二次电池的制作方法

xiaoxiao2020-8-1  10

专利名称:二次电池的制作方法
技术领域
本发明涉及提高电池特性的电解液及使用该电解液的二次电池。
背景技术
当前,正在推进以用于便携电话等移动设备的二次电池、汽车或大规模蓄电中所需的二次电池为代表的蓄电设备的高容量化、高能量密度化。其中,作为能够反复充放电的二次电池,具有高能量密度的锂系列二次电池成为主流。
锂系列二次电池包括正极、负极、电解质(或电解液)。一般,锂系列二次电池的正极活性物质使用含锂的过渡金属氧化物,负极活性物质使用锂金属、锂合金、或者吸收(occluding)放出锂离子的材料。另外,锂系列二次电池的电解质使用溶解了四氟硼酸锂(LiBF4)或六氟磷酸锂(LiPF6)等锂盐的有机溶剂。有机溶剂中使用碳酸亚乙基酯、碳酸亚丙基酯等。另外,作为锂系列二次电池的负极材料,以石墨、硬碳、焦炭等碳材料为构成材料的材料或者锡、硅、铝、氧化硅等和锂发生合金化反应的材料。作为上述锂系列二次电池的示例,例如特开2000-100421号公报(专利文献I)中公开了以石墨为负极活性物质的非水电解液二次电池。专利文献I的非水电解液二次电池中,为了使电解液为难燃性,以提高安全性,使用磷酸酯作为电解液的溶剂的主成分。另夕卜,在专利文献I的非水电解液二次电池中,为了使得在以磷酸酯为溶剂的主成分的电解液中,也能够进行石墨的充放电,能够获得初次充放电效率提高、并且负荷特性优良的非水电解液二次电池,使电解液中还含有具有不饱和的脂肪族醚基团或者不饱和的脂肪族酯基团的化合物的至少一种。另一方面,现在需要更高容量的二次电池,替代专利文献I中所公开的那样的具有碳材料的主流电极材料,将娃、氧化娃、锡等材料作为负极材料使用的研究正在推进。

发明内容
如上文所述,期待具有更高容量、高能量密度的二次电池。这里,以往为了高容量化,一般需要改变电极材料本身,但是不光需要电极材料的进一步最佳化,而且需要对电池特性产生大的影响的电解液材料的进一步最佳化。本发明是鉴于上述现有技术中的缺点而做出的,其目的在于提供通过在电池材料、尤其是电解液上下工夫来提高特性的二次电池,具体而言是提供比现有的电池具有更高容量、高能量密度的二次电池。(用于解决问题的手段)为了达到前述目的,本发明的一个实施方式的电解液的特征在于,含有通过在溶解了锂盐的有机溶剂中浸溃由导电性材料连接的两种不同种类的金属而注入的锂离子以外的金属离子。
另外,本发明的另一实施方式的二次电池的特征在于,包括含有吸收、放出锂离子的氧化物的正极;含有吸收、放出锂离子的材料的负极;以及所述电解液。另外,本发明的又一实施方式的电解液的制造方法的特征在于,通过在溶解了锂盐的有机溶剂中,浸溃由导电性材料连接的两种不同种类的金属,来注入锂离子以外的金
属离子。(发明的效果)通过本发明,能够提供特性提高的二次电池。


