非水电解质电池.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010267955.5

申请日:

2010.08.27

公开号:

CN102005607A

公开日:

2011.04.06

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01M 10/056申请日:20100827|||公开

IPC分类号:

H01M10/056(2010.01)I

主分类号:

H01M10/056

申请人:

夏普株式会社

发明人:

渡边佑树

地址:

日本

优先权:

2009.08.28 JP 2009-198564; 2009.08.28 JP 2009-198567

专利代理机构:

中科专利商标代理有限责任公司 11021

代理人:

张远

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内容摘要

本发明提供一种非水电解质电池,其具备以可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳材料作为负极活性物质的负极、以锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质的正极、和非水电解液,其中,所述非水电解液含有0.001wt%~5wt%的范围的具有2个能够和质子相互作用的叔胺基的二胺化合物。

权利要求书

1.一种非水电解质电池,其具备:以可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳材料作为负极活性物质的负极、以锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质的正极、和非水电解液,所述非水电解液含有0.001wt%~5wt%的范围的二胺化合物,所述二胺化合物具有2个能够和质子相互作用的叔胺基。2.如权利要求1所述的非水电解质电池,其中,所述二胺化合物为至少具有借助结合端进行键合或直接键合的2个苯环的芳香族化合物,且所述2个氨基分别存在于不同的苯环的可取代的位置上,所述可取代的位置为2个氨基最接近的位置。3.如权利要求1所述的非水电解质电池,其中,所述二胺化合物为选自萘、菲、蒽、并四苯、吖啶、芴、咔唑、二苯并呋喃、二苯并噻吩及二苯并硒吩中的化合物被2个叔胺基取代的芳香族化合物。4.如权利要求1所述的非水电解质电池,其中,二胺化合物为化合物(A)或化合物(B)表示的结构的化合物,式(A)及(B)中,E为-CH2-、-CH=CH-、-O-、-S-、-Se-中的任一个,取代基RA为氢原子、甲氧基或与RA键合的碳原子共同形成苯环所需要的残基,RB为氢原子或甲氧基,取代基R1~R4为CnH2n+1,其中,n=1~8,式(B)中的RA为形成苯环时所需要的残基时,n=1~3,式(B)中的RA为氢原子或甲氧基时n=4~8。5.如权利要求1所述的非水电解质电池,其具备:以可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳材料作为负极活性物质的负极、以锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质的正极、和非水电解液,所述非水电解液含有0.001wt%~5wt%的范围的具有2个能够和质子相互作用的氨基的二胺化合物,和质子相互作用时,所述二胺化合物具有所述氨基中的2个氮原子和质子所成的角度为155度~180度的结构。6.如权利要求1所述的非水电解质电池,其中,所述二胺化合物为化学式(1)或化学式(2)表示的结构的化合物,式(1)及(2)中,E为-CH2-、-CH=CH-、-O-、-S-、-Se-中的任一个,取代基R1a~R4a为CnH2n+1,其中,n=1~3。7.如权利要求6所述的非水电解质电池,其中,所述二胺化合物为所述取代基R1a~R4a全部是甲基的化合物。8.如权利要求1所述的非水电解质电池,其具备:以可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳材料作为负极活性物质的负极、以锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质的正极、和非水电解液,所述非水电解液以0.001wt%~5wt%的范围含有化学式(3)及化学式(4)表示的二胺化合物中的至少一种,式(3)及(4)中,E为-CH2-、-CH=CH-、-O-、-S-、-Se-中的任一个,取代基R1b~R4b为CnH2n+1表示的碳原子数4~8的即n=4~8的直链烷基或碳原子数3~8的即n=3~8的支链状烷基,取代基R5为氢原子或甲氧基。9.如权利要求8所述的非水电解质电池,其中,所述非水电解液含有2种以上所述二胺化合物,所述2种以上二胺化合物的含量合计为0.001wt%~5wt%的范围。10.如权利要求8所述的非水电解质电池,其中,所述非水电解液含有2种以上来自所述化学式(3)表示的二胺化合物、或2种以上来自所述化学式(4)表示的二胺化合物、或所述化学式(3)表示的二胺化合物和所述化学式(4)表示的二胺化合物各1种以上。11.如权利要求8所述的非水电解质电池,其中,所述非水电解液含有具有全部相同的取代基R1b~R4b的所述化学式(3)和化学式(4)表示的二胺化合物中的至少1种。12.如权利要求1所述的非水电解质电池,其中,在所述非水电解液中含有0.001wt%~2wt%的范围的所述二胺化合物。13.如权利要求1所述的非水电解质电池,其中,所述非水电解液含有LiPF6作为电解质盐。14.如权利要求1所述的非水电解质电池,其中,所述质子来源于存在于所述非水电解质电池中的水分。

说明书

非水电解质电池

技术领域

本发明涉及一种非水电解质电池。更详细的说,本发明涉及一种可用作在正负极之间交换锂离子的锂离子电池的非水电解质电池。

背景技术

近年来,由于具有轻量并且能量密度高、自放电少的优异特性,正在积极进行非水电解质电池的研究与开发。

特别是,通过对化学性及物理性预先掺杂在负极活性物质或正极活性物质中的锂离子反复进行脱掺杂和掺杂而进行充放电反应的锂离子二次电池,和作为其它的非水电解质电池的铅电池、镍镉电池相比较,可以得到较大的能量密度。因此,将锂离子二次电池用作安装在便携电话之类的便携电子器件上的电源的需求增大。并且,伴随着便携电子器件的进一步小型化和轻量化,要求作为电源的非水电解质电池也进一步小型化和高能量密度化。

另外,为了削减从作为被认为是地球变暖的原因的二氧化碳的分散型排放源的汽车排出的二氧化碳,期待混合动力汽车和电动汽车的实用化。该实用化的关键是重量能量密度和体积能量密度高的锂离子二次电池的开发。进而,为了构建可持续发展社会,提高供给能源中自然能源所占的使用比例是不可或缺的,作为自然能源的供给源之一,开始普及太阳能电池。这里,作为保存太阳能电池发电的电力的部件,从能量密度、容量方面来看,认为锂离子二次电池是有力的部件。这样,锂离子二次电池对各个领域的发展都有影响。

通常,锂离子二次电池是由负极、正极、间隔件、电解质或电解液、用于容纳它们的电池容器构成的。作为锂离子二次电池使用的电解液,例示有在碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二乙酯等碳酸酯类非水溶剂中溶解有作为电解质盐的LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、LiAsF6、LiClO4、Li2B10Cl10、Li2B12Cl12等及它们的混合物的电解液。

另外,溶解有LiPF6的电解液,从在有机溶剂中的溶解性及高电导率的观点出发被使用广泛,但存在热稳定性及保存特性差的问题。另外,溶解有LiPF4的电解液,虽然显示较高的热稳定性及氧化稳定性,但存在电导率差的问题。进而,溶解有LiCF3SO3的电解液,虽然显示较高的热稳定性,但存在电导率和氧化稳定性差、以4V以上的高电压充电时得不到充分的放电特性的问题。进而,溶解有LiN(CF3SO2)2、LiClO4或LiAsF6的电解液,虽然显示高电导率,但存在循环特性差的问题。进而,溶解有LiN(C2F5SO2)2或LiN(C4F9SO2)(CF3SO2)的电解液,虽然显示高电导率、热稳定性也优异,但由于氧化稳定性差,以4V以上的高电压充放电时,存在得不到充分的循环特性的问题。

这样,现有的溶解有电解质盐的电解液不能同时满足具有优异的电导率同时具有循环特性及保存稳定性。作为使循环特性及保存稳定性等电池性能变差的原因,认为是通过电解液中的锂盐的热分解或水解生成的氟化锂LiF及氟化氢HF。因此,要求在高温状态下能充分抑制氟化氢影响的技术。另外,还要求能长期充分抑制氟化氢影响的技术。

针对这样的要求,在日本特开2001-93571号公报(专利文献1)中,记载了为了具有在高温下的循环特性和保存稳定性,在电解液中添加1,8-双(二甲基氨基)萘之类的1,8-双(二烷基氨基)萘衍生物的技术。

另外,在日本特开平7-211349号公报(专利文献2)中,记载了在电池中装入氧化铝之类的金属氧化物的吸附剂、吸附除去的方法。

另外,在日本特开平4-355057号公报(专利文献3)中,记载了使用活性碳及硅胶、吸附除去的方法。

另外,在日本特开平3-119667号公报(专利文献4)中,记载了使用铵盐之类的碱性处理剂的方法。

另外,在日本特开平1-286262号公报(专利文献5)中,记载了在电解液中添加五氟苯基锂之类的有机锂化合物的方法。

另外,在日本特表2001-506052号公报(专利文献6)中,提出了一种通过中和电池内产生的酸而抑制酸引起的分解反应的技术。具体记载了一种在电解液中包含含金属的碱、碳酸盐、金属氧化物、氢氧化物、胺、有机碱等碱性化合物的技术。

发明内容

这样以来,通过本发明,可以提供一种非水电解质电池,其具备以可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳材料作为负极活性物质的负极、以锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质的正极、和非水电解液,所述非水电解液含有0.001wt%~5wt%的范围的具有2个能够和质子相互作用的叔胺基的二胺化合物。

本发明的非水电解质电池具备以可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳材料作为负极活性物质的负极、以锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质的正极、和非水电解液。所使用的非水电解液含有0.001wt%~5wt%的范围的具有2个能够和质子相互作用的叔胺基的二胺化合物。

上述特定结构的二胺化合物具有强俘获质子的性质。因此,可以俘获非水电解液中来源于氟化氢之类的酸的质子,可以抑制酸的不良影响。由于可以这样抑制酸引起的不良影响,因此,可以不变更电池设计、不使充放电特性降低地提高稳定性。特别是由于在高温下生成更多的酸,因此本发明的非水电解质电池在高温下具有稳定性。因此,根据本发明,可以不变更电池设计且不使充放电特性降低地提供一种在高温下的循环特性和保存稳定性优异的非水电解质电池。

二胺化合物优选使用如下的二胺化合物:为至少具有借助结合端进行键合或直接键合的2个苯环的芳香族化合物,且2个氨基分别存在于不同的苯环的可取代的位置上,可取代的位置为2个氨基最接近的位置。通过使用该二胺化合物,可以更好地抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。

二胺化合物优选为将选自菲、蒽、并四苯、吖啶、芴、咔唑、二苯并呋喃、二苯并噻吩及二苯并硒吩中的化合物用2个叔胺基取代所得的芳香族化合物。通过使用该二胺化合物,可以进一步抑制酸的不良影响。结果,可以提供一种循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。

二胺化合物优选具有下述化学式(A)或(B)表示的结构。通过使用该二胺化合物,可以进一步抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。

