鋰電池用電解液及其制造方法、以及具備該鋰電池用電解液的鋰電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及對于裡金屬的穩(wěn)定性優(yōu)異的裡電池用電解液及其制造方法、W及具備 該裡電池用電解液的裡電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 二次電池是除了能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能進行放電W外，能夠通過使電流向與放 電時相反的方向流動，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而積蓄（充電）的電池。在二次電池中，裡二次 電池由于能量密度高，因此作為筆記本型個人電腦或便攜式電話等便攜設(shè)備的電源被廣泛 應(yīng)用。
[0003] 在裡二次電池中，在使用石墨（表示為C)作為負(fù)極活性物質(zhì)的情況下，在放電時， 在負(fù)極進行下述式（I)的反應(yīng)。
[0004] LiyC 一 C+xLi++xe- (I)
[0005] (上述式（I)中，0<x<l。）
[0006] 通過上述式（I)產(chǎn)生的電子經(jīng)由外部電路，通過外部負(fù)荷進行工作，隨后到達正 極。然后，通過上述式（I)產(chǎn)生的裡離子an從負(fù)極側(cè)向正極側(cè)通過電滲在被負(fù)極和正 極夾持的電解質(zhì)內(nèi)遷移。
[0007] 另外，在使用鉆酸裡（Lii_,Co化）作為正極活性物質(zhì)的情況下，在放電時，在正極進 行下述式（II)的反應(yīng)。
[0008] Lii_xCo〇2+xLi++xe_一 LiCo〇2 (II)
[0009] (上述式（II)中，0<x<l。）
[0010] 在充電時，在負(fù)極和正極中，分別進行上述式（I)和式（II)的逆反應(yīng)，由于通過石 墨層間夾雜而進入了裡的石墨（Li共）在負(fù)極再生、鉆酸裡（Lii_,Co〇2)在正極再生，因此再 放電成為可能。
[0011] 在W往的裡二次電池中，由于使用具有可燃性、揮發(fā)性的有機溶劑為電解液，因此 安全性的提高存在極限。
[0012] 對此，作為為了提高安全性的對策，一直W來已知的有使用離子液體（常溫烙融 鹽）為電解液的裡二次電池。在此，離子液體是指在i〇〇°cw下為液體的鹽，其通常具有阻 燃性、不揮發(fā)性。該樣的阻燃性的電解液具有該樣的優(yōu)點：不僅能夠使安全性提高，而且電 位窗（電位區(qū)域）比較寬，并且顯示比較高的離子傳導(dǎo)性。
[0013] 作為具備離子液體的裡二次電池的技術(shù)，在專利文獻1中，記載了一種非水電解 質(zhì)二次電池的技術(shù)，其特征在于，具備正極、負(fù)極W及含有離子液體和磯酸締丙醋的非水電 解質(zhì)。
[0014] 現(xiàn)有技術(shù)文獻 [001引專利文獻
[0016] 專利文獻1 ;特開2007-035413號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 發(fā)明所要解決的課題
[001引在專利文獻1說明書的段落[0090]中，記載了使用在作為離子液體的一種的 N-甲基-N-丙基嗽晚H雙=氣甲橫酷亞胺中溶解了作為裡鹽的一種的雙S氣甲橫酷亞胺 裡而得到的電解質(zhì)。但是，本發(fā)明人研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用了該樣的W往的離子液體的電解 質(zhì)對于裡金屬不穩(wěn)定。
[0019] 本發(fā)明是鑒于上述實際狀況而完成的，其目的在于，提供對于裡金屬的穩(wěn)定性優(yōu) 異的裡電池用電解液及其制造方法、W及具備該裡電池用電解液的裡電池。
[0020] 用于解決課題的手段
[0021] 本發(fā)明的裡電池用電解液的特征在于，含有由下述通式（1)表示的介離子化合 物。
[002引[化學(xué)式U
[0023]
【主權(quán)項】
1. 鋰電池用電解液，其特征在于，含有由下述通式（1)表示的介離子化合物，
