專利名稱：含有阻燃劑的非水二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有阻燃劑的非水二次電池。更特別地，本發(fā)明涉及一種含有阻 燃劑的非水二次電池，其具有與常規(guī)電池相當(dāng)?shù)碾姵匦阅懿⑶以诎踩苑矫鎯?yōu)于常規(guī)電 池。
背景技術(shù)：
近年來，電子裝置的小型化和輕量化已經(jīng)有了顯著的進(jìn)展，且伴隨所述進(jìn)展，要求 用于這種電子裝置的二次電池具有更高的能量密度。能夠滿足所述要求的二次電池的實(shí)例 是利用非水電解液的二次電池(在下文中，稱為非水二次電池)如鋰離子二次電池。鋰離子二次電池利用非水電解液，且所述非水電解液包含電解質(zhì)鹽如鋰鹽和非水 溶劑。期望所述非水溶劑無論何種工作環(huán)境均具有高介電常數(shù)和高氧化電位、且在電池中 穩(wěn)定。作為這種非水溶劑，使用了非質(zhì)子溶劑，且其已知的實(shí)例包括高介電常數(shù)溶劑如 包括碳酸亞乙酯和碳酸亞丙酯的環(huán)狀碳酸酯、及包括Y-丁內(nèi)酯的環(huán)狀羧酸酯；以及低粘 度溶劑如包括碳酸二乙酯和碳酸二甲酯的鏈狀碳酸酯、及包括二甲氧基乙烷的醚。通常，將 高介電常數(shù)溶劑和低粘度溶劑組合使用。然而，由于涉及由電池破損或任何其它原因引起的內(nèi)壓提高的缺陷，所以利用非 水電解液的鋰離子二次電池可能遭受非水電解液的泄漏。非水電解液的泄漏可能導(dǎo)致構(gòu)成 鋰離子二次電池的正極和負(fù)極之間的短路，從而導(dǎo)致發(fā)生著火或燃燒。其還可能導(dǎo)致在鋰 離子二次電池中產(chǎn)生熱，從而導(dǎo)致有機(jī)溶劑基非水溶劑的蒸發(fā)和/或分解而產(chǎn)生氣體。在 某些情況下，所產(chǎn)生的氣體著火或者引起鋰離子二次電池破裂。為了解決上述問題，已經(jīng)對(duì) 通過向非水電解液中添加阻燃劑而賦予阻燃性進(jìn)行了研究。例如，在日本特開平6(1994)-13108號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)、日本特開2002-25615 號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)、日本特表(PCT申請(qǐng)的譯文)2001-525597號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)和日 本特開平11 (1999) _3四495號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)4)中，提出了向非水電解液中添加阻燃劑的 技術(shù)。作為阻燃劑，具體來說，日本特開平6(1994)-13108號(hào)公報(bào)和日本特開 2002-25615號(hào)公報(bào)提出了膦腈衍生物，日本特表(PCT申請(qǐng)的譯文)2001-525597號(hào)公報(bào)提 出了偶氮二(異丁腈)(AIBN)，且日本特開平11 (1999) -329495號(hào)公報(bào)提出了咪唑化合物?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1專利文獻(xiàn)2專利文獻(xiàn)3專利文獻(xiàn)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題膦腈衍生物雖然顯示出優(yōu)異的阻燃性，但當(dāng)與特定種類的非水溶劑一起使用或以 特定混合比與非水溶劑混合時(shí)，預(yù)期會(huì)導(dǎo)致鋰離子二次電池在高溫下運(yùn)行不穩(wěn)定。通常，當(dāng) 鋰離子二次電池由于某些原因而產(chǎn)生熱時(shí)，在負(fù)極或正極和電解液之間的界面處發(fā)生熱分 解反應(yīng)，且在該反應(yīng)熱失控的情況下，鋰離子二次電池可能破裂或著火。即使當(dāng)混合膦腈衍 生物時(shí)，該現(xiàn)象也能夠發(fā)生。另外，由于膦腈衍生物在負(fù)極表面上變成膜，所以電池特性如 循環(huán)特性和操作環(huán)境穩(wěn)定性可能下降。