进而,二胺化合物优选具有和质子相互作用时所述氨基中的2个氮原子和质子所成的角度为155度~180度的结构。通过使用该二胺化合物,可以不变更电池设计、并且不使充放电特性降低地提供一种高温下的循环特性和保存稳定性优异的非水电解质电池。

二胺化合物优选具有下述化学式(1)或(2)表示的结构。通过使用该二胺化合物,可以抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。

另外,化学式(1)或(2)表示的结构中,所谓氨基中的2个氮原子与质子所成的角度,是指以氨基中的2个氮原子(N1、N2)和氢原子(H)处在同一平面上的方式连接各原子而成的图形中角N1HN2的角度,是指图1中的角度θ。

二胺化合物优选为所述取代基R1a~R4a全部为甲基的化合物。通过使用该二胺化合物,可以进一步抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。

二胺化合物优选具有下述化学式(3)或(4)表示的结构。

所述特定结构的二胺化合物具有有力俘获质子的性质(有力俘获酸的性质)。因此,可以俘获非水电解液中的氟化氢之类的酸。这样就可以抑制酸导致的不良影响,因此,可以不变更电池设计、不使充放电特性降低地提高稳定性。另外,由于与酸反应的碱性部位被取代基覆盖,可以抑制电极表面上的碱性物质的分解反应。因此,可以长期抑制酸的影响。因此,通过本发明,可以提供具有长期抑制酸的不良影响功能的非水电解质电池。

另外,优选非水电解液含有2种以上二胺化合物,且2种以上二胺化合物的含量的合计为0.001wt%~5wt%的范围。通过使用该非水电解液,可以更好地抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。

进而,非水电解液优选含有化学式(3)表示的二胺化合物2种以上、化学式(4)表示的二胺化合物2种以上、或化学式(3)表示的二胺化合物和化学式(4)表示的二胺化合物各1种以上。通过使用该非水电解液,可以进一步抑制酸的不良影响。此外,通过组合俘获速度不同的二胺化合物,可以长期抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。

进而,非水电解液优选含有具有全部相同的取代基R1b~R4b的化学式(3)及化学式(4)表示的二胺化合物中的至少1种。通过使用该非水电解液,可以进一步抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。

优选在非水电解液中含有0.001wt%~2wt%的范围的二胺化合物。通过使用该二胺化合物,可以进一步抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。

非水电解液优选含有LiPF6。通过使用该非水电解液,可以抑制酸的不良影响,同时可以实现高电导率。

附图说明

图1是用于说明氨基中的2个氮原子和质子所成的角度的示意图。

图2是表示改变4,5-双(二甲基氨基)芴的含量时的放电容量保持率的曲线图。

具体实施方式

上述专利文献1中记载的添加1,8-双(二甲基氨基)萘的方法,通过发明人的比较试验,充放电特性的降低较大。

另外,如专利文献2及3那样使用固体处理剂的方法,存在变更电池设计的问题。

进而,如专利文献4及5那样使用有机碱性处理剂及有机锂化合物的方法,存在高温时的质子俘获性能及热稳定性差的问题。

另外,在专利文献6记载的方法中,进行电池的充放电时,由于伴随电极表面的氧化还原反应的碱性化合物分解或从正极的碱性化合物夺取电子的原因,难以长期获得中和酸的效果。此外,还存在因碱性化合物的分解生成的分解物使充放电效率大幅降低的课题。

在上述专利文献1~6的方法中,发明人认为不能充分抑制氟化氢带来的不良影响是电池特性低的原因之一。

虽说显示较高的电导率、溶解有电位上稳定的LiPF6的电解液是优异的电解液,但此电解液存在热稳定性、循环特性及保存特性差的问题。可以认为这是由于,电解液中的LiPF6加热分解和水解生成的氟化锂(LiF)、氟化氢(HF)对电池产生不良影响。例如,在本应是非水的电解液中不可避免地混入微量的水分、或其它的电池材料吸附水分、或吸附电池制造环境中的水分时,发生如以下的反应式(1)所示的水解反应,生成氟化氢。

LiPF6+H2O→2HF+LiF+POF3…(1)

另外,在电池容器上存在制造电池时不能发现的程度的针孔时,或制造电池时的密封不充分时,长期保存及长期使用的过程中水分会慢慢浸入电池容器内,可能会使LiPF6水解。由此生成的氟化氢存在使构成电池的材料老化、使电池性能变差的问题。例如,构成材料老化的结果,内阻变差同时充放电效率降低。另外,已知在高温下会促进反应式(1)的反应。

因此,本发明的课题在于,利用简单的方法提供一种具有长期抑制因锂盐的水解而产生的氟化氢等酸的不良影响的功能的非水电解质电池。

因此,本发明的发明人为了进一步改善性能而进行研究的结果,发现可以不变更电池设计、不使充放电特性降低地提供一种高温下的循环特性及保存稳定性提高、特别是具有抑制因锂盐的水解等生成的氟化氢的不良影响的功能的非水电解质电池,直至完成了本发明。

以下,对本发明的非水电解质电池进行具体说明。

本发明的非水电解质电池具备以可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳材料作为负极活性物质的负极、以锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质的正极、和非水电解液。

(非水电解液)

非水电解液为在非水溶剂中溶解电解质盐而成的电解液。

作为非水溶剂,可以使用以往公知的任何非水溶剂。作为具体的非水溶剂,可以举出:碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯等环状碳酸酯、碳酸二乙酯之类的链状碳酸酯、丙酸甲酯及丁酸甲酯等羧酸酯、γ-丁内酯、环丁砜、2-甲基四氢呋喃、二甲氧基乙烷等醚类等。特别是考虑到氧化稳定性时,作为非水溶剂优选使用碳酸酯。这些非水溶剂既可以单独使用也可以多种混合使用。

作为电解质盐,可以使用以往公知的电解质盐。作为具体的电解质盐,可以举出:LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(F3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、LiAsF6、LiClO4、Li2B10Cl10、Li2B12Cl12等。这些电解质盐既可以单独使用也可以多种混合使用。作为电解质盐,从在非水溶剂中的溶解度高、得到高电导率的观点出发,优选使用LiPF6

非水电解液中的电解质盐的浓度在使用任意的电解质盐的情况下均优选为0.2mol/l~2.0mol/l的范围或0.2mol/kg~2.0mol/kg的范围。浓度小于0.2mol/l或0.2mol/kg时,由于电解液中的锂离子浓度低,进行高倍率(high rate)的充放电反应时有时不能充分发挥电池性能。大于2.0mol/l或2.0mol/kg时,有时由于伴随电解液的粘度上升的锂离子的移动阻力增大导致的电池性能降低显著。更优选的浓度为0.5mol/l~1.5mol/l的范围或0.5mol/kg~1.5mol/kg的范围。

在非水电解液中,包含0.001wt%~5wt%的范围的具有2个能够和质子相互作用的氨基的二胺化合物。因此,非水电解液中存在酸时,酸中的质子和氨基相互作用,结果可以俘获酸。

作为二胺化合物,例如可以举出下述化合物:为至少具有借助结合端进行键合或直接键合的2个苯环的芳香族化合物,并且2个氨基分别存在于不同的苯环的可取代的位置上,可取代的位置为上述2个氨基最接近的位置。

作为至少具有借助结合端进行键合的2个苯环的芳香族化合物,可以举出:芴、亚联苯、咔唑、二苯并呋喃、二苯并噻吩及二苯并硒吩等。其中,在咔唑环的氮上具有氢原子的9H-咔唑由于键合在咔唑环的氮上的氢原子在充放电时有时会脱离,因此,优选使用以氢之外的取代基保护氮的N取代咔唑。作为至少具有直接键合的2个苯环的芳香族化合物,可以举出:萘、菲、蒽、并四苯、吖啶等。

这些芳香族化合物既可以单独使用也可以多种混合使用。

作为具体的二胺化合物、可以举出:化合物(A)或化合物(B)表示的结构的化合物。

(式(A)及(B)中,E为-CH2-、-CH=CH-、-O-、-S-、-Se-中的任一个,取代基RA为氢原子、甲氧基或与RA键合的碳原子共同形成苯环所需要的残基,RB为氢原子或甲氧基,取代基R1~R4为CnH2n+1(n=1~8),式(B)中的RA为形成苯环时所需要的残基时n=1~3,式(B)中的RA为氢原子或甲氧基时n=4~8)。

进而,二胺化合物优选具有和质子相互作用时上述氨基中的2个氮原子和质子所成的角度为155度~180度的结构。需要说明的是,不足155度时,通过氨基上的取代基的位阻对质子的保护变得不充分,有时二胺化合物容易再次放出质子。在以氨基中的2个氮原子(N1、N2)和氢原子(H)处在同一平面上的方式连接各原子而成的图形中,除角N1HN2的角度为0度及180度以外的情况下为三角形,因此上述氨基中的2个氮原子与质子所成的角度不会超过180度。

非水电解液通过溶解上述二胺化合物,有力俘获质子,可以抑制酸的不良影响。因此,可以不使充放电特性降低地提高在高温下的稳定性,特别是具有抑制因电解质盐(锂盐)的水解等生成的氟化氢的不良影响的功能。结果,使用上述含有二胺化合物的非水电解液的非水电解质电池不变更电池设计地有力俘获质子、抑制酸的不良影响,因此不使充放电特性降低地显示优异的在高温下的循环特性和保存稳定性。这里,发明人认为俘获的质子来源于非水电解质电池中存在的水分。

作为二胺化合物,只要是上述氨基中的2个氮原子和质子所成的角度的范围在特定范围的化合物,就可以有力俘获质子、抑制酸的不良影响,因此其结构没有限定。

更优选的二胺化合物为化学式(1)或化学式(2)表示的结构的化合物。

(式(1)及(2)中,E为-CH2-、-CH=CH-、-O-、-S-、-Se-中的任一个,取代基R1a~R4a为CnH2n+1(其中,n=1~3))。

上述式(1)及(2)中,取代基R1a~R4a优选直链烷基。特别是从合成容易的观点出发,优选取代基R1a~R4a全部为甲基。

具体而言,作为化学式(1)表示的结构的化合物,可以举出以下的化合物。

可以举出化学式(1)中的E为-CH2-、取代基R1a~R4a全部为CnH2n+1(其中,n=1~3。)的4,5-双(二烷基氨基)芴。可以特别优选例示:化学式(1)中的取代基R1a~R4a全部为甲基的4,5-双(二甲基氨基)芴。

另外,还可以举出:化学式(1)中的E为-CH=CH-、取代基R1a~R4a全部为CnH2n+1(其中,n=1~3。)的4,5-双(二烷基氨基)菲。可以特别优选例示:化学式(1)中的取代基R1a~R4a全部为甲基的4,5-双(二甲基氨基)菲。

另外,还可以举出:化学式(1)中的E为O、取代基R1a~R4a全部为CnH2n+1(其中,n=1~3。)的1,9-双(二烷基氨基)二苯并呋喃。可以特别优选例示:化学式(1)中的取代基R1a~R4a全部为甲基的1,9-双(二甲基氨基)二苯并呋喃。

另外,还可以举出:化学式(1)中的E为S、取代基R1a~R4a全部为CnH2n+1(其中,n=1~3。)的1,9-双(二烷基氨基)二苯并噻吩。可以特别优选例示:化学式(1)中的取代基R1a~R4a全部为甲基的1,9-双(二甲基氨基)二苯并噻吩。

另外,还可以举出:化学式(1)中的E为Se、取代基R1a~R4a全部为CnH2n+1(其中,n=1~3。)的1,9-双(二烷基氨基)二苯并硒吩。可以特别优选例示:化学式(1)中的取代基R1a~R4a全部为甲基的1,9-双(二甲基氨基)二苯并硒吩。

另外,还可以举出:化学式(2)表示的1,9-双(二烷基氨基)蒽。可以特别优选例示:化学式(2)中的取代基R1a~R4a全部为甲基的1,9-双(二甲基氨基)蒽。

这些化学式(1)的化合物和质子相互作用时的结构在以下的学术论文1~3等中报道过。

学术论文1:Angew.Chem.Int.Ed.Engl.22(1983)731.

