发明名称 锂蓄电池
摘要 本发明提出一种锂蓄电池,其包括非水性电解溶液,含有在高于锂蓄电池之充电端电压的电压下进行氧化的化合物,及在低于该充电端电压之电压下抑制反应之化合物。
申请公布号 TW518792 申请公布日期 2003.01.21
申请号 TW090119906 申请日期 2001.08.14
申请人 日立制作所股份有限公司 发明人 新井寿一;山内修子;小林 满
分类号 H01M4/62 主分类号 H01M4/62
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路二段一二五号七楼
主权项 1.一种锂蓄电池,其包括非水性电解溶液,含有在高于该锂蓄电池之充电端电压的电压下氧化之化合物,及在低于该充电端电压的电压下抑制反应的化合物。2.如申请专利范围第1项之锂蓄电池,其中该非水性电解质溶液系包含由化学式(1)所示之氟化溶剂,及由以下化学式(2)所示之芳族化合物Rf1-X-Rf2 (1)(其中Rf1系表示完全或部分氟化之C2-C10烷基,Rf2系表示完全或部分氟化之C1-5烷基,且X系表示醚或酯),(其中R1.R2.R3及R4各表示氢、氟、氯、溴、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、经烷基取代之苯基或苯氧基、C1-4羧基、基、或经烷基取代或经烷氧基取代之甲矽烷基;且R5及R6各表示氢、氟、氯、溴或C1-3烷基)。3.如申请专利范围第2项之锂蓄电池,其中该氟化溶剂系为甲基九氟丁基醚。4.如申请专利范围第2项之锂蓄电池,其中该芳族化合物系为由以下化学式(3)所表示之苯基矽烷衍生物(其中R7.R8及R9各表示氢、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、基、氟、氯、溴、或经C1-3烷基取代之苯基、苯氧基、或基;且R10.R11.R12.R13及R14各表示C1-3烷氧基、苯基、基、或经氟、氯或溴取代之苯基、苯氧基、或基)。5.如申请专利范围第4项之锂蓄电池,其中该苯基矽烷衍生物系选自包括二苯基矽烷、二苯基甲基矽烷、4-甲基苯基三甲基矽烷、及二苯基二甲氧基矽烷之群。6.一种具有非水性电解溶液之锂蓄电池,其特征为该锂蓄电池(在已放电状态)在使用定流充电至达到1.2伏特之电压V1时,具有充电容量C1,且该锂蓄电池在进一步充电(在高于V1之电压下)至无法再充电时,具有C1之充电容量,C1/C2之比例()系低于0.7。7.如申请专利范围第6项之锂蓄电池,其中该非水性电解质溶液系包含由化学式(1)所示之氟化溶剂,及由以下化学式(2)所示之芳族化合物Rf1-X-Rf2 (1)(其中Rf1系表示完全或部分氟化之C2-10烷基,Rf2系表示完全或部分氟化之C1-5烷基,且X系表示醚或酯),(其中R1.R2.R3及R4各表示氢、氟、氯、溴、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、经烷基取代之苯基或苯氧基、C1-4羧基、基、或经烷基取代或经烷氧基取代之甲矽烷基;且R5及R6各表示氢、氟、氯、溴或C1-3烷基)。8.如申请专利范围第7项之锂蓄电池,其中该氟化溶剂系为甲基九氟丁基醚。9.如申请专利范围第7项之锂蓄电池,其中该芳族化合物系为由以下化学式(3)所表示之苯基矽烷衍生物(其中R7.R8及R9各表示氢、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、基、氟、氯、溴、或经C1-3烷基取代之苯基、苯氧基、或基;且R10.R11.R12.R13及R14各表示C1-3烷氧基、苯基、基、或经氟、氯或溴取代之苯基、苯氧基、或基)。10.如申请专利范围第9项之锂蓄电池,其中该苯基矽烷衍生物系选自包括二苯基矽烷、二苯基甲基矽烷、4-甲基苯基三甲基矽烷、及二苯基二甲氧基矽烷之群。11.