评价。需要说明的是,负极活性物质为Li4Ti5O12的负极体如下制作:通过在Li4Ti5O12粉末90质量%中混合作为粘结剂的5质量%的PVDF、作为导电剂的乙炔黑5质量%,进而添加N-甲基吡咯烷酮,将得到的糊剂涂布于铜箔并进行干燥而制作;电池评价时的充电终止电压为2.7V、放电终止电压为1.5V。需要说明的是,实施例3-1~3-4和比较例3-1~3-4中,电池的内部电阻特性和气体产生量的值分别是:将使用不包含本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的电解液制作的层压电池的、循环后的内部电阻和伴随循环试验的气体产生量分别设为100时的相对值。
[实施例4-1~4-5、比较例4-1~4-5]<变更了负极体时的实验例>
对于如表10所示变更了实施例1-1中使用的负极体和电解液的构成的电池,与实施例1-1同样地进行评价。需要说明的是,负极活性物质为石墨(含硅)的负极体如下制作:通过在石墨粉末80质量%中混合硅粉末10质量%、作为粘结剂的10质量%的PVDF,进而添加N-甲基吡咯烷酮,将得到的糊剂涂布于铜箔上并进行干燥而制作;电池评价时的充电终止电压和放电终止电压与实施例1-1同样。需要说明的是,实施例4-1~4-5和比较例4-1~4-5中,电池的内部电阻特性和气体产生量的值分别是:将使用不包含本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的电解液制作的层压电池的、循环后的内部电阻和伴随循环试验的气体产生量分别设为100时的相对值。
[实施例5-1~5-4、比较例5-1~5-4]<变更了负极体时的实验例>
对于如表10所示变更了实施例1-1中使用的负极体和电解液的构成的电池,与实施例1-1同样地进行评价。需要说明的是,负极活性物质为硬碳的负极体如下制作:通过在硬碳90质量%中混合作为粘结剂的5质量%的PVDF、作为导电剂的乙炔黑5质量%,进而添加N-甲基吡咯烷酮,将得到的糊剂涂布于铜箔上并进行干燥而制作,电池评价时的充电终止电压为4.2V、放电终止电压为2.2V。需要说明的是,实施例5-1~5-4和比较例5-1~5-4中,电池的内部电阻特性和气体产生量的值分别是:将使用不包含本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的电解液制作的层压电池的、循环后的内部电阻和伴随循环试验的气体产生量分别设为100时的相对值。
[表10]
*实施例3-1、3-2、比较例3-1、3-2中,将比较例3-1的值设为100时的相对值
实施例3-3、3-4、比较例3-3、3-4中,将比较例3-3的值设为100时的相对值
实施例4-1~4-3、比较例4-1~4-3中,将比较例4-1的值设为100时的相对值
实施例4-4、4-5、比较例4-4、4-5中,将比较例4-4的值设为100时的相对值
实施例5-1、5-2、比较例5-1、5-2中,将比较例5-1的值设为100时的相对值
实施例5-3、5-4、比较例5-3、5-4中,将比较例5-3的值设为100时的相对值
[实施例6-1~6-4、比较例6-1~6-4]<变更了正极体时的实验例>
对于如表11所示变更了实施例1-1中使用的正极体和电解液的构成的电池,与实施例1-1同样地进行评价。需要说明的是,正极活性物质为LiCoO2的正极体如下制作:通过在LiCoO2粉末90质量%中混合作为粘结剂的5质量%的PVDF、作为导电材料的乙炔黑5质量%,进而添加N-甲基吡咯烷酮,将得到的糊剂涂布于铝箔上并进行干燥而制作。电池评价时的充电终止电压为4.2V、放电终止电压为3.0V。需要说明的是,实施例6-1~6-4和比较例6-1~6-4中,电池的内部电阻特性和气体产生量的值分别是:将使用不包含本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的电解液制作的层压电池的、循环后的内部电阻和伴随循环试验的气体产生量分别设为100时的相对值。
[实施例7-1~7-4、比较例7-1~7-4]<变更了正极体时的实验例>