学术论文2:Angew.Chem.Int.Ed.Engl.25(1986)451.

学术论文3:Tetrahedron Lett.29(1988)1905

学术论文4:J.Am.Chem.Soc.122(2000)8238.

在这些学术论文中,例示有化学式(1)中的2个氨基的氮原子和质子所成的角度在168度~178度之间的化合物。另外,学术论文1中记载的1,8-双(二甲基氨基)萘的情况为140度。本说明书中记载的角度,如果没有特别的说明是由X射线结晶结构解析求出的值。X射线结晶结构解析困难时,也可以如学术论文4等中所述使用分子轨道计算求出角度。

另外,这些化合物和质子相互作用时,可以如学术论文1中所述观测质子核磁共振(质子NMR)中的特征光谱,显现非掩蔽化的峰。

优选在非水电解液中以0.001wt%~5wt%的范围含有化学式(3)及化学式(4)表示的二胺化合物中的至少一种。

非水电解液通过溶解上述二胺化合物,可以有力俘获酸。因此,具有可以抑制因电解质盐(锂盐)的水解等生成的氟化氢的不良影响的功能。另外,由于和酸反应的碱性部位被取代基覆盖,因此,可以抑制电极表面上的碱性物质的分解反应,可以长期抑制酸的不良影响。

特别是由于化学式(3)及(4)在同一分子内具有2个碱性部位,因此,可以实现较高的酸俘获能力。

作为覆盖碱性部位的取代基R1b~R4b,可以举出:碳原子数4~8(n=4~8)的直链烷基、碳原子数3~8的支链状烷基等。具体可以举出:异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、新戊基、正己基、异己基、正庚基、异庚基、正辛基、异辛基等。另外,在下面的说明中,省略“正”。

作为取代基R5,相同或不同,为氢原子及甲氧基(OMe)。

作为二价的基团E,为-CH2-、-CH=CH-、-O-、-S-、-Se-中的任一个。

具体的说,作为化学式(3)表示的结构的化合物,可以举出:取代基R1b~R4b全部为C4H9、R5为H的1,8-双(二丁基氨基)萘、取代基R1b~R4b全部为C5H11、R5为H的1,8-双(二戊基氨基)萘、取代基R1b~R4b全部为C6H13、R5为H的1,8-双(二己基氨基)萘、取代基R1b~R4b全部为C7H15、R5为H的1,8-双(二庚基氨基)萘、取代基R1b~R4b全部为C8H17、R5为H的1,8-双(二辛基氨基)萘、取代基R1b~R4b全部为异丙基、R5为H的1,8-双(二异丙基氨基)萘、取代基R1b~R4b全部为叔丁基、R5为H的1,8-双(二叔丁基氨基)萘、取代基R1b~R4b全部为C4H9、R5为OMe的1,8-双(二丁基氨基)-2,7-二甲氧基萘、取代基R1b~R4b全部为C5H11、R5为OMe的1,8-双(二戊基氨基)-2,7-二甲氧基萘、取代基R1b~R4b全部为C6H13、R5为OMe的1,8-双(二己基氨基)-2,7-二甲氧基萘、取代基R1b~R4b全部为C7H15、R5为OMe的1,8-双(二庚基氨基)-2,7-二甲氧基萘、取代基R1b~R4b全部为C8H17、R5为OMe的1,8-双(二辛基氨基)-2,7-二甲氧基萘、取代基R1b~R4b全部为异丙基、R5为OMe的1,8-双(异丙基氨基)-2,7-二甲氧基萘、及取代基R1b~R4b全部为叔丁基、R5为OMe的1,8-双(二叔丁基氨基)-2,7-二甲氧基萘等。

化学式(4)中的E为-CH2-,可以举出:取代基R1b~R4b全部为C4H9的4,5-双(二丁基氨基)芴、取代基R1b~R4b全部为C5H11的4,5-双(二戊基氨基)芴、取代基R1b~R4b全部为C6H13的4,5-双(二己基氨基)芴、取代基R1b~R4b全部为C7H15的4,5-双(二庚基氨基)芴、取代基R1b~R4b全部为C8H17的4,5-双(二辛基氨基)芴、取代基R1b~R4b全部为异丙基的4,5-双(二异丙基氨基)芴及取代基R1b~R4b全部为叔丁基的4,5-双(二叔丁基氨基)芴等。

另外,化学式(4)中的E为-CH=CH-,可以举出:取代基R1b~R4b全部为C4H9的4,5-双(二丁基氨基)菲、取代基R1b~R4b全部为C5H11的4,5-双(二戊基氨基)菲、取代基R1b~R4b全部为C6H13的4,5-双(二己基氨基)菲、取代基R1b~R4b全部为C7H15的4,5-双(二庚基氨基)菲、取代基R1b~R4b全部为C8H17的4,5-双(二辛基氨基)菲、取代基R1b~R4b全部为异丙基的4,5-双(二异丙基氨基)菲及取代基R1b~R4b全部为叔丁基的4,5-双(二叔丁基氨基)菲等。

另外,化学式(4)中的E为-O-,可以举出:取代基R1b~R4b全部为C4H9的1,9-双(二丁基氨基)二苯并呋喃、取代基R1b~R4b全部为C5H11的1,9-双(二戊基氨基)二苯并呋喃、取代基R1b~R4b全部为C6H13的1,9-双(二己基氨基)二苯并呋喃、取代基R1b~R4b全部为C7H15的1,9-双(二庚基氨基)二苯并呋喃、取代基R1b~R4b全部为C8H17的1,9-双(二辛基氨基)二苯并呋喃、取代基R1b~R4b全部为异丙基的1,9-双(二异丙基氨基)二苯并呋喃及取代基R1b~R4b全部为叔丁基的1,9-双(二叔丁基氨基)二苯并呋喃等。

另外,化学式(4)中的E为-S-,可以举出:取代基R1b~R4b全部为C4H9的1,9-双(二丁基氨基)二苯并噻吩、取代基R1b~R4b全部为C5H11的1,9-双(二戊基氨基)二苯并噻吩、取代基R1b~R4b全部为C6H13的1,9-双(二己基氨基)二苯并噻吩、取代基R1b~R4b全部为C7H15的1,9-双(二庚基氨基)二苯并噻吩、取代基R1b~R4b全部为C8H17的1,9-双(二辛基氨基)二苯并噻吩、取代基R1b~R4b全部为异丙基的1,9-双(二异丙基氨基)二苯并噻吩及取代基R1b~R4b全部为叔丁基的1,9-双(二叔丁基氨基)二苯并噻吩等。

另外,化学式(4)中的E为-Se-,可以举出:取代基R1b~R4b全部为C4H9的1,9-双(二丁基氨基)二苯并硒吩、取代基R1b~R4b全部为C5H11的1,9-双(二戊基氨基)二苯并硒吩、取代基R1b~R4b全部为C6H13的1,9-双(二己基氨基)二苯并硒吩、取代基R1b~R4b全部为C7H15的1,9-双(二庚基氨基)二苯并硒吩、取代基R1b~R4b全部为C8H17的1,9-双(二辛基氨基)二苯并硒吩、取代基R1b~R4b全部为异丙基的1,9-双(二异丙基氨基)二苯并硒吩及取代基R1b~R4b全部为叔丁基的1,9-双(二叔丁基氨基)二苯并硒吩等。

这些化合物既可以单独使用也可以含有两种以上。例如,由于根据化合物的不同酸俘获能力也不同,在含有俘获速度快和长期有力俘获的化合物时,可以长期抑制酸的不良影响。作为这样的可以抑制酸的不良影响的组合,例如可以举出:(a)化学式(3)中取代基R1b~R4b全部为C4H9、R5为H的1,8-双(二丁基氨基)萘和化学式(3)中取代基R1b~R4b全部为C4H9、R5为OMe的1,8-双(二丁基氨基)-2,7-二甲氧基萘的组合、及(b)化学式(3)中取代基R1b~R4b全部为C4H9、R5为H的1,8-双(二丁基氨基)萘和化学式(3)中取代基R1b~R4b全部为叔丁基、R5为H的1,8-双(二叔丁基氨基)萘的组合等。

另外,这些化合物的碱性部位是否被取代基覆盖,可以使用以往公知的文献的X射线结晶结构解析结果及分子轨道计算来确认结构。

非水电解液优选溶解有0.001wt%~5wt%的范围的上述二胺化合物。含量如果在该范围,则可以赋予非电解液在高温下的稳定性。含量如果不足0.001wt%,则不能表现出赋予非电解液在高温下的稳定性的效果。另一方面,含量如果超过5wt%,则有时充放电特性降低。更优选的含量在0.001wt%~2wt%的范围。

非水电解液可以浸渍在高分子基质中以凝胶电解质的形式使用。除电解质盐以外,还可以使用无机及有机的固体电解质。

二胺化合物可以通过公知的方法得到。例如可以举出;通过将对应的二胺化合物烷基化而得到的方法。具体的说,使二胺化合物在二甲基亚砜或四氢呋喃中和氢氧化钠或氢氧化钾接触,进行离子化。接着,和过量的卤化烷基接触,可以得到二胺化合物。

(负极)