一种包含非水性电解溶液之锂蓄电池,该非水性电解溶液含有在高于该锂蓄电池之充电端电压的电压下氧化之化合物,及在低于该充电端电压的电压下抑制反应的化合物,其中该非水性电解质溶液系包含由化学式(1)所示之氟化溶剂,及由以下化学式(2)所示之芳族化合物Rf1-X-Rf2 (1)(其中Rf1系表示完全或部分氟化之C2-10烷基,Rf2系表示完全或部分氟化之C1-5烷基,且X系表示醚或酯),(其中R1.R2.R3及R4各表示氢、氟、氯、溴、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、经烷基取代之苯基或苯氧基、C1-4羧基、基、或经烷基取代或经烷氧基取代之甲矽烷基;且R5及R6各表示氢、氟、氯、溴或C1-3烷基)。12.如申请专利范围第11项之锂蓄电池,其中该氟化溶剂系为甲基九氟丁基醚。13.如申请专利范围第11项之锂蓄电池,其中该芳族化合物系为由以下化学式(3)所表示之苯基矽烷衍生物(其中R7.R8及R9各表示氢、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、基、氟、氯、溴、或经C1-3烷基取代之苯基、苯氧基、或基;且R10.R11.R12.R13及R14各表示C1-3烷氧基、苯基、基、或经氟、氯或溴取代之苯基、苯氧基、或基)。14.如申请专利范围第13项之锂蓄电池,其中该苯基矽烷衍生物系选自包括二苯基矽烷、二苯基甲基矽烷、4-甲基苯基三甲基矽烷、及二苯基二甲氧基矽烷之群。15.一种具有非水性电解溶液之锂蓄电池,其特征为该锂蓄电池(在已放电状态)在使用定流充电至达到1.2伏特之电压V1时,具有充电容量C1,且该锂蓄电池在进一步充电(在高于V1之电压下)至无法再充电时,具有C1之充电容量,C1/C2之比例()系低于0.7,其中该非水性电解质溶液系包含由化学式(1)所示之氟化溶剂,及由以下化学式(2)所示之芳族化合物Rf1-X-Rf2 (1)(其中Rf1系表示完全或部分氟化之C2-10烷基,Rf2系表示完全或部分氟化之C1-5烷基,且X系表示醚或酯),(其中R1.R2.R3及R4各表示氢、氟、氯、溴、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、经烷基取代之苯基或苯氧基、C1-4羧基、基、或经烷基取代或经烷氧基取代之甲矽烷基;且R5及R6各表示氢、氟、氯、溴或C1-3烷基)。16.如申请专利范围第15项之锂蓄电池,其中该氟化溶剂系为甲基九氟丁基醚。17.如申请专利范围第15项之锂蓄电池,其中该芳族化合物系为由以下化学式(3)所表示之苯基矽烷衍生物(其中R7.R8及R9各表示氢、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、基、氟、氯、溴、或经C1-3烷基取代之苯基、苯氧基、或基;且R10.R11.R12.R13及R14各表示C1-3烷氧基、苯基、基、或经氟、氯或溴取代之苯基、苯氧基、或基)。18.如申请专利范围第17项之锂蓄电池,其中该苯基矽烷衍生物系选自包括二苯基矽烷、二苯基甲基矽烷、4-甲基苯基三甲基矽烷、及二苯基二甲氧基矽烷之群。19.一种使用锂蓄电池作为电源之电具,其包括用以保护该锂蓄电池以防止过度充电及过度放电而不需要侦测电池之温度及压力的装置,用以侦测该电池之电压或电流之装置,及用以控制而连通或断开该锂蓄电池之装置,该锂蓄电池系包含非水性电解溶液,其含有在高于该锂蓄电池之充电端电压的电压下氧化之化合物,及在低于该充电端电压的电压下抑制反应的化合物。20.如申请专利范围第19项之电具,其中该非水性电解质溶液系包含由化学式(1)所示之氟化溶剂,及由以下化学式(2)所示之芳族化合物Rf1-X-Rf2 (1)(其中Rf1系表示完全或部分氟化之C2-10烷基,Rf2系表示完全或部分氟化之C1-5烷基,且X系表示醚或酯),(其中R1.R2.R3及R4各表示氢、氟、氯、溴、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、经烷基取代之苯基或苯氧基、C1-4羧基、基、或经烷基取代或经烷氧基取代之甲矽烷基;且R5及R6各表示氢、氟、氯、溴或C1-3烷基)。21.如申请专利范围第20项之电具,其中该氟化溶剂系为甲基九氟丁基醚。22.如申请专利范围第20项之电具,其中该芳族化合物系为由以下化学式(3)所表示之苯基矽烷衍生物(其中R7.R8及R9各表示氢、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、基、氟、氯、溴、或经C1-3烷基取代之苯基、苯氧基、或基;且R10.R11.R12.R13及R14各表示C1-3烷氧基、苯基、基、或经氟、氯或溴取代之苯基、苯氧基、或基)。