專利名稱：非水電解質(zhì)、非水電解質(zhì)電池和使用該電池的電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非水電解質(zhì)和使用其的非水電解質(zhì)電池，特別地，本發(fā)明涉及一種能夠抑制負(fù)荷特性的降低的非水電解質(zhì)以及使用其的非水電解質(zhì)電池。并且，本發(fā)明涉及各自使用這種非水電解質(zhì)電池的電池組、電子設(shè)備、電動車輛、電力存儲裝置和電力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，諸如攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動電話和膝上型個(gè)人計(jì)算機(jī)的便攜式電子設(shè)備已經(jīng)被廣泛普及，并且強(qiáng)烈要求實(shí)現(xiàn)它們的小型化、輕量化以及長壽命。伴隨此，促進(jìn)了作為電源的電池，尤其是輕量化且由其可獲得高能量密度的二次電池的開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
尤其是，利用鋰離子的嵌入和脫嵌用于充電和放電反應(yīng)的鋰離子二次電池、利用鋰金屬的沉積和溶解的鋰金屬二次電池等非常期待。這是因?yàn)榕c鉛電池和鎳鎘電池相比，可獲得高能量密度。現(xiàn)在，鋰離子二次電池或鋰金屬二次電池的每單位體積能量密度非常高，并且使用可燃的有機(jī)溶劑作為非水電解質(zhì)。在使用有機(jī)溶劑的非水電解質(zhì)二次電池中，安全性確保是最重要的問題之一，并且尤其是，過充電保護(hù)是重要的。例如，在鎳鎘電池中，如果在過充電時(shí)充電電壓增加，則由于充電能量被包含在電解液中的水的化學(xué)反應(yīng)消耗，過充電防止系統(tǒng)起作用。另一方面，在作為非水系統(tǒng)的鋰二次電池中，由于充電能量沒有被水的化學(xué)反應(yīng)消耗，因此需要作為其替代品的不同系統(tǒng)。作為非水電解質(zhì)電池中的過充電防止系統(tǒng)，提出了用于利用化學(xué)反應(yīng)的方法以及利用電子電路的方法。從實(shí)際使用的觀點(diǎn)來看，主要采用后者。然而，在利用電子電路的方法中，不僅成本高，而且在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面還存在各種限制。于是，在非水電解質(zhì)電池中，促進(jìn)了防止利用電化學(xué)反應(yīng)的過充電的技術(shù)的開發(fā)。尤其是，作為用于化學(xué)過充電保護(hù)的手段之一，嘗試了用于將合適的氧化還原試劑(reagent)加入到電解液中的方法。根據(jù)該方法，在氧化還原試劑的反應(yīng)的可逆性良好的情況下，存在在電池內(nèi)往復(fù)的用于消耗過充電電流的保護(hù)系統(tǒng)。使用這種氧化還原試劑的實(shí)例包括在專利文獻(xiàn)I (日本專利號351201)中描述的方法。專利文獻(xiàn)I描述了具有氟酯/醚和甲硅烷基基團(tuán)的芳族化合物的使用。專利文獻(xiàn)2 (JP-T-2010-521050)描述了硝基氧化合物的使用。專利文獻(xiàn)3 (JP-T-2009-527096)描述了三苯基胺化合物的使用。專利文獻(xiàn)4 (JP-T-2009-514149)描述了碳酸亞乙烯酯或磺內(nèi)酯和苯甲醚基化合物的組合的使用。專利文獻(xiàn)5 (JP-T-2008-541041)描述了 N-氧化物化合物的使用。專利文獻(xiàn)6 (JP-T-2007-531972)描述了包括芳族化合物的成環(huán)化合物(cyclable compound)的使用。專利文獻(xiàn)7 (JP-T-2007-531970)描述了包括多個(gè)串聯(lián)連接的可再充電的鋰離子單電池(cel I)的電池，每個(gè)單電池包括含氧化還原試劑的電解質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，本發(fā)明的發(fā)明人將在前述專利文獻(xiàn)中描述的氧化還原試劑用于實(shí)際的鋰離子電池，并且作為結(jié)果，已經(jīng)注意到，通過電化學(xué)反應(yīng)的充電終止電壓的抑制和用于使待產(chǎn)生的放電容量均一化的效果是不充分的。以這種方式，如果用于抑制充電電壓的增加的效果不充分，則在過充電時(shí)電池電壓(cell voltage)增加。電池電壓的增加引起過多的鋰從正極中提取并且金屬鋰沉積(析出)到負(fù)極上。顯然的是，當(dāng)電池在高溫氣氛下暴露在這種狀態(tài)下時(shí)，電池內(nèi)部的構(gòu)成材料引起反應(yīng)，導(dǎo)致負(fù)荷特性的降低，諸如放電容量的降低。因此，期望提供一種非水電解質(zhì)和非水電解質(zhì)電池，其中甚至在顯示過充電狀態(tài)的情況下，也很難引起負(fù)荷特性的降低，以及均使用所述非水電解質(zhì)電池的電池組(電池包，battery pack),電子設(shè)備，電動車輛，電力存儲裝置(electricity storageapparatus)以及電力系統(tǒng)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的非水電解質(zhì)包括非水溶劑、電解質(zhì)鹽、能夠在規(guī)定的電位下發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過充電控制劑(overcharge controlling agent)、以及選自以下化合物(I)至(10)中的至少一種。化合物(I)Li [PFmlRl l6_ml]在該式中，Rll表示全氟烷基基團(tuán)或全氟芳基基團(tuán)；并且ml表示O至6的整數(shù)?；衔?2)LiN(S02R21)2在該式中，R21表不全氣燒基基團(tuán)、全氣芳基基團(tuán)、或齒素基團(tuán)?；衔?3)Li [BFm3R314_m3]在該式中，R31表示全氟烷基基團(tuán)或全氟芳基基團(tuán)；并且m3表示O至4的整數(shù)。化合物(4)
權(quán)利要求