对于如表11所示变更了实施例1-1中使用的正极体和电解液的构成的电池,与实施例1-1同样地进行评价。需要说明的是,正极活性物质为LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的正极体如下制作:通过在LiNi0.8Co0.15Al0.05O2粉末90质量%中混合作为粘结剂的5质量%的PVDF、作为导电材料的乙炔黑5质量%,进而添加N-甲基吡咯烷酮,将得到的糊剂涂布于铝箔上并进行干燥而制作。电池评价时的充电终止电压为4.2V、放电终止电压为3.0V。需要说明的是,实施例7-1~7-4和比较例7-1~7-4中,电池的内部电阻特性和气体产生量的值分别是:将使用不包含本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的电解液制作的层压电池的、循环后的内部电阻和将伴随循环试验的气体产生量分别设为100时的相对值。
[实施例8-1~8-4、比较例8-1~8-4]<变更了正极体时的实验例>
对于如表11所示变更了实施例1-1中使用的正极体和电解液的构成的电池,与实施例1-1同样地进行评价。需要说明的是,正极活性物质为LiMn2O4的正极体如下制作:通过在LiMn2O4粉末90质量%中混合作为粘结剂的5质量%的PVDF、作为导电材料的乙炔黑5质量%,进而添加N-甲基吡咯烷酮,将得到的糊剂涂布于铝箔上并进行干燥而制作。电池评价时的充电终止电压为4.2V、放电终止电压为3.0V。需要说明的是,实施例8-1~8-4和比较例8-1~8-4中,电池的内部电阻特性和气体产生量的值分别是:将使用不包含本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的电解液制作的层压电池的、循环后的内部电阻和伴随循环试验的气体产生量分别设为100时的相对值。
[实施例9-1~9-4、比较例9-1~9-4]<变更了正极体时的实验例>
对于如表11所示变更了实施例1-1中使用的正极体和电解液的构成的电池,与实施例1-1同样地进行评价。需要说明的是,正极活性物质为LiFePO4的正极体如下制作:通过在用无定形碳覆盖的LiFePO4粉末90质量%中混合作为粘结剂的5质量%的PVDF、作为导电材料的乙炔黑5质量%,进而添加N-甲基吡咯烷酮,将得到的糊剂涂布于铝箔上并进行干燥而制作。电池评价时的充电终止电压为4.1V、放电终止电压为2.5V。需要说明的是,实施例9-1~9-4和比较例9-1~9-4中,电池的内部电阻特性和气体产生量的值分别是:将使用不包含本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的电解液制作的层压电池的、循环后的内部电阻和伴随循环试验的气体产生量分别设为100时的相对值。
[表11]
*实施例6-1、6-2、比较例6-1、6-2中,将比较例6-1的值设为100时的相对值
实施例6-3、6-4、比较例6-3、6-4中,将比较例6-3的值设为100时的相对值
实施例7-1、7-2、比较例7-1、7-2中,将比较例7-1的值设为100时的相对值
实施例7-3、7-4、比较例7-3、7-4中,将比较例7-3的值设为100时的相对值
实施例8-1、8-2、比较例8-1、8-2中,将比较例8-1的值设为100时的相对值
实施例8-3、8-4、比较例8-3、8-4中,将比较例8-3的值设为100时的相对值
实施例9-1、9-2、比较例9-1、9-2中,将比较例9-1的值设为100时的相对值
实施例9-3、9-4、比较例9-3、9-4中,将比较例9-3的值设为100时的相对值
如上所述,确认了作为负极活性物质,使用了Li4Ti5O12、石墨(含硅)、硬碳的任意实施例中,使用了本发明的非水电解液电池用电解液的层压电池的内部电阻特性、气体产生量与各自对应的比较例相比优异。因此,通过使用本发明的非水电解液电池用电解液,从而不依赖于负极活性物质的种类而可以得到显示出优异的内部电阻特性、气体产生量抑制效果的非水电解液电池。
另外,如上所述,确认了作为正极活性物质,使用了LiCoO2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、LiMn2O4、LiFePO4的任意实施例中,使用了本发明的非水电解液电池用电解液的层压电池的内部电阻特性、气体产生量与各自对应的比较例相比均优异。因此,通过使用本发明的非水电解液电池用电解液,从而不依赖于正极活性物质的种类而可以得到显示出优异的内部电阻特性、气体产生量抑制效果的非水电解液电池。