负极只要具有可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳材料作为负极活性物质就没有特别的限定。例如,负极可以通过在负极活性物质中混合导电材料和粘合材料,根据需要加入适当的溶剂,作成浆状的负极混合材料,将该浆状的负极混合材料涂布在铜等金属箔制的集电体表面,进行干燥,之后通过挤压提高活性物质密度,由此形成。

上述负极活性物质具有在充电时吸藏锂离子、且在放电时放出锂离子的性质。作为具体的负极活性物质,可以举出:锂金属、石墨、或无定形碳等碳材料等,聚乙炔、聚吡咯等聚合物等。其中特别优选使用碳材料。碳材料由于比表面积可以变大、且锂离子的吸藏、放出速度快,因此在大电流下的充放电特性、输出/再生密度良好。特别是通过使用结晶性高的天然石墨及人造石墨等,可以提高负极的锂离子的转移效率。

作为导电材料,可以举出:炭黑及乙炔黑、石墨等公知的导电材料。作为粘合材料,可以举出:聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟橡胶等含氟树脂、聚丙烯、聚乙烯等热塑性树脂等公知的粘合材料。另外,可以在负极混合剂中添加公知的添加剂。另外,导电材料、粘合剂及添加剂不是必须的成分。

(正极)

正极只要具有锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质就没有特别的限定。例如,正极可以通过在正极活性物质中混合导电材料和粘合材料,根据需要加入适当的溶剂,作成浆状的正极混合材料,将该浆状的正极混合材料涂布在铝等金属箔制的集电体表面,进行干燥,之后通过挤压提高活性物质密度,由此形成。

在正极活性物质中,可以使用以LixMO2(式中,M表示一种以上的过渡金属、x根据电池的充放电的状态而不同,通常为0.05≤x≤1.10。)、LiFePO4为主体的锂复合氧化物等。作为构成该锂复合氧化物的过渡金属M,优选使用Co、Ni、Mn等。作为具体的锂复合氧化物,可以举出:LiCoO2、LiNiO2、LixNiyCo1-yO2(式中,x及y根据电池的充放电状态而不同,通常为0<x<1、0.7<y<1.02。)、LiMn2O4、或Al、Cr等金属取代锰酸锂、磷酸铁锂等。这些锂复合氧化物由于可以得到电阻低、锂离子的扩散性能优异、可以产生高电压、高充放电效率和良好的充放电循环特性,因此为正极活性物质优选的材料。作为正极活性物质使用时,可以混合多种这些锂复合氧化物使用。

作为导电材料和粘合材料,和负极一样,可以使用公知的导电材料和粘合材料等。另外,正极混合材料也可以使用以往公知的添加剂等。

(间隔件)

根据需要也可以使用间隔件。间隔件配置在正极和负极之间,防止正极和负极物理接触而短路。作为该间隔件,使用无纺布及聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃微多孔膜等。

(非水电解质电池的组装)

在非水电解质电池的组装中,可以利用公知的方法。例如,层叠型的非水电解质电池可以如下制作。首先,将负极和正极切成规定的尺寸,在负极和正极之间设置间隔件。作为间隔件的设置方法,有用间隔件包裹正极的方法。重复该操作,层叠目标的片数,以层叠体的负极和正极不错开的方式固定。除层叠体以外,也可以卷绕负极片材、间隔件及正极片材,作成卷层体。

接着,为了获取层叠体或卷层体的负极的集电,例如使由镍构成的极耳(tab)的一端压接或接合在负极的负极集电体上。另外,为了获取层叠体或卷层体的正极的集电,例如使由铝和镍构成的极耳的一端压接或接合在正极的正极集电体上。在层叠体或卷层体上形成的极耳的另一端在以露出层压膜的外部的方式配置的状态下,在层压膜上收纳层叠体或卷层体,密封除电解液注液孔之外的地方。通过作成这样的结构,可以使集电体极耳和外部电极之间导通。在这样制得的层压型的电池容器中注入规定量的非水电解液,最后密封电解液注液孔,由此可以制作非水电解质电池。

另外,所述说明是对层压型非水电解液电池进行的说明,本发明对圆筒型、长方体型、纽扣型、卡片型等任意形状的非水电解质电池也适用。

另外,本发明可以适用于一次电池及二次电池。

[实施例]

以下,基于实施例对本发明进行更详细的说明,但本发明并不限定于以下的实施例。另外,实施例中使用的试剂等如果没有特别的说明使用的就是Kishida化学公司制的锂电池等级试剂。

接着,对适用本发明的具体实施例进行叙述。另外,本发明中使用的化学式(1)和(2)表示的化合物如果没有特别的说明就参考学术论文1~3等已知文献中记载的合成方法及鉴定方法进行合成、鉴定。另外,本实施例中使用的化学式(3)和(4)表示的化合物如果没有特别的说明就是参考已知文献(例如、Russian Chemical Reviews 67(1)1(1998))中记载的合成方法及鉴定方法进行合成、鉴定。

<实施例1a>

在碳酸亚乙酯50容量%和碳酸二乙酯50容量%的混合溶剂中以达到1.0mol/l的方式溶解作为电解质盐的LiPF6。进而,将化学式(1)中E为-CH2-、取代基R1a~R4a全部为甲基的4,5-双(二甲基氨基)芴以为0.01wt%的方式溶解在上述混合溶剂中,得到非水电解液。

另外,非水电解液注入前的电池容器具有以下的结构。

正极混合剂是通过将活性物质LiFePO490质量份和导电材料乙炔黑5质量份和粘结剂聚偏氟乙烯5重量份混合,适当添加N-甲基-2-吡咯烷酮使其分散而制备的。将该正极混合剂均匀涂布在厚20μm的铝集电体上、使之干燥后,用辊压机压缩,切成规定的大小,由此制作正极板。

负极混合剂是通过将中国产天然石墨90质量份和聚偏氟乙烯10质量份混合,适当添加N-甲基-2-吡咯烷酮使其分散而制备的。将该负极混合剂均匀涂布在厚16μm的铜集电体上、使之干燥后,用辊压机压缩,切成规定的大小,由此制作负极板。

间隔件使用厚25微米的微多孔性聚乙烯膜。

接着,用上述间隔件包裹上述正极板,使之和上述负极板交替层叠,在正极的铝集电体上焊接由铝和镍构成的引线极耳(Lead Tab),在负极的铜集电体上焊接由镍构成的引线极耳,制作由正极、负极及间隔件构成的层叠体。

接着,以露出层压膜的外部的方式配置上述层叠体的引线极耳,以层叠体被层压膜包裹住的方式热熔接层压膜的电解液注液孔之外的外周部分。之后,将上述非水电解液注入到电池容器内部,密封电解液注液孔,由此制作非水电解质电池。

<实施例2a>

代替非水电解液中的4,5-双(二甲基氨基)芴,使用化学式(1)中E为-CH=CH-、取代基R1a~R4a全部为甲基的4,5-双(二甲基氨基)菲,除此以外,和实施例1a同样操作,制作非水电解质电池。

<实施例3a>

代替非水电解液中的4,5-双(二甲基氨基)芴,使用化学式(1)中的E为-S-、取代基R1a~R4a全部为甲基的1,9-双(二甲基氨基)二苯并噻吩,除此以外,和实施例1a同样操作,制作非水电解质电池。

<实施例4a>

代替非水电解液中的4,5-双(二甲基氨基)芴,使用化学式(1)中的E为-Se-、取代基R1a~R4a全部为甲基的1,9-双(二甲基氨基)二苯并硒吩,除此以外,和实施例1a同样操作,制作非水电解质电池。

<实施例5a>

代替非水电解液中的4,5-双(二甲基氨基)芴,使用化学式(2)中取代基R1a~R4a全部为甲基的1,9-双(二甲基氨基)蒽,除此以外,和实施例1a同样操作,制作非水电解质电池。

<实施例6a>

使非水电解液中的4,5-双(二甲基氨基)芴的含有比率为0.001wt%,除此以外,和实施例1a同样操作,制作非水电解质电池。

<实施例7a>

使非水电解液中的4,5-双(二甲基氨基)芴的含有比率为0.1wt%,除此以外,和实施例1a同样操作,制作非水电解质电池。

<实施例8a>

使非水电解液中的4,5-双(二甲基氨基)芴的含有比率为1wt%,除此以外,和实施例1a同样操作,制作非水电解质电池。

<实施例9a>

使非水电解液中的4,5-双(二甲基氨基)芴的含有比率为2wt%,除此以外,和实施例1a同样操作,制作非水电解质电池。

<比较例1a>

在非水电解液中,不溶解4,5-双(二甲基氨基)芴,除此以外,和实施例1a同样操作,制作非水电解质电池。

<比较例2a>

代替非水电解液中的4,5-双(二甲基氨基)芴,使用Merck公司制的1,8-双(二甲基氨基)萘,除此以外,和实施例1a同样操作,制作非水电解质电池。

<比较例3a>

使非水电解液中的4,5-双(二甲基氨基)芴的含有比率为0.0001wt%,除此以外,和实施例1a同样操作,制作非水电解质电池。

<比较例4a>

使非水电解液中的4,5-双(二甲基氨基)芴的含有比率为6wt%,除此以外,和实施例1a同样操作,制作非水电解质电池。

[特性评价]

对于如上制作的实施例1a~9a及比较例1a~4a,如下评价60℃时的保存特性及60℃时的循环特性。

(1)60℃时的保存特性

对各个电池,进行20℃、1A的恒定电流恒定电压充电至上限4.2V,接着进行500mA的恒定电流放电至终止电压为2.5V,求出此时的放电容量作为保存前容量。接着,在60℃下保存一周后,在同一条件下进行数个循环的再次充放电。将其中最高的容量的值作为保存后容量。并且,放电容量保持率(%)由下式求出。

放电容量保持率(%)=(保存后容量/保存前容量)×100

(2)60℃下的循环特性

在和上述(1)相同的充放电条件下,在60℃进行100个循环的充放电,求出将第一循环的放电容量设定为100时的第100循环时的放电容量保持率(%)。

将实施例1a~9a及比较例1a~4a在60℃的保存特性及在60℃时的循环特性的评价结果及质子加成体的与质子所成的角度示于表1,将4,5-双(二甲基氨基)芴含量和放电容量保持率的关系示于图2。

表1

从表1及图2的结果中可得到以下结论。

将化学式(1)中的E为-CH2-、-CH=CH-、-O-、-S-、-Se-、或为化学式(2)、取代基R1a~R4a全部为甲基的结构的化合物溶解在非水电解液中的实施例1a~5a中,和不含有这些化合物时的比较例1a相比,可知在60℃下的保存特性及在60℃下的循环特性提高。