图I是示出本发明的二次电池的基本结构的一个例子的示意·
图2是示出包括图I的基本结构的纽扣型二次电池的一个例子的分解组装立体图。符号说明I 容器2 正极3 负极4电解液10 二次电池11不锈钢外壳12 正极13 负极15绝缘垫片16 隔板17正极集电体20纽扣型二次电池
具体实施例方式首先,说明本发明的概要。本发明者为了提供具有高容量、高能量密度的二次电池而进行认真研究,结果发现通过浸溃由导电性材料连接的两种不同种类的金属来使电解液中含有金属离子,从而使用了该电解液的二次电池能够作为高容量的蓄电设备工作,直至完成了本发明。本发明的电解液中,含有通过在溶解了锂盐的有机溶剂中浸溃由导电性材料连接的(即,电短路的)两种不同种类的金属而注入的锂离子以外的金属离子。该金属离子优选包括镁离子、铝离子中的至少一种。另外,本发明的电解液中可以含有20体积%以上的磷化合物,也可以溶解有
I.OM(moI/L)以上的锂盐。使用了该电解液的本发明的二次电池包括含有吸收、放出锂离子的氧化物的正极、含有吸收、放出锂离子的材料的负极以及所述电解液。具体而言,如图I所示,本发明的示例所涉及的锂离子二次电池10的基本结构至少包括正极2、负极3和储存在密闭容器I内的电解液4。锂离子二次电池10的正极2由具有吸收、放出锂的材料的氧化物形成。另外,负极3由吸收、放出锂的材料或者析出、溶解锂的材料形成。而且,储存在密闭容器I内的电解液4包含金属离子。接下来,说明锂离子二次电池中使用的材料或结构部件的制作方法。但是毋庸置疑,本发明不限定于这些。首先,作为本发明的锂离子二次电池中使用的材料,说明(A)有机溶剂及作为其不可燃材料的磷化合物、(B)膜形成添加剂、(C)电解液、(D)正极、(E)负极、(F)隔板以及(G)电池形状。㈧有机溶剂本发明中的电解液中优选同时混合以下所示的有机溶剂。作为有机溶剂,可以 举出碳酸亚乙基酯(EC)、碳酸亚丙基酯(PC)、碳酸亚丁基酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、氟代碳酸亚乙基酯(FEC)、氯代碳酸亚乙基酯、碳酸二乙酯(DEC)、二甲氧基乙烷(DME)、二甲氧基甲烷(DMM)、二乙氧基乙烷(DEE)、二乙醚、苯基甲基醚、四氢呋喃(THF)、四氢批喃(THP)、I, 4-二氧六环(DIOX)、I, 3-二氧戍环(DOL)、乙臆、丙臆、Y - 丁内酯、Y -戍内酯等。从稳定性的观点出发,特别优选碳酸亚乙基酯、碳酸二乙酯、碳酸亚丙基酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、Y-丁内酯、Y-戊内酯,但是并不限于此。为了获得充分的容量提高效果,这些有机溶剂的浓度优选5体积%以上,更优选的是10体积%以上。上述的有机溶剂可以单独使用,也可以同时使用两种以上。另外,为了使电解液难以燃烧,可以混合磷化合物。作为磷化合物,可以举出下述化学式I和化学式2表示的化合物。
权利要求
1.一种电解液,其特征在于,含有通过在溶解了锂盐的有机溶剂中浸溃由导电性材料连接的两种不同种类的金属而注入的锂离子之外的金属离子。
2.根据权利要求I所述的电解液,其特征在于,所述金属离子包括镁离子、铝离子中的至少一种。
3.根据权利要求I或2所述的电解液,其特征在于,所述电解液中包含20体积%以上的磷化合物。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的电解液,其特征在于,所述电解液中溶解了I. OM(moI/L)以上的锂盐。
5.一种二次电池,其特征在于,包括含有吸收、放出锂离子的氧化物的正极;含有吸收、放出锂离子的材料的负极;以及电解液,所述电解液为权利要求I至4中任一项所述的电解液。
6.一种电解液的制造方法,其特征在于,通过在溶解了锂盐的有机溶剂中,浸溃由导电性材料连接的两种不同种类的金属,来注入锂离子以外的金属离子。
7.根据权利要求6所述的电解液的制造方法,其特征在于,所述金属离子包括镁离子、铝离子中的至少一种。
全文摘要
本发明的课题在于通过在电池材料、尤其是电解液上下工夫,来提高蓄电设备的特性。本发明的电解液4中,含有通过在溶解了锂盐的有机溶剂中浸渍由导电性材料连接的两种不同种类的金属而注入的锂离子以外的金属离子。
文档编号H01M10/052GK102792510SQ20118001032
公开日2012年11月21日 申请日期2011年1月12日 优先权日2010年2月19日
发明者松本和明 申请人:日本电气株式会社

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