專利名稱：非水電解液、使用其的電化學(xué)元件以及非水電解液中使用的1,2-二氧丙烷化合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠提高高溫充電保存后的低溫負(fù)荷特性的非水電解液、使用其的電化學(xué)元件、以及非水電解液中使用的1，2- 二氧丙烷化合物。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，電化學(xué)元件、特別是鋰二 次電池作為手機(jī)和筆記本型個(gè)人電腦等小型電子設(shè)備的電源、電動(dòng)汽車或電力儲(chǔ)存用途等的電源而被廣泛使用。這些電子設(shè)備或汽車有可能要在盛夏的高溫下和極寒的低溫下等較寬的溫度范圍內(nèi)使用，因此要求在較寬溫度范圍內(nèi)平衡性良好地提高充放電循環(huán)特性。鋰二次電池主要由包含可嵌入脫嵌鋰的材料的正極和負(fù)極、以及包含鋰鹽和非水溶劑的非水電解液構(gòu)成，作為非水溶劑，使用碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)等碳酸酯類。另外，作為負(fù)極，已知金屬鋰、可嵌入和脫嵌鋰的金屬化合物(金屬單質(zhì)、氧化物、與鋰的合金等)或碳材料，特別是使用了可嵌入及脫嵌鋰的焦炭、人造石墨、天然石墨等碳材料的鋰二次電池得到廣泛的實(shí)用化。例如，對(duì)于將天然石墨或人造石墨等經(jīng)高結(jié)晶化的碳材料用作負(fù)極材料的鋰二次電池，可知由于非水電解液中的溶劑在充電時(shí)在負(fù)極表面發(fā)生還原分解所產(chǎn)生的分解物或氣體會(huì)阻礙發(fā)生電池所期望的電化學(xué)反應(yīng)，因此會(huì)發(fā)生循環(huán)特性的降低。另外，如果非水溶劑的分解物蓄積，則鋰向負(fù)極的嵌入和脫嵌變得不順利，特別是高溫充電保存后的低溫負(fù)荷特性容易降低。另外，對(duì)于將鋰金屬或其合金、錫或硅等金屬單質(zhì)或者氧化物用作負(fù)極材料的鋰二次電池，可知雖然初期容量高，但循環(huán)中會(huì)進(jìn)行微粉化，因此與碳材料的負(fù)極相比，非水溶劑的還原分解加速發(fā)生，電池容量或循環(huán)特性等電池性能大幅降低。另外，如果這些負(fù)極材料的微粉化或非水溶劑的分解物蓄積，則鋰向負(fù)極的嵌入和脫嵌變得不順利，特別是高溫充電保存后的低溫負(fù)荷特性容易降低。另一方面，對(duì)于使用例如LiCo02、LiMn204、LiNi02、LiFePO4等作為正極的鋰二次電池，可知在非水電解液中的非水溶劑在充電狀態(tài)下成為高溫時(shí)，在正極材料與非水電解液的界面，由局部地發(fā)生部分氧化分解所產(chǎn)生的分解物或氣體會(huì)阻礙發(fā)生電池所期望的電化學(xué)反應(yīng)，因此還是會(huì)發(fā)生高溫充電保存后的低溫負(fù)荷特性的降低。如以上所述，由于正極上或負(fù)極上非水電解液發(fā)生分解時(shí)的分解物或氣體，鋰離子的移動(dòng)受到阻礙，或者電池發(fā)生膨脹，由此導(dǎo)致電池性能降低。盡管是這樣的狀況，但現(xiàn)在的潮流是搭載有鋰二次電池的電子設(shè)備的多功能化越來(lái)越發(fā)展，電力消耗量增大。因此，鋰二次電池的高容量化越來(lái)越發(fā)展，電極的密度提高，或電池內(nèi)的無(wú)用的空間容積減少等，電池內(nèi)的非水電解液所占的體積減小。因此現(xiàn)在的狀況是少量的非水電解液的分解就使高溫循環(huán)特性或高溫循環(huán)后的低溫特性容易降低。
另外，作為鋰一次電池，例如已知將二氧化錳或氟化石墨作為正極、將鋰金屬作為負(fù)極的鋰一次電池，由于其能量密度高而被廣泛使用，但期望抑制長(zhǎng)期保存中的內(nèi)部電阻的增加、提聞聞溫下的長(zhǎng)期保存性能。此外,近年來(lái),作為電動(dòng)汽車用或者混合動(dòng)力電動(dòng)汽車用的新型電源,從輸出密度的方面考慮，進(jìn)行了將活性炭等用于電極的雙電荷層電容器的開發(fā)，從兼顧能量密度和輸出密度的觀點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行了將鋰離子二次電池和雙電荷層電容器的蓄電原理組合而成的被稱為混合動(dòng)力電容器(將鋰的嵌入、脫嵌所產(chǎn)生的容量和雙電荷層容量這兩者有效利用的非對(duì)稱型電容器)的蓄電裝置的開發(fā)，期望提高高溫充電保存后的負(fù)荷特性。