專利名稱：非水溶劑、非水電解質(zhì)及蓄電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種含有離子液體(也稱為常溫熔融鹽)的蓄電裝置。注意，蓄電裝置是指所有具有蓄電功能的元件及裝置。
背景技術：
作為蓄電裝置之一的鋰二次電池被應用于移動電話、電動汽車(EV =ElectricVehicle)等各種各樣的用途中，作為鋰二次電池，需要具有如下特性:高能量密度、優(yōu)良的循環(huán)特性及在各種工作環(huán)境下的安全性等。通用的鋰二次電池大多包含非水電解質(zhì)(也稱為電解液)，該非水電解質(zhì)包含非水溶劑及含有鋰離子的鋰鹽。并且，作為該非水電解質(zhì)而經(jīng)常使用的有機溶劑是一種在常溫常壓下為液體的有機溶劑，例如具有高介電常數(shù)且具有良好的離子傳導性的碳酸亞乙酯
坐寸ο但是，上述有機溶劑具有揮發(fā)性并具有低閃點。因此，當將含有上述有機溶劑的非水溶劑用作鋰二次電池的電解液時，有可能因內(nèi)部短路或過充電等導致鋰二次電池內(nèi)部溫度上升而使鋰二次電池破裂或起火等?？紤]到上述問題，已提出使用具有難燃性及難揮發(fā)性的離子液體作為鋰二次電池的非水電解質(zhì)的溶劑(參照專利文獻I)。[專利文獻I]日本專利申請?zhí)亻_2003-331918號公報鋰二次電池或鋰離子電容器等使用鋰離子作為載體離子的蓄電裝置采用定電流定電壓(Constant Current Constant Voltage:CCCV)充電方式。在 CCCV 充電方式中，在定電壓充電(CV充電)期間流過蓄電裝置的充電電流減少。因此，通常將該充電電流的電流值低于所希望的電流值的狀態(tài)設定為充電完了(充滿電)狀態(tài)。但是，在使用碳酸亞乙酯作為非水電解質(zhì)的溶劑的蓄電裝置中，當以CCCV充電方式對該蓄電裝置進行充電時，有時到定電壓充電(CV充電)期間流過的充電電流變?yōu)榈陀谒Ｍ碾娏髦禐橹剐枰^長的時間。據(jù)推測這可能是由于發(fā)生了充電反應以外的反應，例如非水電解質(zhì)的分解反應等。另外，在本說明書中，有時將到定電壓充電(CV充電)期間流過的充電電流變?yōu)榈陀谒Ｍ碾娏髦禐橹剐枰臅r間較長的情況記載為CV充電期間長。如此，當CV充電期間長時，說明發(fā)生了充電反應以外的反應，因此，存在因反應熱等蓄電裝置的內(nèi)部溫度上升而導致非水電解質(zhì)起火甚至是蓄電裝置破裂等危險。因此，在使用碳酸亞乙酯作為非水電解質(zhì)的溶劑的蓄電裝置中，當以CCCV充電方式進行充電時，通常將經(jīng)過一定時間的CV充電期間之后的狀態(tài)設定為充電完了(充滿電)狀態(tài)。此時，一般對該蓄電裝置的充電裝置設置發(fā)揮作為經(jīng)過一定時間的CV充電期間之后停止充電的定時器的功能的電路。但是，當該發(fā)揮作為定時器的功能的電路因故障等不能正常工作時，CV充電期間變長，而有可能導致非水電解質(zhì)起火甚至蓄電裝置破裂等危險。鑒于上述問題，與經(jīng)過規(guī)定時間后強制性地結(jié)束CV充電期間而成為充滿電狀態(tài)相比，從安全性方面考慮更希望以使充電電流變?yōu)榈陀谒Ｍ碾娏髦刀蔀槌錆M電狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的一個方式的目的是提供一種能夠抑制CCCV充電方式的CV充電期間延長的使用包含有機溶劑的非水電解質(zhì)的蓄電裝置。另外，本發(fā)明的一個方式的目的是提供一種高性能的使用含有有機溶劑的非水電解質(zhì)的蓄電裝置。鑒于上述內(nèi)容，本發(fā)明的一個方式是一種蓄電裝置，其包括正極、負極及非水電解質(zhì)。其中，非水電解質(zhì)包含:包含具有一個以上取代基的脂環(huán)季銨陽離子及相對于該脂環(huán)季銨陽離子的陰離子的離子液體；環(huán)酯；以及堿金屬鹽。其中，離子液體的脂環(huán)季銨陽離子的脂環(huán)骨架的碳數(shù)為5以下。另外，離子液體的脂環(huán)季銨陽離子的脂環(huán)骨架的碳原子鍵合有取代基。具體而言，本發(fā)明的一個方式是一種蓄電裝置，其包括正極、負極及非水電解質(zhì)。其中，非水電解質(zhì)含有以通式(Gl)表示的離子液體、環(huán)酯及堿金屬鹽。
權(quán)利要求
1.一種液體，包括:含有具有一個以上取代基的脂環(huán)季銨陽離子以及陰離子的離子液體；以及環(huán)酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體，其特征在于，所述脂環(huán)季銨陽離子的脂環(huán)骨架的碳原子數(shù)為5以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體，其特征在于，所述取代基與所述脂環(huán)季銨陽離子的脂環(huán)骨架的碳原子鍵合。
4.一種液體,包括: 以通式(Gl)表示的離子液體；以及 環(huán)酯，
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的液體，其特征在于，所述離子液體含量為所述離子液體和所述環(huán)酯的單位重量的70Wt%以上且低于100被％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的液體，其特征在于，所述環(huán)酯為碳酸亞乙酯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的液體，其特征在于，所述液體是非水溶劑。