在日本特開2002-25615號(hào)公報(bào)的實(shí)施例中，相對(duì)于非水溶劑，以40體積％的高含 量使用膦腈衍生物。由于膦腈衍生物具有相對(duì)高的粘度和相對(duì)低的介電常數(shù)，所以其高含 量引起了對(duì)非水電解液導(dǎo)電性降低和由于所述降低而造成的電池性能下降的擔(dān)心。同時(shí)，AIBN在以非質(zhì)子溶劑代表的非水溶劑中的溶解度低，因此不能增加其含量。 因此，AIBN不可能充分提高阻燃性。此外，AIBN可能由于鋰離子二次電池的充電和放電而 發(fā)生電解，從而引起對(duì)電池性能下降的擔(dān)心。同樣地，咪唑化合物不會(huì)產(chǎn)生足夠的阻燃性，除非增加其含量。然而，其增加的含 量引起了對(duì)循環(huán)特性和操作環(huán)境穩(wěn)定性下降的擔(dān)心。因此，希望進(jìn)一步提高阻燃性而不降低電池性能。解決問題的手段本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)非水二次電池用阻燃劑進(jìn)行了深入研究，結(jié)果，意外地發(fā)現(xiàn)當(dāng) 非水電解液中含有分子中具有氮-氮不飽和鍵的環(huán)狀化合物時(shí)，能使電池產(chǎn)生充分的阻燃 性，從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。作為由此產(chǎn)生的充分阻燃性的結(jié)果，即使當(dāng)非水二次電池異常加熱 時(shí)，非水二次電池的安全性和可靠性也能夠得到保證。而且，該阻燃劑在寬的溫度范圍內(nèi)不 影響非水二次電池的電特性，從而可以提供顯示穩(wěn)定循環(huán)特性的非水二次電池。因此，本發(fā)明提供了一種非水二次電池，其包含正極；負(fù)極；及非水電解液，其中 所述非水電解液至少含有由通式(1)表示的環(huán)狀含氮化合物
權(quán)利要求
1. 一種非水二次電池，其包含正極；負(fù)極；及非水電解液，其中所述非水電解液至少 含有由通式(1)表示的環(huán)狀含氮化合物
2.根據(jù)權(quán)利要求1的非水二次電池，其中所述環(huán)狀含氮化合物由通式( 表示
3.根據(jù)權(quán)利要求2的非水二次電池，其中所述環(huán)狀含氮化合物由通式C3)表示
4.根據(jù)權(quán)利要求3的非水二次電池，其中所述環(huán)狀含氮化合物由通式(4)表示
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)的非水二次電池，其中所述環(huán)狀含氮化合物以1體 積％ 60體積％的百分率包含在非水電解液中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)的非水二次電池，其中所述環(huán)狀含氮化合物在比其分 解溫度更高的溫度下被加熱時(shí)產(chǎn)生氮?dú)狻?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求6的非水二次電池，其中所述環(huán)狀含氮化合物的分解溫度為120°C 250°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求3 7中任一項(xiàng)的非水二次電池，其中R1 R4表示甲基或苯基。
9.一種非水二次電池用阻燃劑，所述阻燃劑包含由通式(1)表示的環(huán)狀含氮化合物
全文摘要
一種非水二次電池，其包含正極；負(fù)極；及非水電解液，其中所述非水電解液至少含有由通式(1)表示的環(huán)狀含氮化合物，其中X表示衍生自鏈狀飽和烴且碳原子數(shù)為1～5的任選支化的二價(jià)基團(tuán)、＝C＝CH2、＝C＝O、＝C＝S＝O、＝O或＝S；A1和A2可以相同或不同且各自表示任選取代的亞甲基、＝C＝O或＝SO2。式(1)。
文檔編號(hào)H01M10/052GK102077403SQ20098012450
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日
發(fā)明者內(nèi)海久幸 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社