[实施例10-1]
作为非水溶剂使用碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯的体积比2:2:6的混合溶剂,在该溶剂中、以使作为溶质的NaPF6成为1.0mol/L的浓度的方式、以相对于非水溶剂、溶质和具有酰亚胺阴离子的盐的总量成为1.0质量%的浓度的方式溶解作为上述具有酰亚胺阴离子的盐的化合物No.1的钠盐(溶解在电解液中之前的原料的该具有酰亚胺阴离子的盐中的Cl含量为10质量ppm),如表12所示制备了非水电解液电池用电解液。需要说明的是,电解液中的游离酸浓度为12质量ppm。上述制备边将液体温度维持在25℃边进行。
使用该电解液并将NaFe0.5Co0.5O2作为正极材料、将硬碳作为负极材料,除此以外与实施例1-1同样地进行电池的制作,与实施例1-1同样地实施了电池的评价。需要说明的是,对于正极活性物质为NaFe0.5Co0.5O2的正极体,在NaFe0.5Co0.5O2粉末90质量%中混合作为粘结剂的5质量%的PVDF、作为导电材料的乙炔黑5质量%,进而添加N-甲基吡咯烷酮,将得到的糊剂涂布于铝箔上并进行干燥而制作,电池评价时的充电终止电压为3.8V、放电终止电压为1.5V。评价结果示于表13。
[实施例10-2~10-18、比较例10-1~10-9]
如表12所示改变了溶质的种类和浓度以及具有酰亚胺阴离子的盐的种类和浓度,除此以外与实施例10-1同样地制备非水电解液电池用电解液,制作了电池,实施了电池的评价。需要说明的是,实施例中使用的电解液中的游离酸浓度均为50质量ppm以下。评价结果示于表13。需要说明的是,实施例10-1~10-18和比较例10-1~10-9中,电池的内部电阻特性和气体产生量的值分别是:将使用不包含本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的电解液制作的层压电池的、循环后的内部电阻和伴随循环试验的气体产生量分别设为100时的相对值。
[表12]
[表13]
*实施例10-1~10-6、比较例10-1~10-3中,将比较例10-1的值设为100时的相对值
实施例10-7~10-12、比较例10-4、10-5中,将比较例10-4的值设为100时的相对值
实施例10-13、10-14、比较例10-6中,将比较例10-6的值设为100时的相对值
实施例10-15、10-16、比较例10-7中,将比较例10-7的值设为100时的相对值
实施例10-17、10-18、比较例10-8、10-9中,将比较例10-8的值设为100时的相对值
由表13的结果,对于钠离子电池而言,在电解液中添加了本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的实施例与未添加该盐的比较例相比,确认了良好的内部电阻特性和气体产生量抑制效果。
不包含本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的情况(比较例10-1、10-4、10-6、10-7、10-8)、使用了仅含有磷原子或仅含有硫原子的具有酰亚胺阴离子的盐的情况(比较例10-2、10-3、10-5、10-9),内部电阻较高、气体产生量也较多。相对于此,同时含有本发明的具有酰亚胺阴离子的盐和六氟磷酸盐的情况,确认了良好的内部电阻特性和气体产生量抑制效果。
另外,在电解液中除了NaPF6之外还含有该其它溶质、添加剂的任意实施例中,添加了本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的实施例中与未添加本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的比较例相比,确认了内部电阻特性和气体产生量抑制效果提高,可以得到同样的效果。
[实施例11-1~11-21、比较例11-1~11-19]<添加了其它溶质、添加剂时的实验例2>