23.如申请专利范围第22项之电具,其中该苯基矽烷衍生物系选自包括二苯基矽烷、二苯基甲基矽烷、4-甲基苯基三甲基矽烷、及二苯基二甲氧基矽烷之群。24.如申请专利范围第19项之电具,其中该电具系为电动车。25.一种使用锂蓄电池作为电源之电具,其包括用以保护该锂蓄电池以防止过度充电及过度放电而不需要侦测电池之温度及压力的装置,用以侦测该电池之电压或电流之装置,及用以控制而连通或断开该锂蓄电池之装置,其特征为该锂蓄电池(在已放电状态)在使用定流充电至达到1.2伏特之电压V1时,具有充电容量C1,且该锂蓄电池在进一步充电(在高于V1之电压下)至无法再充电 时,具有C1之充电容量,C1/C2之比例()系低于0.7。26.如申请专利范围第25项之电具,其中该非水性电解质溶液系包含由化学式(1)所示之氟化溶剂,及由以下化学式(2)所示之芳族化合物Rf1-X-Rf2 (1)(其中Rf1系表示完全或部分氟化之C2-10烷基,Rf2系表示完全或部分氟化之C1-5烷基,且X系表示醚或酯),(其中R1.R2.R3及R4各表示氢、氟、氯、溴、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、经烷基取代之苯基或苯氧基、C1-4羧基、基、或经烷基取代或经烷氧基取代之甲矽烷基;且R5及R6各表示氢、氟、氯、溴或C1-3烷基)。27.如申请专利范围第26项之电具,其中该氟化溶剂系为甲基九氟丁基醚。28.如申请专利范围第26项之电具,其中该芳族化合物系为由以下化学式(3)所表示之苯基矽烷衍生物(其中R7.R8及R9各表示氢、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、基、氟、氯、溴、或经C1-3烷基取代之苯基、苯氧基、或基;且R10.R11.R12.R13及R14各表示C1-3烷氧基、苯基、基、或经氟、氯或溴取代之苯基、苯氧基、或基)。29.如申请专利范围第28项之电具,其中该苯基矽烷衍生物系选自包括二苯基矽烷、二苯基甲基矽烷、4-甲基苯基三甲基矽烷、及二苯基二甲氧基矽烷之群。30.如申请专利范围第25项之电具,其中该电具系为电动车。31.一种使用锂蓄电池作为电源之电具,其包括用以保护该锂蓄电池以防止过度充电及过度放电而不需要侦测电池之温度及压力的装置,用以侦测该电池之电压或电流之装置,及用以控制而连通或断开该锂蓄电池之装置,其中该锂蓄电池系包含非水性电解溶液,含有在高于该锂蓄电池之充电端电压的电压下氧化之化合物,及在低于该充电端电压的电压下抑制反应的化合物,其中该非水性电解质溶液系包含由化学式(1)所示之氟化溶剂,及由以下化学式(2)所示之芳族化合物Rf1-X-Rf2 (1)(其中Rf1系表示完全或部分氟化之C2-10烷基,Rf2系表示完全或部分氟化之C1-5烷基,且X系表示醚或酯),(其中R1.R2.R3及R4各表示氢、氟、氯、溴、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、经烷基取代之苯基或苯氧基、C1-4羧基、基、或经烷基取代或经烷氧基取代之甲矽烷基;且R5及R6各表示氢、氟、氯、溴或C1-3烷基)。32.如申请专利范围第31项之电具,其中该氟化溶剂系为甲基九氟丁基醚。33.如申请专利范围第31项之电具,其中该芳族化合物系为由以下化学式(3)所表示之苯基矽烷衍生物(其中R7.R8及R9各表示氢、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、基、氟、氯、溴、或经C1-3烷基取代之苯基、苯氧基、或基;且R10.R11.R12.R13及R14各表示C1-3烷氧基、苯基、基、或经氟、氯或溴取代之苯基、苯氧基、或基)。34.如申请专利范围第33项之电具,其中该苯基矽烷衍生物系选自包括二苯基矽烷、二苯基甲基矽烷、4-甲基苯基三甲基矽烷、及二苯基二甲氧基矽烷之群。35.如申请专利范围第31项之电具,其中该电具系为电动车。36.