包括包含单氟硅烷化合物的电解质的锂二次电池制造技术

技术编号:18621891 阅读:3 留言:0更新日期:2018-08-08 01:03
锂二次电池包括正极、负极、以及设置在所述正极与所述负极之间的电解质,其中所述正极包括由式1表示的正极活性材料,所述电解质包括锂盐、非水溶剂、和由式2表示的单氟硅烷化合物,其中基于所述电解质的总重量,所述单氟硅烷化合物的量在约0.1重量百分比(重量%)‑约5重量%的范围内,其中在式1中,0.9≤x≤1.2,0.85

Lithium secondary battery including electrolyte containing monfluoro silane compound two

The lithium two battery includes a positive pole, a negative electrode, and an electrolyte arranged between the positive pole and the negative electrode, the positive pole including the positive active material expressed by Formula 1, including the lithium salt, non water solvent, and the mono fluoro silane compound expressed by the type 2, based on the total weight of the electrolyte, which is based on the total weight of the electrolyte. The amount of monofluorosilane compounds is in the range of about 0.1% by weight 5% by weight, of which 0.9 < x < 1.2, 0.85 in Eq. 1

【技术实现步骤摘要】
包括包含单氟硅烷化合物的电解质的锂二次电池对相关申请的交叉引用本申请要求2017年1月31日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0014110的优先权和权益、以及由其产生的所有权益,将其内容完全引入本文作为参考。
本公开内容涉及包括包含单氟硅烷化合物的电解质的锂二次电池。
技术介绍
锂二次电池用作便携式电子设备例如摄像机、移动电话、和膝上型计算机的电源。可再充电锂二次电池具有铅蓄电池、镍-镉(Ni-Cd)电池、镍-氢电池、或镍-锌电池的约三倍大的高的每单位重量的能量密度,具有良好的循环特性,并且可以高的倍率充电。可使用含锂的金属氧化物作为锂二次电池的正极中的正极活性材料。例如,可使用锂和选自钴、锰、镍(Ni)、及其组合的金属的复合氧化物作为正极活性材料。包含大量Ni的富Ni的正极活性材料可用于实现与包括锂-钴氧化物的电池相比具有大的容量的电池。因此,对富Ni的正极活性材料的研究正在进行。然而,在富Ni的正极活性材料的情况下,所述正极活性材料的表面结构可为弱的(不牢固的),并且因此所述正极活性材料可具有差的寿命特性和增加的电阻。因此,对于提供改善的容量、改善的寿命特性、和低的电阻的锂二次电池存在需要。
技术实现思路
提供具有改善的结构的锂二次电池。另外的方面将在随后的描述中部分地阐明并且部分地将从所述描述明晰,或者可通过所呈现实施方式的实践而获知。根据实施方式的方面,锂二次电池包括:正极;负极;以及设置在正极与负极之间的电解质,其中正极包括由式1表示的正极活性材料,电解质包括锂盐、非水溶剂和由式2表示的单氟硅烷化合物,其中基于电解质的总重量,所述单氟硅烷化合物的量在约0.1重量百分比%(重量%)-约5重量%的范围内式1LixNiyM1-yO2-zAz式2其中在式1中,0.9≤x≤1.2,0.85&lt;y≤0.95,和0≤z&lt;0.2;M为铝(Al)、镁(Mg)、锰(Mn)、钴(Co)、铁(Fe)、铬(Cr)、钒(V)、钛(Ti)、铜(Cu)、硼(B)、钙(Ca)、锌(Zn)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、锶(Sr)、锑(Sb)、钨(W)、铋(Bi)、或者其组合;A为具有-1、-2或-3的氧化数的元素,和在式2中,R1为取代或未取代的线型或支化的C2-C30烷基或者取代或未取代的C6-C60芳基;和R2和R3各自独立地为取代或未取代的线型或支化的C1-C30烷基或者取代或未取代的C6-C60芳基,其中取代的C1-C30烷基或者C6-C60芳基的取代基为卤素、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、三氟甲基、四氟乙基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、或者其组合。具体实施方式现在将详细地介绍实施方式,其实例示于附图中,其中相同的附图标记始终是指相同的元件。在这点上,本实施方式可具有不同的形式并且不应被解释为限于本文中阐述的描述。因此,以下仅通过参照附图描述实施方式以说明各方面。如本文中使用的,术语“和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任意和全部组合。“或”意味着“和/或”。表述例如“...的至少一个(种)”当在要素列表之前或之后时修饰整个要素列表,而不修饰该列表的单独要素。将理解,当一个元件被称作“在”另外的元件“上”时,其可直接在所述另外的元件上或者其间可存在中间元件。相反,当一个元件被称作“直接在”另外的元件“上”时,则不存在中间元件。将理解,尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用于描述各种元件、组分、区域、层和/或部分,但这些元件、组分、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组分、区域、层或部分区别于另外的元件、组分、区域、层或部分。因此,在不背离本文中的教导的情况下,下面讨论的“第一元件”、“组分”、“区域”、“层”或“部分”可称为第二元件、组分、区域、层或部分。本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式的目的且不意图为限制性的。如本文中使用的,单数形式“一个(种)(a,an)”和“所述(该)”意图包括复数形式(包括“至少一个(种)”),除非内容清楚地另外指明。“至少一个(种)”将不被解释为限制“一个(种)(a,an)”。将进一步理解,术语“包括”或“包含”当用在本说明书中时,表明存在所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件、和/或组分,但不排除存在或增加一种或多种另外的特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组分、和/或其集合。如本文中使用的“约”或“大约”包括所陈述的值并且意味着在如由本领域普通技术人员考虑到所讨论的测量以及与具体量的测量有关的误差(即,测量系统的限制)而确定的对于具体值的可接受的偏差的范围内。例如,“约”可意味着相对于所陈述的值的偏差在一种或多种偏差范围内,或者在±30%、20%、10%、5%范围内。除非另外定义,在本文中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本公开内容所属领域的普通技术人员通常理解的相同。将进一步理解,术语,例如在常用字典中定义的那些,应被解释为其含义与它们在相关领域的背景和本公开内容中的含义一致,并且将不以理想化或过于形式的意义进行解释,除非在本文中清楚地如此定义。下文中,将进一步详细地描述根据实施方式的锂二次电池。根据实施方式,锂二次电池包括:正极;负极;以及设置在正极与负极之间的电解质。正极包括由式1表示的正极活性材料。电解质包括锂盐、非水溶剂和由式2表示的单氟硅烷化合物。基于电解质的总重量,所述单氟硅烷化合物的量可在约0.1重量百分比(重量%)-约5重量%的范围内:式1LixNiyM1-yO2-zAz式2在式1中,0.9≤x≤1.2,0.85&lt;y≤0.95,和0≤z&lt;0.2;M为铝(Al)、镁(Mg)、锰(Mn)、钴(Co)、铁(Fe)、铬(Cr)、钒(V)、钛(Ti)、铜(Cu)、硼(B)、钙(Ca)、锌(Zn)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、锶(Sr)、锑(Sb)、钨(W)、铋(Bi)、或者其组合;和A为具有-1、-2或-3的氧化数的元素,和在式2中,R1为取代或未取代的线型或支化的C2-C30烷基或者取代或未取代的C6-C60芳基;和R2和R3各自独立地为取代或未取代的线型或支化的C1-C30烷基或者取代或未取代的C6-C60芳基,其中取代的C1-C30烷基或者C6-C60芳基的取代基为卤素、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、三氟甲基、四氟乙基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、或者其组合。虽然不希望受理论制约,但是理解,当将具有高的Ni含量的锂金属复合氧化物例如由式1表示的正极活性材料用于电池中时,Ni2+阳离子可从正极洗脱至电解质,并且所述Ni2+阳离子可与固体电解质界面(SEI)膜反应且因此使SEI膜分解。在这点上,负极活性材料的一些可暴露于所述电解质,这可导致副反应。因此,尽管使用高的Ni含量的正极活性材料制造高容量电池有优点,但是这样的电池的寿命特性可恶化并且电阻可升高。因此,为了解决这样的问题,锂二次电池可使用包括由式2表示的单氟硅烷化合物的电解质。所述单氟硅烷化合物可与洗脱在电解质中的Ni2+阳离子相互作用,并且因此所述Ni2+阳离子可被稳定化,这可导致所述电池的电阻的降低。而且,由于所述单氟硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.锂二次电池,其包括:正极;负极;以及设置在所述正极与所述负极之间的电解质,其中所述正极包括由式1表示的正极活性材料,所述电解质包括锂盐、非水溶剂和由式2表示的单氟硅烷化合物,其中基于所述电解质的总重量,所述单氟硅烷化合物的量在0.1重量%‑5重量%的范围内,式1LixNiyM1‑yO2‑zAz式2