依据表14所示的非水电解液的制备条件,除此以外按照与实施例1-1同样的步骤制备非水电解液No.D-1~D-40,同样地进行评价。需要说明的是,各电解液为作为溶质含有1.0mol/L的LiPF6,电解液中的、通式[2]~[5]所示的化合物的总量的浓度低于5质量ppm。另外,实施例中使用的电解液中的游离酸浓度均为120质量ppm以下。需要说明的是,正极活性物质为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的正极体如下制作:通过在LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2粉末90质量%中混合作为粘结剂的5质量%的PVDF、作为导电材料的乙炔黑5质量%,进而添加N-甲基吡咯烷酮,将得到的糊剂涂布于铝箔上并进行干燥而制作。电池评价时的充电终止电压为4.35V、放电终止电压为3.0V。另外,正极活性物质为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2+LiMn2O4的正极体如下制作:通过混合LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2粉末60质量%和LiMn2O4粉末30质量%,混合作为粘结剂的5质量%的PVDF、作为导电材料的乙炔黑5质量%,进而添加N-甲基吡咯烷酮,将得到的糊剂涂布于铝箔上并进行干燥而制作。电池评价时的充电终止电压为4.2V、放电终止电压为3.0V。
将使用了上述电解液、电极的电池的评价结果示于表15。需要说明的是,表15中的电池的-30℃内部电阻特性和气体产生量的值分别是:将使用不包含本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的电解液制作的层压电池的、循环后的内部电阻、和伴随循环试验的气体产生量分别设为100时的相对值。
[表14]
[表15]
(*实施例11-1~11-14是分别将比较例11-1~11-14的值设为100时的相对值、
实施例11-15是将比较例11-1的值设为100时的相对值、
实施例11-16是将比较例11-2的值设为100时的相对值、
实施例11-17是将比较例11-15的值设为100时的相对值、
实施例11-18是将比较例11-16的值设为100时的相对值、
实施例11-19是将比较例11-17的值设为100时的相对值、
实施例11-20是将比较例11-18的值设为100时的相对值、
实施例11-21是将比较例11-19的值设为100时的相对值)
如上所述,在电解液中除了LiPF6之外还含有该其它溶质、添加剂,将锂盐的总计设为3种至4种以上的任意的实施例中,确认了使用了本发明的非水电解液电池用电解液的层压电池的内部电阻特性、气体产生量与各自对应的比较例相比优异。因此,通过使用本发明的非水电解液电池用电解液,从而不依赖于该其它溶质、添加剂的种类而可以得到显示出优异的内部电阻特性、气体产生量抑制效果的非水电解液电池。
[实施例12-1~12-6、比较例12-1~12-6]<使用了不同非水溶剂时的实验例>
溶质和非水溶剂的基本组成等依据表16所示的制备条件,除此以外按照与实施例1-1同样的步骤制备非水电解液No.E-1~E-12,同样地进行评价。需要说明的是,各电解液中的、通式[2]~[5]所示的化合物的总量的浓度低于5质量ppm。另外,实施例中使用的电解液中的游离酸浓度均为120质量ppm以下。将使用了该电解液的电池的评价结果示于表17。需要说明的是,表17中的电池的-30℃内部电阻特性和气体产生量的值分别是:将使用不包含本发明的具有酰亚胺阴离子的盐的电解液制作的层压电池的、循环后的内部电阻和伴随循环试验的气体产生量分别设为100时的相对值。
[表16]
[表17]
(*实施例12-1~12-6是分别将比较例12-1~12-6的值设为100时的相对值)
如上所述,确认了即使使用不同种类的非水溶剂,使用了本发明的非水电解液电池用电解液的层压电池的内部电阻特性、气体产生量与各自对应的比较例相比也优异。因此,通过使用本发明的非水电解液电池用电解液,从而不依赖于非水溶剂的种类而可以得到表现出优异的内部电阻特性、气体产生量抑制效果的非水电解液电池。
表18示出作为电解液使用电解液No.A-1、A-15、A-35,变更了各正极体、各负极体时的结果。
[表18]
*实施例3-1、3-2是将比较例3-1的值设为100时的相对值
*实施例1-1、1-15是将比较例1-1的值设为100时的相对值
