CN1527431B - 电解质和使用它的电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电解质和使用它的电池，该电解质的电池容量、循环特性、负载特性和低温特性都很优异。正极(21)和负极(22)与在其间的隔离物(23)和电解质层(24)被层叠并缠绕。电解质层(24)包含高分子量化合物和电解液，该电解液包含总共在0.05wt％到5wt％的范围内的来自由碳酸丁二烯酯及其衍生物组成的组中的至少一种。因此提高了电解质层的化学稳定性。优选地，电解液还包含质量比为碳酸乙烯酯∶碳酸丙烯酯＝15-75∶85-25的碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯。

Description

电解质和使用它的电池
技术领域
本发明涉及包含电解液和高分子量化合物的电解质、以及使用该电解质的电池。
背景技术
近年来，已经引入了许多便携式电子设备，例如移动电话和膝上型计算机。这些设备一直在缩小尺寸和减少重量。伴随着这些情况，锂离子二次电池作为用于这些电子设备的便携式电源已引起了关注。尤其是，一种使用了凝胶电解质的锂离子二次电池由于以下原因已作为下一代电池而引起关注，在该凝胶电解质中电解液保持和分散在高分子量化合物中。所述原因是没有泄漏的危险，并且可以使用膜状外部元件(film exteriormember)。因此，可以实现这样的电池，可减小其重量和厚度并且其形状自由度较高。
为了提高锂离子二次电池在低温下的离子导电性，例如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的溶剂是十分有效的，因为它们具有高的凝固点和低的粘度。因此，在仅使用电解液作为电解质的锂离子二次电池中，电化学稳定并具有高介电常数等特性的碳酸乙烯酯用作主溶剂，而将例如碳酸二甲酯的低粘度溶剂和这种主溶剂混和。由此改善了电池的容量、循环特性、负载特性和低温特性。
但是，对使用凝胶电解质的二次电池，尤其是对使用膜状外部元件的二次电池不能大量使用例如碳酸二甲酯的溶剂。例如碳酸二甲酯的溶剂与高分子量化合物的相容性较差，并具有低的沸点。因此，当使用例如碳酸二甲酯的溶剂时，电池的内压可能会升高，并可能引起电池膨胀。于是，在使用膜状外部元件的二次电池中，广泛使用碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混和溶剂(例如，参考日本专利申请公开No.2001-167797和日本专利申请公开No.2001-155790)。
当使用这种混和溶剂时，可以通过例如提高碳酸丙烯酯的混和率来改善低温特性和负载特性。但是，在这种情况下，降低了初始的充放电效率，导致电池容量的极大降低。另外，循环特性也会变差。如上，传统凝胶电解质的问题是不能同时得到优异的电池容量、循环特性、负载特性和低温特性。
发明内容
本发明是考虑这个问题而实现的，本发明的一个目的就是提供一种电解质和使用它的电池，该电解质的电池容量、循环特性、负载特性和低温特性都很优异。
根据本发明的电解质包含电解液和高分子量化合物，所述电解液包括含量总共在0.05wt％到5wt％的范围内的来自由碳酸丁二烯酯及其衍生物组成的组中的至少一种物质。
根据本发明的电池包括正极、负极和电解质，其中所述电解质包含电解液和高分子量化合物，所述电解液包括含量总共在0.05wt％到5wt％的范围内的来自由碳酸丁二烯酯及其衍生物组成的组中的至少一种。
根据本发明的电解质包含总共在0.05wt％到5wt％的范围内的来自由碳酸丁二烯酯及其衍生物组成的组中的至少一种。因此，可以得到优异的化学稳定性。
在根据本发明的电池中使用本发明的电解质。因此，可以得到优异的电池容量、循环特性、负载特性和低温特性。
在以下说明中，本发明的其他进一步的目的、特征和优点将表现得更充分。
附图说明
图1是示出根据本发明一个实施例的二次电池的构造的斜透视图；
图2是示出图1中所示的电极缠绕体沿II-II线所取的结构的横截面视图；
图3是示出根据本发明的实例1、4、7、10和13的碳酸丁二烯酯含量与循环特性/低温特性间关系的特性图；
图4是示出根据本发明的实例2、5、8、11和14的碳酸丁二烯酯含量与循环特性/低温特性间关系的特性图；
图5是示出根据本发明的实例3、6、9、12和15的碳酸丁二烯酯含量与循环特性/低温特性间关系的特性图；
图6是示出根据本发明的实例1、4、7、10和13的碳酸丁二烯酯含量与负载特性/初始放电容量间关系的特性图；
图7是示出根据本发明的实例2、5、8、11和14的碳酸丁二烯酯含量与负载特性/初始放电容量间关系的特性图；
图8是示出根据本发明的实例3、6、9、12和15的碳酸丁二烯酯含量与负载特性/初始放电容量间关系的特性图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的实施例。
根据本发明实施例的电解质是例如所谓的凝胶体，其中电解液分散或保持在保持体(holding body)中。保持体由例如高分子量化合物构成。高分子量化合物的例子包括那些在重复单元内包含聚偏二氟乙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丙烯腈和聚甲基丙烯腈的化合物。可以使用这些化合物中的任意一种或两种以上的混合物。特别地，优选使用聚偏二氟乙烯或在聚偏二氟乙烯中引入六氟丙烯的共聚物。
电解液可以包含溶剂和作为电解质盐溶解在该溶剂中的锂盐。此外，如果需要可包含添加剂。溶剂包含由碳酸丁二烯酯及其衍生物组成的组中的至少一种溶剂和其他非水溶剂的混合物。为了提高化学稳定性并得到优异的容量、循环特性、负载特性和低温特性，电解液中碳酸丁二烯酯及其衍生物的总含量设在0.05wt％到5wt％的范围中。
对于其他非水溶剂，传统使用的各种非水溶剂都可以使用。其他非水溶剂的具体例子是碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙丙酯、以及将这些碳酸酯中的氢用卤素取代的溶剂。可以使用这些溶剂中的任意一种或两种以上的混合物。此外，2，4-双氟苯甲醚可作为添加剂与它们混和。
对于其他非水溶剂，尤其优选使用碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯。这些溶剂具有较好的电化学稳定性并具有较高的介电常数。此外，这些溶剂与高分子量化合物的相容性较好，并具有较高的沸点。因此，即使当把这些溶剂用于使用膜状外部元件的二次电池时，也没有电池内压升高和电池膨胀的危险。特别地，碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的质量比优选地在碳酸乙烯酯∶碳酸丙烯酯＝15-75∶85-25的范围内。当碳酸乙烯酯的量少时，循环特性和容量就降低。同时，当碳酸丙烯酯的量少时，低温特性和负载特性就降低。