專利文獻(xiàn)I中公開了在非水溶劑中含有0. f 30重量份的磺酸酯化合物的電解液，所述磺酸酯化合物例如是在含有碳酸酯骨架的5元環(huán)結(jié)構(gòu)的4位上經(jīng)由亞甲基鏈具有氧磺?；慕Y(jié)構(gòu)的1，3- 二噁烷-2-酮基-4-甲基甲基磺酸酯(也稱為4-(甲烷磺?；趸?基)-I, 3- 二氧雜戊環(huán)-2-酮)，其顯示出優(yōu)異的循環(huán)特性。專利文獻(xiàn)2中公開了在非水溶劑中含有0. r30重量份四氫呋喃二醇亞硫酸酯的電解液，所述四氫呋喃二醇亞硫酸酯是在含有亞硫酸酯骨架的5元環(huán)結(jié)構(gòu)的4位上經(jīng)由亞甲基鏈具有醚氧的結(jié)構(gòu)，其顯示出優(yōu)異的循環(huán)特性。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特表2010-503974號(hào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2000-188127號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問(wèn)題本發(fā)明的目的在于提供能夠提高高溫充電保存后的低溫負(fù)荷特性的非水電解液、使用其的電化學(xué)元件、以及非水電解液中使用的1，2- 二氧丙烷化合物。用于解決問(wèn)題的手段本發(fā)明人等對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的非水電解液的性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究。其結(jié)果是，上述專利文獻(xiàn)中的非水電解液對(duì)于高溫充電保存后的低溫負(fù)荷特性沒(méi)有得到顯著的效果。因此，本發(fā)明人等為了解決上述課題反復(fù)進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)了 對(duì)于在非水溶劑中溶解有電解質(zhì)鹽的非水電解液，通過(guò)將特定的化合物添加到非水電解液中，所述特定的化合物具有下述結(jié)構(gòu)在具有特定的取代基的5元環(huán)結(jié)構(gòu)的4位上經(jīng)由碳原子鍵合了亞磺?；?_S(=0)_)或磺酰基(_S(=0)2_)的結(jié)構(gòu)(即具有Y1)，能夠改善高溫充電保存后的低溫負(fù)荷特性，從而完成了本發(fā)明。SP，本發(fā)明提供下述的(I) (3)。(I) 一種非水電解液，其是在非水溶劑中溶解有電解質(zhì)鹽的非水電解液，其特征在于，在非水電解液中含有下述通式(I)表示的1，2- 二氧丙烷化合物，
權(quán)利要求
1.一種非水電解液，其是在非水溶劑中溶解有電解質(zhì)鹽的非水電解液，其特征在于，在非水電解液中含有下述通式(I)表示的1，2- 二氧丙烷化合物，
2.一種電化學(xué)元件，其包含正極、負(fù)極以及在非水溶劑中溶解有電解質(zhì)鹽的非水電解液，其特征在于，該非水電解液是所述權(quán)利要求I中記載的非水電解液。
3.一種1，2- 二氧丙烷化合物,其由下述通式(II)表示，
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供能夠提高高溫充電保存后的低溫負(fù)荷特性的非水電解液、使用其的電化學(xué)元件、以及非水電解液中使用的1,2-二氧丙烷化合物。本發(fā)明的非水電解液是在非水溶劑中溶解有電解質(zhì)鹽的非水電解液，其特征在于，在非水電解液中含有由下述通式(I)表示的1,2-二氧丙烷化合物
文檔編號(hào)H01M6/16GK102782927SQ20118001180
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者三好和弘, 古藤雄一, 敷田莊司 申請(qǐng)人:宇部興產(chǎn)株式會(huì)社