*实施例5-1、5-2是将比较例5-1的值设为100时的相对值
*实施例8-1、8-2是将比较例8-1的值设为100时的相对值
*实施例9-1、9-2是将比较例9-1的值设为100时的相对值
<通过负极体带来的效果的比较>
与作为负极活性物质使用了负极电位高的Li4Ti5O12的实施例3-1、3-2相比,使用了负极电位低的负极活性物质的实施例1-1、1-15、实施例5-1、5-2的各自的结果表明,使用了本发明的非水电解液电池用电解液的非水电解液电池在使用了负极电位低于1.5V(Li/Li+)的负极活性物质的非水电解液电池中,可以得到更优异的内部电阻特性、气体产生量抑制效果。
<通过正极体带来的效果的比较>
与作为正极活性物质使用了尖晶石结构的LiMn2O4的实施例8-1、8-2、使用了作为橄榄石型结构的LiFePO4的实施例9-1、9-2相比,由使用了作为层状岩盐型结构的活性物质的实施例1-1、1-15的结果示出,使用了本发明的非水电解液电池用电解液的非水电解液电池在使用了层状岩盐型结构的正极活性物质的非水电解液电池中,可以得到更优异的内部电阻特性、气体产生量抑制效果。
Claims (18)
1.一种非水电解液电池用电解液,其特征在于,其包含:
非水溶剂、
作为溶质的至少六氟磷酸盐和/或四氟硼酸盐、和
至少1种的下述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐,
所述非水电解液电池用电解液不含有下述通式[2]所示的硅烷化合物和下述通式[3]、[4]和[5]中任意者所示的离子络合物,以0.5mol/L以上的量含有所述溶质,
通式[1]中,
R1、R2和R3各自相互独立地为氟原子;或者选自碳数为1~10的直链或支链状的烷基、碳数为1~10的直链或支链状的烷氧基、碳数为2~10的烯基、碳数为2~10的烯氧基、碳数为2~10的炔基、碳数为2~10的炔氧基、碳数为3~10的环烷基、碳数为3~10的环烷氧基、碳数为3~10的环烯基、碳数为3~10的环烯氧基、碳数为6~10的芳基和碳数为6~10的芳氧基中的有机基团,该有机基团中任选还存在氟原子、氧原子或不饱和键,其中,R1、R2和R3中的至少1个为氟原子,
Mm+为碱金属阳离子、碱土金属阳离子、或鎓阳离子,并且
m表示与对应的阳离子的价数相同的整数,
Si(R4)a(R5)4-a [2]
通式[2]中,
R4各自相互独立地为具有碳-碳不饱和键的基团,
R5各自相互独立地为碳数为1~10的直链或支链状的烷基,这些基团任选具有氟原子和/或氧原子,并且
a为2、3或4的整数,
通式[3]中,
Ab+为选自由金属离子、质子和鎓离子组成的组中的至少1种,
F为氟原子,
M为选自由Al、B、Si、P、As和Sb组成的组中的至少1种,
O为氧原子,
S为硫原子,
R6为碳数1~10的任选具有环、杂原子或卤素原子的烃基,碳数为3以上时,R6任选是支链或环状结构,或为-N(R7)-,此时,R7为氢原子、碱金属、碳数1~10的任选具有环、杂原子或卤素原子的烃基,碳数为3以上时,R7还任选是支链或环状结构,
Y为碳原子或硫原子,Y为碳原子时,r为1,Y为硫原子时,r为1或2,并且
b为1或2,o为2或4,n为1或2,p为0或1,q为1或2,r为0、1或2,并且p为0时,在S-Y之间形成直接键合,
通式[4]中,
Ab+为选自由金属离子、质子和鎓离子组成的组中的至少1种,
F为氟原子,
M为选自由Al、B、Si、P、As和Sb组成的组中的至少1种,
O为氧原子,
N为氮原子,
Y为碳原子或硫原子,Y为碳原子时,q为1,Y为硫原子时,q为1或2,
R6为碳数1~10的任选具有环、杂原子或卤素原子的烃基,碳数为3以上时,R6任选是支链或环状结构,或为-N(R7)-,此时,R7表示氢原子、碱金属、碳数1~10的任选具有环、杂原子或卤素原子的烃基,碳数为3以上时,R7还任选是支链或环状结构,
R8为氢原子、碳数1~10的任选具有环、杂原子或卤素原子的烃基,碳数为3以上时,R8还任选为支链或环状结构,或为-N(R7)-,此时,R7为氢原子、碱金属、碳数1~10的任选具有环、杂原子或卤素原子的烃基,碳数为3以上时,R7还任选是支链或环状结构,
b为1或2,o为2或4,n为1或2,p为0或1,q为1或2,r为0或1,p为0时,位于R6两侧的Y与碳原子形成直接键合,r为0时,在M-N之间形成直接键合,