其中,4,5-双(二甲基氨基)芴的含量在0.001wt%以上、2wt%以下的范围内的实施例1a、6a、7a、8a、9a中,得到的特别优选的结果。

<实施例1b>

在碳酸亚乙酯50容量%和碳酸二乙酯50容量%的混合溶剂中以为1.0mol/l的方式溶解作为电解质盐的LiPF6。进而,将化学式(3)的取代基R1b~R4b全部为C4H9、R5为H的1,8-双(二丁基氨基)萘以为0.01wt%的方式溶解在上述混合溶剂中,得到非水电解液。

另外,非水电解液注入前的电池容器具有以下的结构。

正极混合剂是通过将活性物质LiFePO490质量份和导电材料乙炔黑5质量份和粘结剂聚偏氟乙烯5重量份混合,适当添加N-甲基-2-吡咯烷酮使其分散而制备的。将该正极混合剂均匀涂布在厚20μm的铝集电体上、使之干燥后,用辊压机压缩,切成规定的大小,由此制作正极板。

负极混合剂是通过将中国产天然石墨90质量份和聚偏氟乙烯10质量份混合,适当添加N-甲基-2-吡咯烷酮使其分散而制备的。将该负极混合剂均匀涂布在厚16μm的铜集电体上、使之干燥后,用辊压机压缩,切成规定的大小,由此制作负极板。

间隔件使用厚25微米的微多孔性聚乙烯膜。

接着,用上述间隔件包裹上述正极板,使之和上述负极板交替层叠,在正极的铝集电体上焊接由铝和镍构成的引线极耳,在负极的铜集电体上焊接由镍构成的引线极耳,制作由正极、负极及间隔件构成的层叠体。

接着,以露出层压膜的外部的方式配置上述层叠体的引线极耳,以层叠体被层压膜包裹住的方式热熔接层压膜的电解液注液孔之外的外周部分。之后,将上述非水电解液注入到电池容器内部,密封电解液注液孔,由此制作非水电解质电池。

<实施例2b>

代替非水电解液中的1,8-双(二丁基氨基)萘,使用化学式(4)中E为-CH2-、取代基R1b~R4b全部为C4H9的4,5-双(二丁基氨基)芴,除此以外,和实施例1b同样操作,制作非水电解质电池。

<实施例3b>

使用非水电解液中的1,8-双(二丁基氨基)萘的含有比率为0.005wt%、进而化学式(4)中E为-CH2-、取代基R1b~R4b全部为C4H9的4,5-双(二丁基氨基)芴的含有比率为0.005wt%的非水电解液,除此以外,和实施例1b同样操作,制作非水电解质电池。

<实施例4b>

使用非水电解液中的1,8-双(二丁基氨基)萘的含有比率为0.005wt%、进而化学式(3)中取代基R1b~R4b全部为C4H9、R5为OMe的1,8-双(二丁基氨基)-2,7-二甲氧基萘的含有比率为0.005wt%的非水电解液,除此以外,和实施例1b同样操作,制作非水电解质电池。

<实施例5b>

代替非水电解液中的1,8-双(二丁基氨基)萘,使用以0.005wt%的含有比率含有化学式(4)中E为-CH2-、取代基R1b~R4b全部为C4H9的4,5-双(二丁基氨基)芴且以0.005wt%的含有比率含有化学式(4)中E为-S-、取代基R1b~R4b全部为C4H9的1,9-双(二丁基氨基)二苯并噻吩的非水电解液,除此以外,和实施例1b同样操作,制作非水电解质电池。

<实施例6b>

代替非水电解液中的1,8-双(二丁基氨基)萘,使用化学式(3)中取代基R1b~R4b全部为C8H17、R5为H的1,8-双(二辛基氨基)萘,除此以外,和实施例1b同样操作,制作非水电解质电池。

<实施例7b>

使非水电解液中的1,8-双(二丁基氨基)萘的含有比率为0.001wt%,除此以外,和实施例1b同样操作,制作非水电解质电池。

<实施例8b>

使非水电解液中的1,8-双(二丁基氨基)萘的含有比率为0.1wt%,除此以外,和实施例1b同样操作,制作非水电解质电池。

<实施例9b>

使非水电解液中的1,8-双(二丁基氨基)萘的含有比率为1wt%,除此以外,和实施例1b同样操作,制作非水电解质电池。

<实施例10b>

使非水电解液中的1,8-双(二丁基氨基)萘的含有比率为2wt%,除此以外,和实施例1b同样操作,制作非水电解质电池。

<比较例1b>

使非水电解液中不含有1,8-双(二丁基氨基)萘,除此以外,和实施例1b同样操作,制作非水电解质电池。

<比较例2b>

代替非水电解液中的1,8-双(二丁基氨基基)萘,使用蒸馏过的Kishida化学公司制三乙基胺,除此以外,和实施例1b同样操作,制作非水电解质电池。

<比较例3b>

使非水电解液中的1,8-双(二丁基氨基)萘的含有比率为0.0001wt%,除此以外,和实施例1b同样操作,制作非水电解质电池。

<比较例4b>

使非水电解液中的1,8-双(二丁基氨基)萘的含有比率为6wt%,除此以外,和实施例1b同样操作,制作非水电解质电池。

[特性评价]

对如上制作的实施例1b~9b及比较例1b~4b,如下评价其耐湿保存特性,结果示于表2。

(3)在60℃下的保存特性

对各个电池,进行20℃、1A的恒定电流恒定电压充电至上限4.2V,接着进行500mA的恒定电流放电至终止电压为2.5V,求出此时的放电容量作为保存前容量。接着,在设定为40℃、85%RH的恒温恒湿槽中保存一个月后,在同一条件下进行数个循环的再次充放电。将其中最高的容量的值作为保存后容量。并且,放电容量保持率(%)由下式求出。

放电容量保持率(%)=(保存后容量/保存前容量)×100

[表2]

从表2中可以得到以下结论。

在非水电解液中含有碱性部位被取代基覆盖的用化学式(3)及化学式(4)表示的化合物的实施例1b~10b和不含有这些化合物的比较例1b相比,耐湿保存特性提高。进而,实施例1b~10b和含有位阻小的化合物的比较例2b相比,耐湿保存特性提高。因此,在实施例1b~10b中,即使在评价中浸入水分产生酸,也可以抑制酸的不良影响。

另外,实施例1b~10b通过将化学式(3)及化学式(4)表示的化合物的含量设定在0.001wt%~5wt%的范围,和范围外的比较例3b及4b相比,耐湿保存特性提高。

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1、10申请公布号CN102005607A43申请公布日20110406CN102005607ACN102005607A21申请号201010267955522申请日20100827200919856420090828JP200919856720090828JPH01M10/05620100171申请人夏普株式会社地址日本72发明人渡边佑树74专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人张远54发明名称非水电解质电池57摘要本发明提供一种非水电解质电池,其具备以可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳材料作为负极活性物质的负极、以锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质的正极、和非水电解液,其中,所。

2、述非水电解液含有0001WT5WT的范围的具有2个能够和质子相互作用的叔胺基的二胺化合物。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书17页附图1页CN102005620A1/3页21一种非水电解质电池,其具备以可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳材料作为负极活性物质的负极、以锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质的正极、和非水电解液,所述非水电解液含有0001WT5WT的范围的二胺化合物,所述二胺化合物具有2个能够和质子相互作用的叔胺基。2如权利要求1所述的非水电解质电池,其中,所述二胺化合物为至少具有借助结合端进行键合或直接键合的2个苯环的芳香族。

3、化合物,且所述2个氨基分别存在于不同的苯环的可取代的位置上,所述可取代的位置为2个氨基最接近的位置。3如权利要求1所述的非水电解质电池,其中,所述二胺化合物为选自萘、菲、蒽、并四苯、吖啶、芴、咔唑、二苯并呋喃、二苯并噻吩及二苯并硒吩中的化合物被2个叔胺基取代的芳香族化合物。4如权利要求1所述的非水电解质电池,其中,二胺化合物为化合物A或化合物B表示的结构的化合物,式A及B中,E为CH2、CHCH、O、S、SE中的任一个,取代基RA为氢原子、甲氧基或与RA键合的碳原子共同形成苯环所需要的残基,RB为氢原子或甲氧基,取代基R1R4为CNH2N1,其中,N18,式B中的RA为形成苯环时所需要的残基时。

4、,N13,式B中的RA为氢原子或甲氧基时N48。5如权利要求1所述的非水电解质电池,其具备以可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳材料作为负极活性物质的负极、以锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质的正极、和非水电解液,所述非水电解液含有0001WT5WT的范围的具有2个能够和质子相互作用的氨基的二胺化合物,和质子相互作用时,所述二胺化合物具有所述氨基中的2个氮原子和质子所成的角度为155度180度的结构。6如权利要求1所述的非水电解质电池,其中,所述二胺化合物为化学式1或化学式2表示的结构的化合物,权利要求书CN102005607ACN102005620A2/3页3式1及2中,E为CH2、CHCH、O。

5、、S、SE中的任一个,取代基R1AR4A为CNH2N1,其中,N13。7如权利要求6所述的非水电解质电池,其中,所述二胺化合物为所述取代基R1AR4A全部是甲基的化合物。8如权利要求1所述的非水电解质电池,其具备以可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳材料作为负极活性物质的负极、以锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质的正极、和非水电解液,所述非水电解液以0001WT5WT的范围含有化学式3及化学式4表示的二胺化合物中的至少一种,式3及4中,E为CH2、CHCH、O、S、SE中的任一个,取代基R1BR4B权利要求书CN102005607ACN102005620A3/3页4为CNH2N1表示的碳原子数48。

6、的即N48的直链烷基或碳原子数38的即N38的支链状烷基,取代基R5为氢原子或甲氧基。9如权利要求8所述的非水电解质电池,其中,所述非水电解液含有2种以上所述二胺化合物,所述2种以上二胺化合物的含量合计为0001WT5WT的范围。10如权利要求8所述的非水电解质电池,其中,所述非水电解液含有2种以上来自所述化学式3表示的二胺化合物、或2种以上来自所述化学式4表示的二胺化合物、或所述化学式3表示的二胺化合物和所述化学式4表示的二胺化合物各1种以上。11如权利要求8所述的非水电解质电池,其中,所述非水电解液含有具有全部相同的取代基R1BR4B的所述化学式3和化学式4表示的二胺化合物中的至少1种。1。

7、2如权利要求1所述的非水电解质电池,其中,在所述非水电解液中含有0001WT2WT的范围的所述二胺化合物。13如权利要求1所述的非水电解质电池,其中,所述非水电解液含有LIPF6作为电解质盐。14如权利要求1所述的非水电解质电池,其中,所述质子来源于存在于所述非水电解质电池中的水分。权利要求书CN102005607ACN102005620A1/17页5非水电解质电池技术领域0001本发明涉及一种非水电解质电池。更详细的说,本发明涉及一种可用作在正负极之间交换锂离子的锂离子电池的非水电解质电池。背景技术0002近年来,由于具有轻量并且能量密度高、自放电少的优异特性,正在积极进行非水电解质电池的研。