8.—種電解質(zhì),包括: 包含具有一個以上取代基的脂環(huán)季銨陽離子以及陰離子的離子液體； 環(huán)酯；以及 堿金屬鹽。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解質(zhì)，其特征在于，所述脂環(huán)季銨陽離子的脂環(huán)骨架的碳原子數(shù)為5以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解質(zhì)，其特征在于，所述取代基與所述脂環(huán)季銨陽離子的脂環(huán)骨架的碳原子鍵合。
11.一種電解質(zhì)，包括: 以通式(Gl)表示的離子液體； 環(huán)酯；以及 堿金屬鹽，
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項所述的電解質(zhì)，其特征在于，所述離子液體含量為所述離子液體和所述環(huán)酯的單位重量的70Wt%以上且低于IOOwt%。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項所述的電解質(zhì)，其特征在于，所述離子液體含量為所述離子液體、所述環(huán)酯和所述堿金屬鹽的單位重量的50wt%以上且低于80wt%。
14.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項所述的電解質(zhì)，其特征在于，所述環(huán)酯為碳酸亞乙酯。
15.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項所述的電解質(zhì)，其特征在于，所述電解質(zhì)中的所述堿金屬鹽為鋰鹽。
16.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項所述的電解質(zhì)，其特征在于，所述電解質(zhì)是非水電解質(zhì)。
17.一種蓄電裝置，包括: 正極； 負極；以及 電解質(zhì)， 其中所述電解質(zhì)包括: 包含具有一個以上取代基的脂環(huán)季銨陽離子以及陰離子的離子液體； 環(huán)酯；以及 堿金屬鹽。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的蓄電裝置，其特征在于，所述脂環(huán)季銨陽離子的脂環(huán)骨架的碳原子數(shù)為5以下。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的蓄電裝置，其特征在于，所述取代基與所述脂環(huán)季銨陽離子的所述脂環(huán)骨架的碳原子鍵合。
20.—種蓄電裝置，包括: 正極； 負極；以及 電解質(zhì)， 其中所述電解質(zhì)包括: 以通式(Gl)表示的離子液體； 環(huán)酯；以及 堿金屬鹽，
21.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任一項所述的蓄電裝置，其特征在于，所述離子液體含量為所述電解質(zhì)中的所述離子液體和所述環(huán)酯的單位重量的70wt%以上且低于100wt%。
22.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任一項所述的蓄電裝置，其特征在于，所述離子液體含量為所述電解質(zhì)的單位重量的50wt%以上且低于80wt%。
23.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任一項所述的蓄電裝置，其特征在于，所述環(huán)酯為碳酸亞乙酯。
24.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任一項所述的蓄電裝置，其特征在于，所述電解質(zhì)中的所述堿金屬鹽為鋰鹽。
25.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任一項所述的蓄電裝置，其特征在于，所述電解質(zhì)是非水電解質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用有機溶劑作為非水電解質(zhì)的非水溶劑的、能夠抑制CCCV充電方式的CV充電期間延長并具有高性能的蓄電裝置。一種蓄電裝置包括正極；負極；非水電解質(zhì)；以及隔離體。其中，所述非水電解質(zhì)包含包含具有一個以上取代基的脂環(huán)季銨陽離子及相對于該脂環(huán)季銨陽離子的陰離子的離子液體；環(huán)酯；以及堿金屬鹽。尤其是，在蓄電裝置中，離子液體的含量為非水電解質(zhì)中的離子液體與環(huán)酯的單位重量的70wt％以上且低于100wt％；或者非水電解質(zhì)的單位重量的50wt％以上且低于80wt％。
文檔編號H01M10/0564GK103178299SQ201210563958
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者伊藤恭介, 板倉亮, 井上信洋, 石川純, 桃純平 申請人:株式會社半導體能源研究所