优选地，电解液中碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的总含量是95wt％或更多。当包含低粘度溶剂时，例如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯，该低粘度溶剂的含量较低是优选的。这些低粘度溶剂与高分子量化合物的相容性较差，并具有较低的沸点。因此，当将这些低粘度溶剂用于使用膜状外部元件的二次电池时，有电池内压升高和电池膨胀的危险。
锂盐的例子包括LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiAlCl4和LiSiF6。
例如通过首先将电解质盐溶解在溶剂中来准备电解液，将该电解液、高分子量化合物和稀释溶剂混和，然后使稀释溶剂挥发，可以来制造具有这种成分的电解质。或者，例如通过首先准备电解液，将该电解液与作为高分子量化合物的起始材料的单体混和，以及使该单体聚合，也可以来制造具有这种成分的电解质。
此电解质可以用于例如以下的二次电池。
图1示出了示出二次电池的结构的分解视图。二次电池所具有的结构中，上面安装了正极引线11和负极引线12的电极缠绕体(electrodewinding body)20容纳在膜状外部元件30A和30B的内侧。由此可以减小二次电池的大小、重量和厚度。
正极引线11和负极引线12沿纵向分别安装到后面所述的正极集电体(current collector)21A和负极集电体22A的末端。正极引线11和负极引线12从外部元件30A和30B的内侧指向外侧，并且可以从相同方向导出。正极引线11和负极引线12分别由例如铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)和不锈钢的金属材料构成，其形状分别是薄板状或网状。
外部元件30A和30B由长方形的叠层铝薄膜构成，其中例如尼龙薄膜、铝箔和聚乙烯薄膜依此顺序结合到一起。外部元件30A和30B可以布置成使得它们的聚乙烯薄膜侧和电极缠绕体20相面对，并且其各个外边缘部分彼此相互熔接或通过粘接剂粘接。防止外界空气侵入的粘接薄膜31插在外部元件30A和正极引线11之间、外部元件30B和正极引线11之间、外部元件30A和负极引线12之间、以及外部元件30B和负极引线12之间。粘接薄膜31由具有与正极引线11和负极引线12相关的接触特性的材料构成。例如，粘接薄膜31由例如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯和改性聚丙烯的聚烯烃树脂构成。
外部元件30A和30B可由具有其他结构的叠层薄膜构成，例如聚丙烯的高分子量薄膜，或金属薄膜，以此来代替叠层铝薄膜。
图2是示出图1中所示的电极缠绕体20沿II-II线所取的横截面结构的视图。通过将正极21和负极22与在其间的隔离物23和电解质层24层叠并缠绕而形成电极缠绕体20。电极缠绕体20的最外层由保护带25保护。
正极21可以包括正极集电体21A和设在正极集电体21A的两侧或一侧上的正极混和层21B。正极集电体21A由例如铝、镍或不锈钢构成。
正极混和层21B可以包含能够作为正极活性材料嵌入(insert)或脱嵌(extract)锂的一种或多种正极材料。此外，如果需要正极混和层21B还可包含例如碳材料的导电介质和例如聚偏二氟乙烯的粘合剂。对于能够嵌入或脱嵌锂的正极材料，包含锂和过渡金属的锂复合氧化物是优选的。由于锂复合氧化物能够产生高的电压并具有高的密度，所以能获得高的容量。对于锂复合氧化物，包括钴(Co)、镍、锰(Mn)、铁(Fe)、钒(Va)和钛(Ti)中的至少一种金属作为过渡金属是优选的。锂复合氧化物的具体例子是LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiNi0.5Co0.5O2和LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2。此外，也可以采用磷酸盐化合物，比如LiFePO4和LiFe0.5Mn0.5PO4。
就像正极21那样，负极22可以包括负极集电体22A和设置在负极集电体22A两侧或一侧的负极混和层22B。正极集电体22A由例如铜(Cu)、镍或不锈钢制成。
负极混和层22B可以包括能够作为负极活性材料嵌入或脱嵌锂的一种或多种负极材料。此外，如果需要负极混和层22B还可包括与正极21类似的粘合剂。能够嵌入或脱嵌锂的负极材料的例子包括碳材料、金属氧化物和高分子量材料。碳材料的例子包括人造石墨、天然石墨、石墨化碳和非石墨化碳。金属氧化物的例子包括氧化铁、氧化钌、氧化钼和氧化钨。高分子量材料的例子包括聚乙炔和聚吡咯。
能够嵌入或脱嵌锂的负极材料的例子包括能与锂形成合金的金属元素或类金属元素的单质、合金和化合物。合金包括由两种或更多金属元素组成的合金，以及由一种或多种金属元素和一种或多种类金属元素组成的合金。材料的结构包括固溶体结构、共晶(共熔混合物)结构、金属间化合物结构和由两种或多种前述的结构构成的共生态。
能与锂形成合金的金属元素或类金属元素的例子包括镁(Mg)、硼(B)、砷(As)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、锑(Sb)、铋(Bi)、镉(Cd)、银(Ag)、锌(Zn)、铪(Hf)、锆(Zr)、钇(Y)、钯(Pd)和铂(Pt)。其合金或化合物的例子包括可以使用化学式MasMbtLiu或MapMcqMdr表示的合金或化合物。在这些化学式中，Ma表示至少一种能与锂形成合金的金属元素或类金属元素，Mb表示除锂和Ma外的至少一种金属元素或类金属元素，Mc表示至少一种非金属元素，Md表示除Ma外的至少一种金属元素或类金属元素。s、t、u、p、q、r的值应该分别满足s＞0、t≥0、u≥0、p＞0、q＞0和r≥0。
具体的，在短周期表中第4B族的金属元素或类金属元素的单质、合金或化合物是优选的。硅和锡、或它们的合金和化合物是特别优选的。这些材料可以是晶态的或不定形的。
这样的合金和化合物具体的例子包括LiAl、AlSb、CuMgSb、SiB4、SiB6、Mg2Si、Mg2Sn、Ni2Si、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2、CaSi2、CrSi2、Cu5Si、FeSi2、MnSi2、NbSi2、TaSi2、VSi2、WSi2、ZnSi2、SiC、Si3N4、Si2N2O、SiOv(0＜v≤2)、SnOw(0＜w≤2)、SnSiO3、LiSiO和LiSnO。