8、究与开发。0003特别是,通过对化学性及物理性预先掺杂在负极活性物质或正极活性物质中的锂离子反复进行脱掺杂和掺杂而进行充放电反应的锂离子二次电池,和作为其它的非水电解质电池的铅电池、镍镉电池相比较,可以得到较大的能量密度。因此,将锂离子二次电池用作安装在便携电话之类的便携电子器件上的电源的需求增大。并且,伴随着便携电子器件的进一步小型化和轻量化,要求作为电源的非水电解质电池也进一步小型化和高能量密度化。0004另外,为了削减从作为被认为是地球变暖的原因的二氧化碳的分散型排放源的汽车排出的二氧化碳,期待混合动力汽车和电动汽车的实用化。该实用化的关键是重量能量密度和体积能量密度高的锂离子二次电池的。

9、开发。进而,为了构建可持续发展社会,提高供给能源中自然能源所占的使用比例是不可或缺的,作为自然能源的供给源之一,开始普及太阳能电池。这里,作为保存太阳能电池发电的电力的部件,从能量密度、容量方面来看,认为锂离子二次电池是有力的部件。这样,锂离子二次电池对各个领域的发展都有影响。0005通常,锂离子二次电池是由负极、正极、间隔件、电解质或电解液、用于容纳它们的电池容器构成的。作为锂离子二次电池使用的电解液,例示有在碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二乙酯等碳酸酯类非水溶剂中溶解有作为电解质盐的LIPF6、LIBF4、LICF3SO3、LINCF3SO22、LINC2F5SO22、LINCF3SO2C4。

10、F9SO2、LICCF3SO23、LICC2F5SO23、LIASF6、LICLO4、LI2B10CL10、LI2B12CL12等及它们的混合物的电解液。0006另外,溶解有LIPF6的电解液,从在有机溶剂中的溶解性及高电导率的观点出发被使用广泛,但存在热稳定性及保存特性差的问题。另外,溶解有LIPF4的电解液,虽然显示较高的热稳定性及氧化稳定性,但存在电导率差的问题。进而,溶解有LICF3SO3的电解液,虽然显示较高的热稳定性,但存在电导率和氧化稳定性差、以4V以上的高电压充电时得不到充分的放电特性的问题。进而,溶解有LINCF3SO22、LICLO4或LIASF6的电解液,虽然显示高电导率。

11、,但存在循环特性差的问题。进而,溶解有LINC2F5SO22或LINC4F9SO2CF3SO2的电解液,虽然显示高电导率、热稳定性也优异,但由于氧化稳定性差,以4V以上的高电压充放电时,存在得不到充分的循环特性的问题。0007这样,现有的溶解有电解质盐的电解液不能同时满足具有优异的电导率同时具有循环特性及保存稳定性。作为使循环特性及保存稳定性等电池性能变差的原因,认为是通过电解液中的锂盐的热分解或水解生成的氟化锂LIF及氟化氢HF。因此,要求在高温状态下能充分抑制氟化氢影响的技术。另外,还要求能长期充分抑制氟化氢影响的技术。说明书CN102005607ACN102005620A2/17页600。

12、08针对这样的要求,在日本特开200193571号公报专利文献1中,记载了为了具有在高温下的循环特性和保存稳定性,在电解液中添加1,8双二甲基氨基萘之类的1,8双二烷基氨基萘衍生物的技术。0009另外,在日本特开平7211349号公报专利文献2中,记载了在电池中装入氧化铝之类的金属氧化物的吸附剂、吸附除去的方法。0010另外,在日本特开平4355057号公报专利文献3中,记载了使用活性碳及硅胶、吸附除去的方法。0011另外,在日本特开平3119667号公报专利文献4中,记载了使用铵盐之类的碱性处理剂的方法。0012另外,在日本特开平1286262号公报专利文献5中,记载了在电解液中添加五氟苯基。

13、锂之类的有机锂化合物的方法。0013另外,在日本特表2001506052号公报专利文献6中,提出了一种通过中和电池内产生的酸而抑制酸引起的分解反应的技术。具体记载了一种在电解液中包含含金属的碱、碳酸盐、金属氧化物、氢氧化物、胺、有机碱等碱性化合物的技术。发明内容0014这样以来,通过本发明,可以提供一种非水电解质电池,其具备以可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳材料作为负极活性物质的负极、以锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质的正极、和非水电解液,所述非水电解液含有0001WT5WT的范围的具有2个能够和质子相互作用的叔胺基的二胺化合物。0015本发明的非水电解质电池具备以可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳。

14、材料作为负极活性物质的负极、以锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质的正极、和非水电解液。所使用的非水电解液含有0001WT5WT的范围的具有2个能够和质子相互作用的叔胺基的二胺化合物。0016上述特定结构的二胺化合物具有强俘获质子的性质。因此,可以俘获非水电解液中来源于氟化氢之类的酸的质子,可以抑制酸的不良影响。由于可以这样抑制酸引起的不良影响,因此,可以不变更电池设计、不使充放电特性降低地提高稳定性。特别是由于在高温下生成更多的酸,因此本发明的非水电解质电池在高温下具有稳定性。因此,根据本发明,可以不变更电池设计且不使充放电特性降低地提供一种在高温下的循环特性和保存稳定性优异的非水电解质。

15、电池。0017二胺化合物优选使用如下的二胺化合物为至少具有借助结合端进行键合或直接键合的2个苯环的芳香族化合物,且2个氨基分别存在于不同的苯环的可取代的位置上,可取代的位置为2个氨基最接近的位置。通过使用该二胺化合物,可以更好地抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。0018二胺化合物优选为将选自菲、蒽、并四苯、吖啶、芴、咔唑、二苯并呋喃、二苯并噻吩及二苯并硒吩中的化合物用2个叔胺基取代所得的芳香族化合物。通过使用该二胺化合物,可以进一步抑制酸的不良影响。结果,可以提供一种循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。0019二胺化合物优选具有下述化学式A或B。

16、表示的结构。通过使用该二胺化合物,说明书CN102005607ACN102005620A3/17页7可以进一步抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。0020进而,二胺化合物优选具有和质子相互作用时所述氨基中的2个氮原子和质子所成的角度为155度180度的结构。通过使用该二胺化合物,可以不变更电池设计、并且不使充放电特性降低地提供一种高温下的循环特性和保存稳定性优异的非水电解质电池。0021二胺化合物优选具有下述化学式1或2表示的结构。通过使用该二胺化合物,可以抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。0022另外,化学式1。

17、或2表示的结构中,所谓氨基中的2个氮原子与质子所成的角度,是指以氨基中的2个氮原子N1、N2和氢原子H处在同一平面上的方式连接各原子而成的图形中角N1HN2的角度,是指图1中的角度。0023二胺化合物优选为所述取代基R1AR4A全部为甲基的化合物。通过使用该二胺化合物,可以进一步抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。0024二胺化合物优选具有下述化学式3或4表示的结构。0025所述特定结构的二胺化合物具有有力俘获质子的性质有力俘获酸的性质。因此,可以俘获非水电解液中的氟化氢之类的酸。这样就可以抑制酸导致的不良影响,因此,可以不变更电池设计、不使充放电特性降。

18、低地提高稳定性。另外,由于与酸反应的碱性部位被取代基覆盖,可以抑制电极表面上的碱性物质的分解反应。因此,可以长期抑制酸的影响。因此,通过本发明,可以提供具有长期抑制酸的不良影响功能的非水电解质电池。0026另外,优选非水电解液含有2种以上二胺化合物,且2种以上二胺化合物的含量的合计为0001WT5WT的范围。通过使用该非水电解液,可以更好地抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。0027进而,非水电解液优选含有化学式3表示的二胺化合物2种以上、化学式4表示的二胺化合物2种以上、或化学式3表示的二胺化合物和化学式4表示的二胺化合物各1种以上。通过使用该非水电解。

19、液,可以进一步抑制酸的不良影响。此外,通过组合俘获速度不同的二胺化合物,可以长期抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。0028进而,非水电解液优选含有具有全部相同的取代基R1BR4B的化学式3及化学式4表示的二胺化合物中的至少1种。通过使用该非水电解液,可以进一步抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。0029优选在非水电解液中含有0001WT2WT的范围的二胺化合物。通过使用该二胺化合物,可以进一步抑制酸的不良影响。结果,可以提供循环特性和保存稳定性更优异的非水电解质电池。0030非水电解液优选含有LIPF6。通过使用。

20、该非水电解液,可以抑制酸的不良影响,同时可以实现高电导率。附图说明0031图1是用于说明氨基中的2个氮原子和质子所成的角度的示意图。0032图2是表示改变4,5双二甲基氨基芴的含量时的放电容量保持率的曲线图。说明书CN102005607ACN102005620A4/17页8具体实施方式0033上述专利文献1中记载的添加1,8双二甲基氨基萘的方法,通过发明人的比较试验,充放电特性的降低较大。0034另外,如专利文献2及3那样使用固体处理剂的方法,存在变更电池设计的问题。0035进而,如专利文献4及5那样使用有机碱性处理剂及有机锂化合物的方法,存在高温时的质子俘获性能及热稳定性差的问题。0036另。

21、外,在专利文献6记载的方法中,进行电池的充放电时,由于伴随电极表面的氧化还原反应的碱性化合物分解或从正极的碱性化合物夺取电子的原因,难以长期获得中和酸的效果。此外,还存在因碱性化合物的分解生成的分解物使充放电效率大幅降低的课题。0037在上述专利文献16的方法中,发明人认为不能充分抑制氟化氢带来的不良影响是电池特性低的原因之一。0038虽说显示较高的电导率、溶解有电位上稳定的LIPF6的电解液是优异的电解液,但此电解液存在热稳定性、循环特性及保存特性差的问题。可以认为这是由于,电解液中的LIPF6加热分解和水解生成的氟化锂LIF、氟化氢HF对电池产生不良影响。例如,在本应是非水的电解液中不可避。

22、免地混入微量的水分、或其它的电池材料吸附水分、或吸附电池制造环境中的水分时,发生如以下的反应式1所示的水解反应,生成氟化氢。0039LIPF6H2O2HFLIFPOF310040另外,在电池容器上存在制造电池时不能发现的程度的针孔时,或制造电池时的密封不充分时,长期保存及长期使用的过程中水分会慢慢浸入电池容器内,可能会使LIPF6水解。由此生成的氟化氢存在使构成电池的材料老化、使电池性能变差的问题。例如,构成材料老化的结果,内阻变差同时充放电效率降低。另外,已知在高温下会促进反应式1的反应。0041因此,本发明的课题在于,利用简单的方法提供一种具有长期抑制因锂盐的水解而产生的氟化氢等酸的不良影。