上述通式（1)中，R1為碳原子數(shù)1?3的脂肪族烴基，R2為由下述通式（2)、（3)或（4) 中的任一個表示的基團： -C1H21-(OCH2)ffl-C nH2n+1 通式（2) 上述通式（2)中，1和n為0以上的實數(shù)，m為1以上的實數(shù)，并且l、m及n之和為8以 下； -CxH2x-(CH2OCH2) y-CzH2z+1 通式（3) 上述通式（3)中，x和z為0以上的實數(shù)，y為1以上的實數(shù)，并且x、2y及z之和為8 以下； -CpH2p-(C2H4OCH 2)q-CrH2r+1 通式⑷ 上述通式（4)中，p和r為0以上的實數(shù)，q為1以上的實數(shù)，并且p、3q及r之和為8 以下。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋰電池用電解液，其中，所述通式（1)中，R2為選自由甲氧基 甲基（-CH20CH 3)、2-甲氧基乙基（-C2H40CH3)、3-甲氧基丙基（-C 3H60CH3)、4-甲氧基丁基 (-C 4H8OCH3)、甲氧基甲氧基甲基（_CH2OCH 2OCH3)、（2_甲氧基乙氧基）甲基（_CH2OC2H 4OCH3)、 2-(甲氧基甲氧基）乙基（-C2H40CH 20CH3)、2-(2-甲氧基乙氧基）乙基（_C2H4OC 2H4OCH3)和 2_(甲氧基甲氧基甲氧基）乙基（_C2H 4OCH2OCH2OCH3)組成的組中的一個基團。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鋰電池用電解液，其中，進一步以0. 32?1. 4mol/kg的濃 度含有鋰鹽。
4. 如權(quán)利要求1?3任一項所述的鋰電池用電解液，其中，該電解液為鋰空氣電池用的 電解液。
5. 鋰電池，其至少具備正極、負(fù)極和介于該正極與該負(fù)極之間的電解質(zhì)，其特征在于， 所述正極、所述負(fù)極和所述電解質(zhì)中的至少任意一個包含權(quán)利要求1?4任一項所述 的鋰電池用電解液。
6. 鋰電池用電解液的制造方法，其特征在于，包括： 分別準(zhǔn)備由下述通式（1)表示的介離子化合物和鋰鹽的工序，以及 至少混合所述介離子化合物和鋰鹽以制備水分濃度為200ppm以下的鋰電池用電解液 的工序，
上述通式（1)中，R1為碳原子數(shù)1?3的脂肪族烴基，R2為由下述通式（2)、（3)或（4) 中的任一個表示的基團： -C1H21-(OCH2)ffl-C nH2n+1 通式（2) 上述通式（2)中，1和n為0以上的實數(shù)，m為1以上的實數(shù)，并且l、m及n之和為8以 下； -CxH2x-(CH2OCH2) y-CzH2z+1 通式（3) 上述通式（3)中，x和z為0以上的實數(shù)，y為1以上的實數(shù)，并且x、2y及z之和為8 以下； -CpH2p-(C2H4OCH 2)q-CrH2r+1 通式⑷ 上述通式（4)中，p和r為0以上的實數(shù)，q為1以上的實數(shù)，并且p、3q及r之和為8 以下。
7. 如權(quán)利要求6所述的鋰電池用電解液的制造方法，其中，所述通式（1)中，R2為 選自由甲氧基甲基（_CH 2OCH3)、2-甲氧基乙基（_C2H4OCH3)、3-甲氧基丙基（_C 3H6OCH3)、 4_甲氧基丁基（_C4H 8OCH3)、甲氧基甲氧基甲基（_CH2OCH2OCH 3)、（2-甲氧基乙氧基）甲基 (-CH2OC2H 4OCH3)、2-(甲氧基甲氧基）乙基（-C2H 4OCH2OCH3)、2-(2-甲氧基乙氧基）乙基 (_C 2H4OC2H4OCH3)和2-(甲氧基甲氧基甲氧基）乙基（_C 2H4OCH2OCH2OCH3)組成的組中的一個 基團。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的鋰電池用電解液的制造方法，其中，在所述制備工序中，使 電解液中的鋰鹽濃度為〇. 32?1. 4mol/kg。
9. 如權(quán)利要求6?8任一項所述的鋰電池用電解液的制造方法，其中，該制造方法是鋰 空氣電池用電解液的制造方法。
10. 如權(quán)利要求6?9任一項所述的鋰電池用電解液的制造方法，其中，所述介離子化 合物是在堿性條件下合成的。
【專利摘要】提供了對于鋰金屬的穩(wěn)定性優(yōu)異的電池用電解液及其制造方法、以及具備該電解液的鋰電池。鋰電池用電解液的特征在于，含有由通式(1)表示的介離子化合物。
【IPC分類】H01M10-0568, H01M12-08, H01M10-052
【公開號】CN104620435
【申請?zhí)枴緾N201380047425
【發(fā)明人】平下恒久, 荒木修喜, 中本博文, 白澤淳
【申請人】國立大學(xué)法人名古屋工業(yè)大學(xué), 豐田自動車株式會社
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2013年9月9日
【公告號】EP2897210A1, US20150236377, WO2014042124A1