通式[5]中,
D为选自卤素离子、六氟磷酸阴离子、四氟硼酸阴离子、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺阴离子、双(氟磺酰基)酰亚胺阴离子、(氟磺酰基)(三氟甲磺酰基)酰亚胺阴离子和双(二氟磷酰基)酰亚胺阴离子中的至少一种,
F为氟原子,
M为选自由Al、B、Si、P、As和Sb组成的组中的任一种,
O为氧原子,
N为氮原子,
Y为碳原子或硫原子,Y为碳原子时q为1,Y为硫原子时q为1或2,
X为碳原子或硫原子,X为碳原子时r为1,X为硫原子时r为1或2,
R6表示碳数1~10的任选具有环、杂原子或卤素原子的烃基,碳数为3以上时,R6还任选为支链或环状结构,或-N(R7)-,此时,R7表示氢原子、碱金属、碳数1~10的任选具有环、杂原子或卤素原子的烃基,碳数为3以上时,R7还任选是支链或环状结构,
R9和R10各自独立地为碳数1~10的任选具有环、杂原子或卤素原子的烃基,碳数为3以上时,R9和R10任选是支链或环状结构,任选具有下述通式[6]中规定的环状结构,
c为0或1,n为1时,c为0,c为0时不存在D,n为2时,c为1,
o为2或4,n为1或2,p为0或1,q为1或2,r为1或2、s为0或1,p为0时,在Y-X之间形成直接键合,
s为0时,N(R9)(R10)与R6直接键合,此时还任选是下述式[7]、[8]、[9]和[10]的结构,直接键合为双键的式[8]或[10]时,不存在R10,另外,还任选是如[9]所示那样双键伸出环外的结构,此时的R11和R12各自独立地为氢原子、或碳数1~10的任选具有环、杂原子或卤素原子的烃基,碳数为3以上时,R11和R12还任选为支链或环状结构;
2.根据权利要求1所述的非水电解液电池用电解液,其中,所述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐中,R1、R2和R3全部为氟原子。
3.根据权利要求1所述的非水电解液电池用电解液,其中,所述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐中:
R1、R2和R3中的至少1个为氟原子,且
R1、R2和R3中的至少1个为选自任选包含氟原子的碳数6以下的烃基。
4.根据权利要求1或3所述的非水电解液电池用电解液,其中,所述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐中:
R1、R2和R3中的至少1个为氟原子,
R1、R2和R3中的至少1个选自甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、丙基、丙氧基、乙烯基、烯丙基、烯丙氧基、乙炔基、2-丙炔基、2-丙炔氧基、苯基、苯基氧基、2,2-二氟乙基、2,2-二氟乙基氧基、2,2,2-三氟乙基、2,2,2-三氟乙基氧基、2,2,3,3-四氟丙基、2,2,3,3-四氟丙基氧基、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基和1,1,1,3,3,3-六氟异丙基氧基。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的非水电解液电池用电解液,其中,所述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐的Mm+选自由锂离子、钠离子、钾离子和四烷基铵离子组成的组。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的非水电解液电池用电解液,其中,以600质量ppm以下的浓度含有游离酸。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的非水电解液电池用电解液,其中,还含有选自由LiPF2(C2O4)2、LiPF4(C2O4)、LiP(C2O4)3、LiBF2(C2O4)、LiB(C2O4)2、LiPO2F2、LiN(F2PO)2、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiSO3F、NaPF2(C2O4)2、NaPF4(C2O4)、NaP(C2O4)3、NaBF2(C2O4)、NaB(C2O4)2、NaPO2F2、NaN(F2PO)2、NaN(FSO2)2、NaSO3F、NaN(CF3SO2)2和NaN(CF3SO2)(FSO2)组成的组中的至少1种溶质。