23、响的功能的非水电解质电池。0042因此,本发明的发明人为了进一步改善性能而进行研究的结果,发现可以不变更电池设计、不使充放电特性降低地提供一种高温下的循环特性及保存稳定性提高、特别是具有抑制因锂盐的水解等生成的氟化氢的不良影响的功能的非水电解质电池,直至完成了本发明。0043以下,对本发明的非水电解质电池进行具体说明。0044本发明的非水电解质电池具备以可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳材料作为负极活性物质的负极、以锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质的正极、和非水电解液。0045非水电解液0046非水电解液为在非水溶剂中溶解电解质盐而成的电解液。0047作为非水溶剂,可以使用以往公知的任何非水溶。

24、剂。作为具体的非水溶剂,可以举出碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯等环状碳酸酯、碳酸二乙酯之类的链状碳酸酯、丙酸甲酯及丁酸甲酯等羧酸酯、丁内酯、环丁砜、2甲基四氢呋喃、二甲氧基乙烷等醚类等。特别是考虑到氧化稳定性时,作为非水溶剂优选使用碳酸酯。这些非水溶剂既可以单独使用也可以多种混合使用。说明书CN102005607ACN102005620A5/17页90048作为电解质盐,可以使用以往公知的电解质盐。作为具体的电解质盐,可以举出LIPF6、LIBF4、LICF3SO3、LINF3SO22、LINC2F5SO22、LINCF3SO2C4F9SO2、LICCF3SO23、LICC2F5SO23、LIASF6。

25、、LICLO4、LI2B10CL10、LI2B12CL12等。这些电解质盐既可以单独使用也可以多种混合使用。作为电解质盐,从在非水溶剂中的溶解度高、得到高电导率的观点出发,优选使用LIPF6。0049非水电解液中的电解质盐的浓度在使用任意的电解质盐的情况下均优选为02MOL/L20MOL/L的范围或02MOL/KG20MOL/KG的范围。浓度小于02MOL/L或02MOL/KG时,由于电解液中的锂离子浓度低,进行高倍率HIGHRATE的充放电反应时有时不能充分发挥电池性能。大于20MOL/L或20MOL/KG时,有时由于伴随电解液的粘度上升的锂离子的移动阻力增大导致的电池性能降低显著。更优选的。

26、浓度为05MOL/L15MOL/L的范围或05MOL/KG15MOL/KG的范围。0050在非水电解液中,包含0001WT5WT的范围的具有2个能够和质子相互作用的氨基的二胺化合物。因此,非水电解液中存在酸时,酸中的质子和氨基相互作用,结果可以俘获酸。0051作为二胺化合物,例如可以举出下述化合物为至少具有借助结合端进行键合或直接键合的2个苯环的芳香族化合物,并且2个氨基分别存在于不同的苯环的可取代的位置上,可取代的位置为上述2个氨基最接近的位置。0052作为至少具有借助结合端进行键合的2个苯环的芳香族化合物,可以举出芴、亚联苯、咔唑、二苯并呋喃、二苯并噻吩及二苯并硒吩等。其中,在咔唑环的氮上。

27、具有氢原子的9H咔唑由于键合在咔唑环的氮上的氢原子在充放电时有时会脱离,因此,优选使用以氢之外的取代基保护氮的N取代咔唑。作为至少具有直接键合的2个苯环的芳香族化合物,可以举出萘、菲、蒽、并四苯、吖啶等。0053这些芳香族化合物既可以单独使用也可以多种混合使用。0054作为具体的二胺化合物、可以举出化合物A或化合物B表示的结构的化合物。0055说明书CN102005607ACN102005620A6/17页100056式A及B中,E为CH2、CHCH、O、S、SE中的任一个,取代基RA为氢原子、甲氧基或与RA键合的碳原子共同形成苯环所需要的残基,RB为氢原子或甲氧基,取代基R1R4为CNH2N。

28、1N18,式B中的RA为形成苯环时所需要的残基时N13,式B中的RA为氢原子或甲氧基时N48。0057进而,二胺化合物优选具有和质子相互作用时上述氨基中的2个氮原子和质子所成的角度为155度180度的结构。需要说明的是,不足155度时,通过氨基上的取代基的位阻对质子的保护变得不充分,有时二胺化合物容易再次放出质子。在以氨基中的2个氮原子N1、N2和氢原子H处在同一平面上的方式连接各原子而成的图形中,除角N1HN2的角度为0度及180度以外的情况下为三角形,因此上述氨基中的2个氮原子与质子所成的角度不会超过180度。0058非水电解液通过溶解上述二胺化合物,有力俘获质子,可以抑制酸的不良影响。因。

29、此,可以不使充放电特性降低地提高在高温下的稳定性,特别是具有抑制因电解质盐锂盐的水解等生成的氟化氢的不良影响的功能。结果,使用上述含有二胺化合物的非水电解液的非水电解质电池不变更电池设计地有力俘获质子、抑制酸的不良影响,因此不使充放电特性降低地显示优异的在高温下的循环特性和保存稳定性。这里,发明人认为俘获的质子来源于非水电解质电池中存在的水分。0059作为二胺化合物,只要是上述氨基中的2个氮原子和质子所成的角度的范围在特定范围的化合物,就可以有力俘获质子、抑制酸的不良影响,因此其结构没有限定。0060更优选的二胺化合物为化学式1或化学式2表示的结构的化合物。0061说明书CN102005607。

30、ACN102005620A7/17页110062式1及2中,E为CH2、CHCH、O、S、SE中的任一个,取代基R1AR4A为CNH2N1其中,N13。0063上述式1及2中,取代基R1AR4A优选直链烷基。特别是从合成容易的观点出发,优选取代基R1AR4A全部为甲基。0064具体而言,作为化学式1表示的结构的化合物,可以举出以下的化合物。0065可以举出化学式1中的E为CH2、取代基R1AR4A全部为CNH2N1其中,N13。的4,5双二烷基氨基芴。可以特别优选例示化学式1中的取代基R1AR4A全部为甲基的4,5双二甲基氨基芴。0066另外,还可以举出化学式1中的E为CHCH、取代基R1AR。

31、4A全部为CNH2N1其中,N13。的4,5双二烷基氨基菲。可以特别优选例示化学式1中的取代基R1AR4A全部为甲基的4,5双二甲基氨基菲。0067另外,还可以举出化学式1中的E为O、取代基R1AR4A全部为CNH2N1其中,N13。的1,9双二烷基氨基二苯并呋喃。可以特别优选例示化学式1中的取代基R1AR4A全部为甲基的1,9双二甲基氨基二苯并呋喃。0068另外,还可以举出化学式1中的E为S、取代基R1AR4A全部为CNH2N1其中,N13。的1,9双二烷基氨基二苯并噻吩。可以特别优选例示化学式1中的取代基R1AR4A全部为甲基的1,9双二甲基氨基二苯并噻吩。0069另外,还可以举出化学式1。

32、中的E为SE、取代基R1AR4A全部为CNH2N1其中,N13。的1,9双二烷基氨基二苯并硒吩。可以特别优选例示化学式1中的取代基R1AR4A全部为甲基的1,9双二甲基氨基二苯并硒吩。0070另外,还可以举出化学式2表示的1,9双二烷基氨基蒽。可以特别优选例示化学式2中的取代基R1AR4A全部为甲基的1,9双二甲基氨基蒽。0071这些化学式1的化合物和质子相互作用时的结构在以下的学术论文13等中报道过。0072学术论文1ANGEWCHEMINTEDENGL221983731说明书CN102005607ACN102005620A8/17页120073学术论文2ANGEWCHEMINTEDENGL。

33、2519864510074学术论文3TETRAHEDRONLETT29198819050075学术论文4JAMCHEMSOC122200082380076在这些学术论文中,例示有化学式1中的2个氨基的氮原子和质子所成的角度在168度178度之间的化合物。另外,学术论文1中记载的1,8双二甲基氨基萘的情况为140度。本说明书中记载的角度,如果没有特别的说明是由X射线结晶结构解析求出的值。X射线结晶结构解析困难时,也可以如学术论文4等中所述使用分子轨道计算求出角度。0077另外,这些化合物和质子相互作用时,可以如学术论文1中所述观测质子核磁共振质子NMR中的特征光谱,显现非掩蔽化的峰。0078优选。

34、在非水电解液中以0001WT5WT的范围含有化学式3及化学式4表示的二胺化合物中的至少一种。00790080非水电解液通过溶解上述二胺化合物,可以有力俘获酸。因此,具有可以抑制因电解质盐锂盐的水解等生成的氟化氢的不良影响的功能。另外,由于和酸反应的碱性部位被取代基覆盖,因此,可以抑制电极表面上的碱性物质的分解反应,可以长期抑制酸的不良影响。0081特别是由于化学式3及4在同一分子内具有2个碱性部位,因此,可以实现较高的酸俘获能力。0082作为覆盖碱性部位的取代基R1BR4B,可以举出碳原子数48N48的直链烷基、碳原子数38的支链状烷基等。具体可以举出异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正。

35、戊基、异戊基、叔戊基、新戊基、正己基、异己基、正庚基、异庚基、正辛基、异辛基等。另外,在下面的说明中,省略“正”。0083作为取代基R5,相同或不同,为氢原子及甲氧基OME。说明书CN102005607ACN102005620A9/17页130084作为二价的基团E,为CH2、CHCH、O、S、SE中的任一个。0085具体的说,作为化学式3表示的结构的化合物,可以举出取代基R1BR4B全部为C4H9、R5为H的1,8双二丁基氨基萘、取代基R1BR4B全部为C5H11、R5为H的1,8双二戊基氨基萘、取代基R1BR4B全部为C6H13、R5为H的1,8双二己基氨基萘、取代基R1BR4B全部为C7。

36、H15、R5为H的1,8双二庚基氨基萘、取代基R1BR4B全部为C8H17、R5为H的1,8双二辛基氨基萘、取代基R1BR4B全部为异丙基、R5为H的1,8双二异丙基氨基萘、取代基R1BR4B全部为叔丁基、R5为H的1,8双二叔丁基氨基萘、取代基R1BR4B全部为C4H9、R5为OME的1,8双二丁基氨基2,7二甲氧基萘、取代基R1BR4B全部为C5H11、R5为OME的1,8双二戊基氨基2,7二甲氧基萘、取代基R1BR4B全部为C6H13、R5为OME的1,8双二己基氨基2,7二甲氧基萘、取代基R1BR4B全部为C7H15、R5为OME的1,8双二庚基氨基2,7二甲氧基萘、取代基R1BR4B。