隔离物23用于将正极21与负极22隔开，防止由于两个电极接触造成的电流短路，以及允许锂离子通过。隔离物23由以下构成：例如由合成树脂构成的多孔薄膜，该合成树脂由比如聚四氟乙烯、聚丙烯、或聚乙烯组成；或由比如陶瓷非织造布的无机材料构成的多孔薄膜。隔离物23可具有这样一种结构，即在其中层叠了两个或多个多孔薄膜。
电解质层24由根据本实施例的电解质构成。因此，在此二次电池中，可以同时得到优异的电池容量、循环特性、负载特性和低温特性。此外，可以抑制电池的膨胀。
具有前述结构的二次电池可以按照例如下面的方法制造。
首先，例如，混和导电介质、粘合剂和能够嵌入和脱嵌锂的正极材料。将例如N-甲基-2-吡咯烷酮的载液加入该混合物以准备正极混合物浆。将此正极混合物浆涂到正极集电体21A的两侧或一侧、干燥、并压制成型以形成正极混和层21B。结果就制造好正极21。
然后，将粘合剂和能够嵌入和脱嵌锂的负极材料混和。将例如N-甲基-2-吡咯烷酮的载液加入该混合物以准备负极混合物浆。之后，将此负极混合物浆涂到负极集电体22A的两侧或一侧、干燥、并压制成型以形成负极混和层22B。结果就制造好负极22。
接着，例如，电解质层24分别形成在正极21和负极22上。之后，通过焊接将正极引线11安装到正极集电体21A上，并通过焊接将负极引线12安装到负极集电体22A上。
然后，其中分别形成有电解质层24的正极21和负极22与其间的隔离物23层叠并缠绕。之后，将保护带25粘接到缠绕体的最外围以形成电极缠绕体20。
最后，例如，电极缠绕体20被夹在外部元件30A和外部元件30B之间。外部元件30A和30B的外边缘部分通过热或其它方式被熔接而相互接触以封闭电极缠绕体20。在这一方面，粘接薄膜31插在正极引线11、负极引线12和外部元件30A、30B之间。由此就完成了图1和2中示出的二次电池。
此二次电池如下工作。
在此二次电池中，当充电时，从正极21中脱嵌出锂离子，并通过电解质层24嵌入负极22。当放电时，例如从负极22中脱嵌出锂离子，并通过电解质层24嵌入正极21。在这一方面，因为电解液包含总共0.05wt％到5wt％的来自由碳酸丁二烯酯及其衍生物组成的组中的至少一种物质，所以电解质的化学稳定性提高了。因此，可以得到优异的电池容量、循环特性、负载特性和低温特性。
如上，根据本实施例，因为电解质所包含的电解液包含总共0.05wt％到5wt％的来自由碳酸丁二烯酯及其衍生物组成的组中的至少一种，因此可以提高电解质的化学稳定性。所以，当使用这种电解质时，可以得到这样的二次电池，其电池容量、循环特性、负载特性和低温特性都是优异的，并且可以抑制电池的膨胀。于是，本发明可对涉及便携式电子设备等等的工业发展做出贡献。
特别地，当电解液还包含质量比为碳酸乙烯酯∶碳酸丙烯酯＝15-75∶85-25的碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯时，可以得到更好的效果。
[示例]
另外，将详细说明本发明的具体实例。
按照例1-15，制造图1和2示出的二次电池。因此，将使用相同的标号参考图1和2来进行说明。
首先，将作为正极材料能够嵌入和脱嵌锂的92wt％的钴酸锂(LiCoO2)、作为粘合剂的3wt％的聚偏二氟乙烯、和作为导电介质的5wt％的石墨粉混和以准备正极混合物。接着，该正极混合物在载液N-甲基-2-吡咯烷酮中扩散以得到正极混合物浆。之后，将此正极混合物浆均匀涂到由铝构成的正极集电体21A的两侧、干燥、并压制成型以形成正极混和层21B。结果就制造好正极21。
将作为负极材料能够嵌入和脱嵌锂的91wt％的人造石墨、作为粘合剂的9wt％的聚偏二氟乙烯混和以准备负极混合物。接着，该负极混合物在载液N-甲基-2-吡咯烷酮中扩散以得到负极混合物浆。将此负极混合物浆均匀涂到由铜构成的负极集电体22A的两侧、干燥、并压制成型以形成负极混和层22B。结果就制造好负极22。
                                             表1
                                      EC∶PC(质量比)                                       VEC含量(wt％)                                       初始放电容量(mAh)                                       循环特性(％)                                       低温特性(％)                                       负载特性(％)                                       体积膨胀率(％)
                                    实例1                                       75∶25                                       0.05                                       827                                       86                                       38                                       88                                       -
                                    实例2                                       60∶40                                       0.05                                       814                                       83                                       41                                       90                                       5