1.一種非水電解質(zhì),包括 非水電解液，所述非水電解液包含 非水溶劑， 電解質(zhì)鹽， 能夠在規(guī)定的電位下發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過充電控制劑，以及 選自以下化合物(I)至(10)中的至少一種化合物 化合物(I) Li [PFmlRl l6_ml] 其中， Rll表示全氟烷基基團(tuán)或全氟芳基基團(tuán)；并且ml表示O至6的整數(shù)， 化合物(2)LiN(S02R21)2 其中， R21表示全氟烷基基團(tuán)、全氟芳基基團(tuán)、或鹵素基團(tuán)， 化合物(3) Li [BFm3R314_m3] 其中， R31表示全氟烷基基團(tuán)或全氟芳基基團(tuán)；并且m3表示O至4的整數(shù)，
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非水電解質(zhì)，其中，相對于所述過充電控制劑，選自所述化合物(I)至(10)中的至少一種的混合量為O. 001質(zhì)量％以上且不大于30質(zhì)量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非水電解質(zhì)，其中，所述過充電控制劑是選自以下過充電控制劑(I)至(12)中的至少一種 過充電控制劑(I)
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非水電解質(zhì)，其中，相對于所述非水電解液，所述過充電控制劑的混合量為O. I質(zhì)量％以上且不大于50質(zhì)量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非水電解質(zhì)，其中，所述非水溶劑包含由以下式(I)至(3)表示的不飽和碳鍵環(huán)狀碳酸酯中的至少一種， 式(I)
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非水電解質(zhì)，其中，所述非水溶劑包含由下式(4)表示的鹵代鏈狀碳酸酯和由下式(5 )表示的鹵代環(huán)狀碳酸酯中的至少一種， 式(4)
7.一種非水電解質(zhì)電池，包括 包括正極和負(fù)極的電極組，和 包括非水電解液的非水電解質(zhì)，其中 所述非水電解液包含 非水溶劑， 電解質(zhì)鹽， 能夠在規(guī)定的電位下發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過充電控制劑，和 選自以下化合物(I)至(10)中的至少一種化合物 化合物(I) Li [PFmlRl16-J11] 其中， Rll表示全氟烷基基團(tuán)或全氟芳基基團(tuán)；并且ml表示O至6的整數(shù)， 化合物(2)LiN(S02R21)2 其中， R21表示全氟烷基基團(tuán)、全氟芳基基團(tuán)、或鹵素基團(tuán)， 化合物(3) Li [BFm3R314_m3] 其中， R31表示全氟烷基基團(tuán)或全氟芳基基團(tuán)；并且m3表示O至4的整數(shù)， 化合物(4)
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非水電解質(zhì)電池，其中，相對于所述過充電控制劑，選自所述化合物(I)至(10)中的至少ー種的混合量為O. 001質(zhì)量％以上且不大于30質(zhì)量％。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非水電解質(zhì)電池，其中，所述過充電控制劑是選自以下過充電控制劑(I)至(12)中的至少ー種 過充電控制劑(I)
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的非水電解質(zhì)電池，其中，相對于所述非水電解液，所述過充電控制劑的混合量為O. I質(zhì)量％以上且不大于50質(zhì)量％。
11.ー種電池組，包括 根據(jù)權(quán)利要求7所述的非水電解質(zhì)電池， 用于控制所述非水電解質(zhì)電池的控制部件，以及 用于容納所述非水電解質(zhì)電池的包裝。
12.—種電子設(shè)備,包括 根據(jù)權(quán)利要求7所述的非水電解質(zhì)電池，并且 從所述非水電解質(zhì)電池接收電カ供應(yīng)。
13.—種電動車輛,包括 根據(jù)權(quán)利要求7所述的非水電解質(zhì)電池， 轉(zhuǎn)換裝置，從所述非水電解質(zhì)電池接收電カ供應(yīng)并且將其轉(zhuǎn)換成車輛的驅(qū)動力，以及 控制裝置，用于基于關(guān)于所述非水電解質(zhì)電池的信息進(jìn)行關(guān)于車輛控制的信息處理。
14.ー種電カ存儲裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求7所述的非水電解質(zhì)電池，并且 將電カ供應(yīng)至待連接至所述非水電解質(zhì)電池的電子設(shè)備。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電カ存儲裝置，包括 電カ信息控制裝置，用于通過網(wǎng)絡(luò)相對于其他設(shè)備來傳輸和接收信號，并且 基于所述電カ信息控制裝置所接收的信息進(jìn)行所述非水電解質(zhì)電池的充電和放電控制。
16.ー種電カ系統(tǒng)，用于從根據(jù)權(quán)利要求7所述的非水電解質(zhì)電池接收電カ供應(yīng)，或者將電カ從發(fā)電裝置或電カ網(wǎng)供應(yīng)至所述非水電解質(zhì)電池。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種非水電解質(zhì)、非水電解質(zhì)電池和使用該電池的電池組。該非水電解質(zhì)電池包括非水電解液，該非水電解液包含非水溶劑、電解質(zhì)鹽、能夠在規(guī)定的電位下發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過充電控制劑以及選自化合物(1)至(10)的至少一種。
文檔編號H01M10/0567GK102820484SQ20121017995
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者早川裕子, 洼田忠彥 申請人:索尼公司