37、全部为C8H17、R5为OME的1,8双二辛基氨基2,7二甲氧基萘、取代基R1BR4B全部为异丙基、R5为OME的1,8双异丙基氨基2,7二甲氧基萘、及取代基R1BR4B全部为叔丁基、R5为OME的1,8双二叔丁基氨基2,7二甲氧基萘等。0086化学式4中的E为CH2,可以举出取代基R1BR4B全部为C4H9的4,5双二丁基氨基芴、取代基R1BR4B全部为C5H11的4,5双二戊基氨基芴、取代基R1BR4B全部为C6H13的4,5双二己基氨基芴、取代基R1BR4B全部为C7H15的4,5双二庚基氨基芴、取代基R1BR4B全部为C8H17的4,5双二辛基氨基芴、取代基R1BR4B全部为异丙基的4。

38、,5双二异丙基氨基芴及取代基R1BR4B全部为叔丁基的4,5双二叔丁基氨基芴等。0087另外,化学式4中的E为CHCH,可以举出取代基R1BR4B全部为C4H9的4,5双二丁基氨基菲、取代基R1BR4B全部为C5H11的4,5双二戊基氨基菲、取代基R1BR4B全部为C6H13的4,5双二己基氨基菲、取代基R1BR4B全部为C7H15的4,5双二庚基氨基菲、取代基R1BR4B全部为C8H17的4,5双二辛基氨基菲、取代基R1BR4B全部为异丙基的4,5双二异丙基氨基菲及取代基R1BR4B全部为叔丁基的4,5双二叔丁基氨基菲等。0088另外,化学式4中的E为O,可以举出取代基R1BR4B全部为C4。

39、H9的1,9双二丁基氨基二苯并呋喃、取代基R1BR4B全部为C5H11的1,9双二戊基氨基二苯并呋喃、取代基R1BR4B全部为C6H13的1,9双二己基氨基二苯并呋喃、取代基R1BR4B全部为C7H15的1,9双二庚基氨基二苯并呋喃、取代基R1BR4B全部为C8H17的1,9双二辛基氨基二苯并呋喃、取代基R1BR4B全部为异丙基的1,9双二异丙基氨基二苯并呋喃及取代基R1BR4B全部为叔丁基的1,9双二叔丁基氨基二苯并呋喃等。0089另外,化学式4中的E为S,可以举出取代基R1BR4B全部为C4H9的1,9双二丁基氨基二苯并噻吩、取代基R1BR4B全部为C5H11的1,9双二戊基氨基二苯并噻吩。

40、、取代基R1BR4B全部为C6H13的1,9双二己基氨基二苯并噻吩、取代基R1BR4B全部为C7H15的1,9双二庚基氨基二苯并噻吩、取代基R1BR4B全部为C8H17的1,9双二辛基氨基二苯并噻吩、取代基R1BR4B全部为异丙基的1,9双二异丙基氨基二苯并噻吩及取代基R1BR4B全部为叔丁基的1,9双二叔丁基氨基二苯并噻吩说明书CN102005607ACN102005620A10/17页14等。0090另外,化学式4中的E为SE,可以举出取代基R1BR4B全部为C4H9的1,9双二丁基氨基二苯并硒吩、取代基R1BR4B全部为C5H11的1,9双二戊基氨基二苯并硒吩、取代基R1BR4B全部为C。

41、6H13的1,9双二己基氨基二苯并硒吩、取代基R1BR4B全部为C7H15的1,9双二庚基氨基二苯并硒吩、取代基R1BR4B全部为C8H17的1,9双二辛基氨基二苯并硒吩、取代基R1BR4B全部为异丙基的1,9双二异丙基氨基二苯并硒吩及取代基R1BR4B全部为叔丁基的1,9双二叔丁基氨基二苯并硒吩等。0091这些化合物既可以单独使用也可以含有两种以上。例如,由于根据化合物的不同酸俘获能力也不同,在含有俘获速度快和长期有力俘获的化合物时,可以长期抑制酸的不良影响。作为这样的可以抑制酸的不良影响的组合,例如可以举出A化学式3中取代基R1BR4B全部为C4H9、R5为H的1,8双二丁基氨基萘和化学式。

42、3中取代基R1BR4B全部为C4H9、R5为OME的1,8双二丁基氨基2,7二甲氧基萘的组合、及B化学式3中取代基R1BR4B全部为C4H9、R5为H的1,8双二丁基氨基萘和化学式3中取代基R1BR4B全部为叔丁基、R5为H的1,8双二叔丁基氨基萘的组合等。0092另外,这些化合物的碱性部位是否被取代基覆盖,可以使用以往公知的文献的X射线结晶结构解析结果及分子轨道计算来确认结构。0093非水电解液优选溶解有0001WT5WT的范围的上述二胺化合物。含量如果在该范围,则可以赋予非电解液在高温下的稳定性。含量如果不足0001WT,则不能表现出赋予非电解液在高温下的稳定性的效果。另一方面,含量如果超。

43、过5WT,则有时充放电特性降低。更优选的含量在0001WT2WT的范围。0094非水电解液可以浸渍在高分子基质中以凝胶电解质的形式使用。除电解质盐以外,还可以使用无机及有机的固体电解质。0095二胺化合物可以通过公知的方法得到。例如可以举出;通过将对应的二胺化合物烷基化而得到的方法。具体的说,使二胺化合物在二甲基亚砜或四氢呋喃中和氢氧化钠或氢氧化钾接触,进行离子化。接着,和过量的卤化烷基接触,可以得到二胺化合物。0096负极0097负极只要具有可以掺杂/脱掺杂锂离子的碳材料作为负极活性物质就没有特别的限定。例如,负极可以通过在负极活性物质中混合导电材料和粘合材料,根据需要加入适当的溶剂,作成浆。

44、状的负极混合材料,将该浆状的负极混合材料涂布在铜等金属箔制的集电体表面,进行干燥,之后通过挤压提高活性物质密度,由此形成。0098上述负极活性物质具有在充电时吸藏锂离子、且在放电时放出锂离子的性质。作为具体的负极活性物质,可以举出锂金属、石墨、或无定形碳等碳材料等,聚乙炔、聚吡咯等聚合物等。其中特别优选使用碳材料。碳材料由于比表面积可以变大、且锂离子的吸藏、放出速度快,因此在大电流下的充放电特性、输出/再生密度良好。特别是通过使用结晶性高的天然石墨及人造石墨等,可以提高负极的锂离子的转移效率。0099作为导电材料,可以举出炭黑及乙炔黑、石墨等公知的导电材料。作为粘合材料,可以举出聚四氟乙烯、聚。

45、偏氟乙烯、氟橡胶等含氟树脂、聚丙烯、聚乙烯等热塑性树脂等公知的粘合材料。另外,可以在负极混合剂中添加公知的添加剂。另外,导电材料、粘合剂及说明书CN102005607ACN102005620A11/17页15添加剂不是必须的成分。0100正极0101正极只要具有锂和过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质就没有特别的限定。例如,正极可以通过在正极活性物质中混合导电材料和粘合材料,根据需要加入适当的溶剂,作成浆状的正极混合材料,将该浆状的正极混合材料涂布在铝等金属箔制的集电体表面,进行干燥,之后通过挤压提高活性物质密度,由此形成。0102在正极活性物质中,可以使用以LIXMO2式中,M表示一种以上的。

46、过渡金属、X根据电池的充放电的状态而不同,通常为005X110。、LIFEPO4为主体的锂复合氧化物等。作为构成该锂复合氧化物的过渡金属M,优选使用CO、NI、MN等。作为具体的锂复合氧化物,可以举出LICOO2、LINIO2、LIXNIYCO1YO2式中,X及Y根据电池的充放电状态而不同,通常为0X1、07Y102。、LIMN2O4、或AL、CR等金属取代锰酸锂、磷酸铁锂等。这些锂复合氧化物由于可以得到电阻低、锂离子的扩散性能优异、可以产生高电压、高充放电效率和良好的充放电循环特性,因此为正极活性物质优选的材料。作为正极活性物质使用时,可以混合多种这些锂复合氧化物使用。0103作为导电材料和。

47、粘合材料,和负极一样,可以使用公知的导电材料和粘合材料等。另外,正极混合材料也可以使用以往公知的添加剂等。0104间隔件0105根据需要也可以使用间隔件。间隔件配置在正极和负极之间,防止正极和负极物理接触而短路。作为该间隔件,使用无纺布及聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃微多孔膜等。0106非水电解质电池的组装0107在非水电解质电池的组装中,可以利用公知的方法。例如,层叠型的非水电解质电池可以如下制作。首先,将负极和正极切成规定的尺寸,在负极和正极之间设置间隔件。作为间隔件的设置方法,有用间隔件包裹正极的方法。重复该操作,层叠目标的片数,以层叠体的负极和正极不错开的方式固定。除层叠体以外,也可以卷绕负极。

48、片材、间隔件及正极片材,作成卷层体。0108接着,为了获取层叠体或卷层体的负极的集电,例如使由镍构成的极耳TAB的一端压接或接合在负极的负极集电体上。另外,为了获取层叠体或卷层体的正极的集电,例如使由铝和镍构成的极耳的一端压接或接合在正极的正极集电体上。在层叠体或卷层体上形成的极耳的另一端在以露出层压膜的外部的方式配置的状态下,在层压膜上收纳层叠体或卷层体,密封除电解液注液孔之外的地方。通过作成这样的结构,可以使集电体极耳和外部电极之间导通。在这样制得的层压型的电池容器中注入规定量的非水电解液,最后密封电解液注液孔,由此可以制作非水电解质电池。0109另外,所述说明是对层压型非水电解液电池进行。

49、的说明,本发明对圆筒型、长方体型、纽扣型、卡片型等任意形状的非水电解质电池也适用。0110另外,本发明可以适用于一次电池及二次电池。0111实施例0112以下,基于实施例对本发明进行更详细的说明,但本发明并不限定于以下的实施例。另外,实施例中使用的试剂等如果没有特别的说明使用的就是KISHIDA化学公司制的锂电池等级试剂。说明书CN102005607ACN102005620A12/17页160113接着,对适用本发明的具体实施例进行叙述。另外,本发明中使用的化学式1和2表示的化合物如果没有特别的说明就参考学术论文13等已知文献中记载的合成方法及鉴定方法进行合成、鉴定。另外,本实施例中使用的化学式3和4表示的化合物如果没有特别的说明就是参考已知文献例如、RUSSIANCHEMICALREVIEWS67111998中记载的合成方法及鉴定方法进行合成、鉴定。01140115在碳酸亚乙酯50容量和碳酸二乙酯50容量的混合溶剂。

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