一种使用锂蓄电池作为电源之电具,其包括用以保护该锂蓄电池以防止过度充电及过度放电而不需要侦测电池之温度及压力的装置,用以侦测该电池之电压或电流之装置,及用以控制而连通或断开该锂蓄电池之装置,其中该锂蓄电池系包含非水性电解溶液,其特征为该锂蓄电池(在已放电状态)在使用定流充电至达到1.2伏特之电压V1时,具有充电容量C1,且该锂蓄电池在进一步充电(在高于V1之电压下)至无法再充电时,具有C1之充电容量,C1/C2之比例()系低于0.7,且其中该非水性电解质溶液系包含由化学式(1)所示之氟化溶剂,及由以下化学式(2)所示之芳族化合物Rf1-X-Rf2 (1)(其中Rf1系表示完全或部分氟化之C2-10烷基,Rf2系表示完全或部分氟化之C1-5烷基,且X系表示醚或酯),(其中R1.R2.R3及R4各表示氢、氟、氯、溴、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、经烷基取代之苯基或苯氧基、C1-4羧基、基、或经烷基取代或经烷氧基取代之甲矽烷基;且R5及R6各表示氢、氟、氯、溴或C1-3烷基)。37.如申请专利范围第36项之电具,其中该氟化溶剂系为甲基九氟丁基醚。38.如申请专利范围第36项之电具,其中该芳族化合物系为由以下化学式(3)所表示之苯基矽烷衍生物(其中R7.R8及R9各表示氢、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、基、氟、氯、溴、或经C1-3烷基取代之苯基、苯氧基、或基;且R10.R11.R12.R13及R14各表示C1-3烷氧基、苯基、基、或经氟、氯或溴取代之苯基、苯氧基、或基)。39.如申请专利范围第38项之电具,其中该苯基矽烷衍生物系选自包括二苯基矽烷、二苯基甲基矽烷、4-甲基苯基三甲基矽烷、及二苯基二甲氧基矽烷之群。40.如申请专利范围第36项之电具,其中该电具系为电动车。41.一种制造锂蓄电池之方法,其包括以下步骤:设置一阳极;设置一阴极;设置一隔板;及设置一非水性电解溶液,含有在高于该锂蓄电池之充电端电压的电压下氧化之化合物,及在低于该充电端电压之电压下抑制反应的化合物。42.如申请专利范围第41项之方法,其中该非水性电解溶液系包括由化学式(1)所示之氟化溶剂,及由以下化学式(2)所示之芳族化合物Rf1-X-Rf2 (1)(其中Rf1系表示完全或部分氟化之C2-10烷基,Rf2系表示完全或部分氟化之C1-5烷基,且X系表示醚或酯),(其中R1.R2.R3及R4各表示氢、氟、氯、溴、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、经烷基取代之苯基或苯氧基、C1-4羧基、基、或经烷基取代或经烷氧基取代之甲矽烷基;且R5及R6各表示氢、氟、氯、溴或C1-3烷基)。43.如申请专利范围第42项之方法,其中该氟化溶剂系为甲基九氟丁基醚。44.如申请专利范围第42项之方法,其中该芳族化合物系为由以下化学式(3)所表示之苯基矽烷衍生物(其中R7.R8及R9各表示氢、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、基、氟、氯、溴、或经C1-3烷基取代之苯基、苯氧基、或基;且R10.R11.R12.R13及R14各表示C1-3烷氧基、苯基、基、或经氟、氯或溴取代之苯基、苯氧基、或基)。45.如申请专利范围第44项之方法,其中该苯基矽烷衍生物系选自包括二苯基矽烷、二苯基甲基矽烷、4-甲基苯基三甲基矽烷、及二苯基二甲氧基矽烷之群。46.一种制造锂蓄电池之方法,其包括以下步骤:设置一阳极;设置一阴极;设置一隔板;及设置一非水性电解溶液,其特征为该锂蓄电池(在已放电状态)在使用定流充电至达到1.2伏特之电压V1时,具有充电容量C1,且该锂蓄电池在进一步充电(在高于 V1之电压下)至无法再充电时,具有C1之充电容量,C1/C2之比例()系低于0.7。47.如申请专利范围第46项之方法,其中该非水性电解溶液系包括由化学式(1)所示之氟化溶剂,及由以下化学式(2)所示之芳族化合物Rf1-X-Rf2 (1)(其中Rf1系表示完全或部分氟化之C2-10烷基,Rf2系表示完全或部分氟化之C1-5烷基,且X系表示醚或酯),(其中R1.R2.R3及R4各表示氢、氟、氯、溴、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、经烷基取代之苯基或苯氧基、C1-4羧基、基、或经烷基取代或经烷氧基取代之甲矽烷基;且R5及R6各表示氢、氟、氯、溴或C1-3烷基)。