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的非水电解液电池用电解液,其中,所述溶质是选自由LiPF2(C2O4)2、LiPF4(C2O4)、LiP(C2O4)3、LiBF2(C2O4)、LiB(C2O4)2、LiPO2F2、LiN(F2PO)2、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3SO2)(FSO2)和LiSO3F组成的组中的至少1种溶质与LiPF6的组合。
10.根据权利要求9所述的非水电解液电池用电解液,其中,以1:0.001~1:0.5的摩尔比使用(1)LiPF6与(2)选自由LiPF2(C2O4)2、LiPF4(C2O4)、LiP(C2O4)3、LiBF2(C2O4)、LiB(C2O4)2、LiPO2F2、LiN(F2PO)2、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3SO2)(FSO2)和LiSO3F组成的组中的至少1种溶质。
11.根据权利要求10所述的非水电解液电池用电解液,其中,以1:0.01~1:0.2的摩尔比使用(1)LiPF6与(2)选自由LiPF2(C2O4)2、LiPF4(C2O4)、LiP(C2O4)3、LiBF2(C2O4)、LiB(C2O4)2、LiPO2F2、LiN(F2PO)2、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3SO2)(FSO2)和LiSO3F组成的组中的至少1种溶质。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的非水电解液电池用电解液,其中,所述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐相对于所述非水溶剂和所述溶质以及所述通式[1]所示的具有酰亚胺阴离子的盐的总量,以0.005~12.0质量%的量添加。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的非水电解液电池用电解液,其中,所述非水溶剂含有:一种以上的环状碳酸酯、与链状碳酸脂或链状酯中的一种以上。
14.根据权利要求13所述的非水电解液电池用电解液,其中,所述非水溶剂包含以下非水溶剂的组合:
(1)EC和EMC的组合、
(2)EC和DEC的组合、
(3)EC和DMC和EMC的组合、
(4)EC和DEC和EMC的组合、
(5)EC和EMC和EP的组合、
(6)PC和DEC的组合、
(7)PC和EMC的组合、
(8)PC和EP的组合、
(9)PC和DMC和EMC的组合、
(10)PC和DEC和EMC的组合、
(11)PC和DEC和EP的组合、
(12)PC和EC和EMC的组合、
(13)PC和EC和DMC和EMC的组合、
(14)PC和EC和DEC和EMC的组合、
(15)PC和EC和EMC和EP的组合
此处,EC表示碳酸亚乙酯,EMC表示碳酸甲乙酯,DEC表示碳酸二乙酯,DMC表示碳酸二甲酯,EP表示丙酸乙酯,并且PC表示碳酸亚丙酯。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的非水电解液电池用电解液,其中,还包含选自由联苯、二氟苯甲醚、二甲基碳酸亚乙烯酯、丙烯酸锂、丙烯酸钠、甲基丙烯酸锂、甲基丙烯酸钠、甲基硫酸锂、甲基硫酸钠、乙基硫酸锂和乙基硫酸钠组成的组中的至少1种添加剂。
16.根据权利要求1~15中任一项所述的非水电解液电池用电解液,其中,含有4种以上碱金属盐。
17.根据权利要求16所述的非水电解液电池用电解液,其中,含有5种以上碱金属盐。
18.一种非水电解液电池,其特征在于,其至少具备:正极、负极及权利要求1~17中任一项所述的非水电解液电池用电解液。
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