【技术特征摘要】
2017.01.31 KR 10-2017-00141101.锂二次电池,其包括:正极;负极;以及设置在所述正极与所述负极之间的电解质,其中所述正极包括由式1表示的正极活性材料,所述电解质包括锂盐、非水溶剂和由式2表示的单氟硅烷化合物,其中基于所述电解质的总重量,所述单氟硅烷化合物的量在0.1重量%-5重量%的范围内,式1LixNiyM1-yO2-zAz式2其中,在式1中,0.9≤x≤1.2,0.85&lt;y≤0.95,和0≤z&lt;0.2,M为铝、镁、锰、钴、铁、铬、钒、钛、铜、硼、钙、锌、锆、铌、钼、锶、锑、钨、铋、或者其组合,和A为具有-1、-2或-3的氧化数的元素,和在式2中,R1为取代或未取代的线型或支化的C2-C30烷基或者取代或未取代的C6-C60芳基;和R2和R3各自独立地为取代或未取代的线型或支化的C1-C30烷基或者取代或未取代的C6-C60芳基,其中取代的C1-C30烷基或者C6-C60芳基的取代基为卤素、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、三氟甲基、四氟乙基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、或者其组合。2.如权利要求1所述的锂二次电池,其中基于所述电解质的总重量,所述单氟硅烷化合物的量在0.5重量%-2重量%的范围内。3.如权利要求1所述的锂二次电池,其中R1-R3的至少一个为取代或未取代的C6-C60芳基。4.如权利要求1所述的锂二次电池,其中R1-R3各自独立地为取代或未取代的线型或支化的C2-C30烷基。5.如权利要求1所述的锂二次电池,其中所述单氟硅烷化合物为由式2-1到2-12之一表示的化合物:6.如权利要求1所述的锂二次电池,其中所述锂盐为二氟(草酸)硼酸锂、LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3、(CF3SO2)2NLi、(FSO2)2NLi、或者其组合。7.如权利要求6所述的锂二次电池,其中所述锂盐包括LiPF6和二氟(草酸)硼酸锂,和其中基于所述电解质的总重量,二氟(草酸)硼酸锂的量为2重量%或更少。8.如权利要求1所述的锂二次电池,其中所述非水溶剂包括碳酸氟代亚乙酯。9.如权利要求8所述的锂二次电池,其中基于所述非水溶剂的总重量,碳酸氟代亚乙酯的量在0.3重量%-20重量%的范围内。10.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:B罗伊高明天金东泳朴银河
申请(专利权)人:三星电子株式会社三星SDI株式会社
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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