                                    实例3                                       15∶85                                       0.05                                       804                                       79                                       49                                       95                                       -
                                    实例4                                       75∶25                                       0.5                                       855                                       86                                       36                                       88                                       -
                                    实例5                                       60∶40                                       0.5                                       840                                       83                                       40                                       90                                       4
                                    实例6                                       15∶85                                       0.5                                       807                                       79                                       47                                       95                                       -
                                    实例7                                       75∶25                                       1.0                                       856                                       86                                       35                                       88                                       -
                                    实例8                                       60∶40                                       1.0                                       851                                       83                                       38                                       89                                       2
                                    实例9                                       15∶85                                       1.0                                       818                                       79                                       44                                       94                                       -
                                    实例10                                       75∶25                                       3.0                                       854                                       85                                       33                                       87                                       -
                                    实例11                                       60∶40                                       3.0                                       857                                       84                                       36                                       89                                       2
                                    实例12                                       15∶85                                       3.0                                       828                                       79                                       42                                       93                                       -
                                    实例13                                       75∶25                                       5.0                                       864                                       87                                       32                                       88                                       -
                                    实例14                                       60∶40                                       5.0                                       859                                       83                                       35                                       89                                       2
                                    实例15                                       15∶85                                       5.0                                       839                                       79                                       39                                       92                                       -
然后，将碳酸丁二烯酯(VEC)加到碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)的混合物以形成溶剂。将作为电解质盐的LiPF6以0.7mol/kg的浓度溶解在该溶剂中以制备电解液。按照表1中实例1-15所示，改变电解液中碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的质量比、以及碳酸丁二烯酯的含量。在准备好电解液后，将电解液、共聚物和作为稀释溶剂的碳酸二甲酯混和以制备溶胶电解质，该共聚物中将六氟丙烯以6.9％的比例引入聚偏二氟乙烯。将该溶胶电解质分别涂到正极21和负极22，并干燥以分别形成正极21和负极22上的电解质层24。
然后，将正极21切成50mm×350mm，而将负极22切成52mm×370mm。之后，将正极引线11安装到正极21上并将负极引线12安装到负极22上。接着，准备隔离物23。隔离物23、正极21、隔离物23和负极22按此顺序层叠并缠绕。将保护带25粘接到缠绕体以完成电极缠绕体20。之后，将正极引线11和负极引线12向外引出，并且将电极缠绕体20封闭在由叠层铝薄膜构成的外部元件30A和30B中。于是，得到了如图1和2所示的二次电池。
对于所制造的实例1到15的二次电池，进行充放电测试以检查初始放电容量、循环特性、低温特性和负载特性。结果在表1中示出。在图3中，示出了根据实例1、4、7、10和13的碳酸丁二烯酯含量与循环特性/低温特性间的关系。在图4中，示出了根据实例2、5、8、11和14的碳酸丁二烯酯含量与循环特性/低温特性间的关系。在图5中，示出了根据实例3、6、9、12和15的碳酸丁二烯酯含量与循环特性/低温特性间的关系。在图6中，示出了根据实例1、4、7、10和13的碳酸丁二烯酯含量与负载特性/初始放电容量间的关系。在图7中，示出了根据实例2、5、8、11和14的碳酸丁二烯酯含量与负载特性/初始放电容量间的关系。在图8中，示出了根据实例3、6、9、12和15的碳酸丁二烯酯含量与负载特性/初始放电容量间的关系。
通过首先在23℃进行初始的恒定电流和恒定电压充电，并随后在23℃进行初始的恒定电流放电，来得到初始放电容量。在这方面，恒定电流和恒定电压充电是这样进行的：首先在0.08A的恒定电流下进行直到电池电压达到4.2V，随后在4.2V的恒定电压下进行直到电流达到0.04A。恒定电流放电是在0.16A的恒定电流下进行的，直到电池电压达到3V。
在将恒定电流和恒定电压充电以及恒定电流放电重复500个循环后，就得到了作为第500个循环时的放电容量与第5个循环时的放电容量之比的循环特性。在这方面，恒定电流和恒定电压充电是这样进行的：首先在0.8A的恒定电流下进行直到电池电压达到4.2V，随后在4.2V的恒定电压下进行直到电流达到0.08A。恒定电流放电是在0.8A的恒定电流下进行的，直到电池电压达到3V。
在23℃进行恒定电流和恒定电压充电，并在23℃和-20℃进行恒定电流放电，在此之后得到作为-20℃的放电容量与23℃的放电容量之比的低温特性。在这方面，恒定电流和恒定电压充电是这样进行的：首先在0.8A的恒定电流下进行直到电池电压达到4.2V，随后在4.2V的恒定电压下进行直到电流达到0.08A。恒定电流放电是在0.4A的恒定电流下进行的，直到电池电压达到3V。