48.如申请专利范围第47项之方法,其中该氟化溶剂系为甲基九氟丁基醚。49.如申请专利范围第47项之方法,其中该芳族化合物系为由以下化学式(3)所表示之苯基矽烷衍生物(其中R7.R8及R9各表示氢、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、基、氟、氯、溴、或经C1-3烷基取代之苯基、苯氧基、或基;且R10.R11.R12.R13及R14各表示C1-3烷氧基、苯基、基、或经氟、氯或溴取代之苯基、苯氧基、或基)。50.如申请专利范围第49项之方法,其中该苯基矽烷衍生物系选自包括二苯基矽烷、二苯基甲基矽烷、4-甲基苯基三甲基矽烷、及二苯基二甲氧基矽烷之群。51.一种制造锂蓄电池之方法,其包括以下步骤:设置一阳极;设置一阴极;设置一隔板;及设置一非水性电解溶液,其含有在高于该锂蓄电池之充电端电压的电压下氧化之化合物,及在低于该充电端电压之电压下抑制反应的化合物,其中该非水性电解溶液系包括由化学式(1)所示之氟化溶剂,及由以下化学式(2)所示之芳族化合物Rf1-X-Rf2 (1)(其中Rf1系表示完全或部分氟化之C2-10烷基,Rf2系表示完全或部分氟化之C1-5烷基,且X系表示醚或酯),(其中R1.R2.R3及R4各表示氢、氟、氯、溴、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、经烷基取代之苯基或苯氧基、C1-4羧基、基、或经烷基取代或经烷氧基取代之甲矽烷基;且R5及R6各表示氢、氟、氯、溴或C1-3烷基)。52.如申请专利范围第51项之方法,其中该氟化溶剂系为甲基九氟丁基醚。53.如申请专利范围第51项之方法,其中该芳族化合物系为由以下化学式(3)所表示之苯基矽烷衍生物(其中R7.R8及R9各表示氢、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、基、氟、氯、溴、或经C1-3烷基取代之苯基、苯氧基、或基;且R10.R11.R12.R13及R14各表示C1-3烷氧基、苯基、基、或经氟、氯或溴取代之苯基、苯氧基、或基)。54.如申请专利范围第53项之方法,其中该苯基矽烷衍生物系选自包括二苯基矽烷、二苯基甲基矽烷、4-甲基苯基三甲基矽烷、及二苯基二甲氧基矽烷之群。55.一种制造锂蓄电池之方法,其包括以下步骤:设置一阳极;设置一阴极;设置一隔板;及设置一非水性电解溶液,其特征为该锂蓄电池(在已放电状态)在使用定流充电至达到1.2伏特之电压V1时,具有充电容量C1,且该锂蓄电池在进一步充电(在高于V1之电压下)至无法再充电时,具有C1之充电容量,C1/C2之比例()系低于0.7,且其中该非水性电解溶液系包括由化学式(1)所示之氟化溶剂,及由以下化学式(2)所示之芳族化合物Rf1-X-Rf2 (1)(其中Rf1系表示完全或部分氟化之C2-10烷基,Rf2系表示完全或部分氟化之C1-5烷基,且X系表示醚或酯),(其中R1.R2.R3及R4各表示氢、氟、氯、溴、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、经烷基取代之苯基或苯氧基、C1-4羧基、基、或经烷基取代或经烷氧基取代之甲矽烷基;且R5及R6各表示氢、氟、氯、溴或C1-3烷基)。56.如甲请专利范围第55项之方法,其中该氟化溶剂系为甲基九氟丁基醚。57.如申请专利范围第55项之方法,其中该芳族化合物系为由以下化学式(3)所表示之苯基矽烷衍生物(其中R7.R8及R9各表示氢、C1-3烷基或烷氧基、苯基、苯氧基、基、氟、氯、溴、或经C1-3烷基取代之苯基、苯氧基、或基;且R10.R11.R12.R13及R14各表示C1-3烷氧基、苯基、基、或经氟、氯或溴取代之苯基、苯氧基、或基)。58.如申请专利范围第57项之方法,其中该苯基矽烷衍生物系选自包括二苯基矽烷、二苯基甲基矽烷、4-甲基苯基三甲基矽烷、及二苯基二甲氧基矽烷之群。图式简单说明:图1系为本发明之一具体实例的圆柱型锂蓄电池的剖面图。
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