首先进行恒定电流和恒定电压充电，并随后分别在0.16A和2.4A的电流下进行恒定电流放电直到电池电压达到3V，在此之后得到作为在2.4A下进行恒定电流放电的放电容量与在0.16A下进行恒定电流放电的放电容量之比的负载特性。恒定电流和恒定电压充电是这样进行的：首先在0.8A的恒定电流下进行直到电池电压达到4.2V，随后在4.2V的恒定电压下进行直到电流达到0.08A。
另外，关于实例1到15的二次电池，在与得到初始放电容量相同的条件下，进行恒定电流和恒定电压充电以检查初始充电中的体积膨胀率。作为代表性实例，在表1中示出实例2、5、8、11和14的结果。
作为相对于实例1到15的对比实例1到15，以类似于实例1到15的方式制造二次电池，除了按照表2中所示那样来改变电解液中碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的质量比、以及碳酸丁二烯酯的含量。对比实例1、5、6、10、11和15对应于实例1到15。对比实例2、7、12对应于实例1、4、7、10和13。对比实例3、8和13对应于实例2、5、8、11和14。对比实例4、9和14对应于实例3、6、9、12和15。
对于对比实例1到15的二次电池，和实例1到15中一样也进行充放电测试以检查初始放电容量、循环特性、低温特性、负载特性和体积膨胀率。结果在表2中示出。对于体积膨胀率，给出对比实例3的结果作为代表实例。在图3中，示出了根据对比实例2、7和12的碳酸丁二烯酯含量与循环特性/低温特性间的关系。在图4中，示出了根据对比实例3、8和13的碳酸丁二烯酯含量与循环特性/低温特性间的关系。在图5中，示出了根据对比实例4、9和14的碳酸丁二烯酯含量与循环特性/低温特性间的关系。在图6中，示出了根据对比实例2、7和12的碳酸丁二烯酯含量与负载特性/初始放电容量间的关系。在图7中，示出了根据对比实例3、8和13的碳酸丁二烯酯含量与负载特性/初始放电容量间的关系。在图8中，示出了根据对比实例4、9和14的碳酸丁二烯酯含量与负载特性/初始放电容量间的关系。
由表1、2和图3到8可见，在所包含的碳酸丁二烯酯含量在0.05wt％到5.0wt％范围内的实例1到15中，初始放电容量是800mAh或更大，循环特性是75％或更大，低温特性是30％或更大，负载特性是85％或更大。换言之，对于初始放电容量、循环特性、低温特性和负载特性，得到了比之前设置的额定值更高的值。同时，在未包含碳酸丁二烯酯、或所包含的碳酸丁二烯酯含量在大于5.0wt％范围内的对比实例1到15中，初始放电容量、循环特性、低温特性和负载特性的某些值小于额定值。
由实例2、5、8、11和14以及对比实例3可见，实例2、5、8、11和14中在初始充电之后的体积膨胀率小至5％或更小。同时，对比实例3中在初始充电之后的体积膨胀率高达10％。换言之，发现当电解质包含的碳酸丁二烯酯含量在0.05wt％到5.0wt％范围内时，可以同时得到优异的放电容量、循环特性、低温特性和负载特性，并且可以防止电池的膨胀。
由对比实例6到15可见，当碳酸丁二烯酯的量过少时，初始放电容量和循环特性趋向于降低，而当碳酸丙烯酯的量过少时，低温特性和负载特性趋向于降低。换言之，发现电解液所包含的碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的质量比优选地是碳酸乙烯酯∶碳酸丙烯酯＝15-75∶85-25。
                                          表2
                                      EC∶PC(质量比)                                         VEC含量(wt％)                                       初始放电容量(mAh)                                       循环特性(％)                                       低温特性(％)                                       负载特性(％)                                       体积膨胀率(％)
                                    对比实例1                                       80∶20                                         0.0                                       780                                       87                                       28                                       84                                       -
                                    对比实例2                                       75∶25                                         0.0                                       759                                       86                                       36                                       86                                       -
                                    对比实例3                                       60∶40                                         0.0                                       739                                       83                                       40                                       88                                       10
                                    对比实例4                                       15∶85                                         0.0                                       728                                       79                                       39                                       89                                       -
                                    对比实例5                                       10∶90                                         0.0                                       711                                       76                                       42                                       91                                       -
                                    对比实例6                                       80∶20                                         6.0                                       858                                       86                                       22                                       81                                       -
                                    对比实例7                                       75∶25                                         6.0                                       866                                       86                                       25                                       85                                       -
                                    对比实例8                                       60∶40                                         6.0                                       852                                       82                                       28                                       87                                       -
                                    对比实例9                                       15∶85                                         6.0                                       840                                       76                                       28                                       91                                       -
                                    对比实例10                                       10∶90                                         6.0                                       838                                       72                                       29                                       89                                       -
                                    对比实例11                                       80∶20                                         7.0                                       852                                       85                                       15                                       80                                       -
                                    对比实例12                                       75∶25                                         7.0                                       864                                       84                                       22                                       83                                       -
                                    对比实例13                                       60∶40                                         7.0                                       858                                       80                                       25                                       85                                       -
                                    对比实例14                                       15∶85                                         7.0                                       836                                       77                                       28                                       88                                       -
                                    对比实例15                                       10∶90                                         7.0                                       826                                       73                                       29                                       85                                       -
虽然已经参考实施例和例子描述了本发明，但本发明并不限于前述实施例和例子，可以做出各种修改。例如，虽然在前述实施例和例子中，已经描述了使用高分子量化合物作为保持体的情况。但是，也可以使用例如氮化锂和磷酸锂的无机导体与高分子量化合物的混合物。
另外在前述实施例和例子中，已经描述了电极缠绕体20被封闭在膜状外部元件30A和30B内的二次电池。但是，本发明也可应用到例如硬币型电池和纽扣型电池的电池。
如上所述，根据本发明的电解质或本发明的电池，电解质所包含的电解液包括含量总共0.05wt％到5wt％的来自由碳酸丁二烯酯及其衍生物组成的组中的至少一种物质。因此，可以同时得到优异的电池容量、循环特性、负载特性和低温特性。
具体而言，根据本发明一个方面的电解质或本发明一个方面的电池，电解液还包含质量比为碳酸乙烯酯∶碳酸丙烯酯＝15-75∶85-25的碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯。由此，可以得到更好的效果。
按照以上教导显然本发明的很多修改和变化都是可以实施的。因此应理解到可以在权利要求的范围内与所具体描述的不同地来实现本发明。

Claims (8)

1.一种电解质，其中包含电解液和高分子量化合物，所述电解液包括含量总共在0.05wt％到5wt％的范围内的由碳酸丁二烯酯及其衍生物组成的组中的至少一种物质，所述电解液还包括含量是95wt％或更多的碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯，其质量比为碳酸乙烯酯∶碳酸丙烯酯＝15-75∶85-25，所述电解液还包含锂盐。
2.如权利要求1所述的电解质，其特征在于，所述锂盐包含由LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiAlCl4和LiSiF6组成的组中的至少一种物质。
3.如权利要求1所述的电解质，其特征在于，所述高分子量化合物在其重复单元内包含由聚偏二氟乙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丙烯腈或聚甲基丙烯腈组成的组中的任意一种。
4.如权利要求1所述的电解质，其特征在于，所述高分子量化合物是聚偏二氟乙烯或在聚偏二氟乙烯中引入六氟丙烯的共聚物。
5.一种电池，包括：
正极；
负极；和
电解质，
其中所述电解质包含电解液和高分子量化合物，所述电解液包括含量总共在0.05wt％到5wt％的范围内的来自由碳酸丁二烯酯及其衍生物组成的组中的至少一种物质，所述电解液还包括含量是95wt％或更多的碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯，其质量比为碳酸乙烯酯∶碳酸丙烯酯＝15-75∶85-25，所述电解液还包含锂盐。
6.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述锂盐包含来自由LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiAlCl4和LiSiF6组成的组中的至少一种物质。
7.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述高分子量化合物在其重复单元内包含由聚偏二氟乙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丙烯腈和聚甲基丙烯腈组成的组中的任意一种。
8.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述高分子量化合物是聚偏二氟乙烯或在聚偏二氟乙烯中引入六氟丙烯的共聚物。
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