非水电解质添加剂、和包含该非水电解质添加剂的锂二次电池用非水电解质以及锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种非水电解质添加剂、及包含该非水电解质添加剂的锂二次电池用非水电解质和锂二次电池，且特别地，本发明专利技术涉及一种具有腈基和炔丙基的非水电解质添加剂、及包含该非水电解质添加剂的锂二次电池用非水电解质和锂二次电池，使得在高温下的容量和循环寿命特性能够得到改善。

Non-aqueous electrolyte additives, non-aqueous electrolytes for lithium secondary batteries containing the non-aqueous electrolyte additives, and lithium secondary batteries

The invention relates to a non-aqueous electrolyte additive, a non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery and a lithium secondary battery containing the non-aqueous electrolyte additive, and in particular to a non-aqueous electrolyte additive with nitrile and propylene groups, and a non-hydropower for lithium secondary battery containing the non-aqueous electrolyte additive. The capacity and cycle life of lithium secondary batteries at high temperature can be improved by decomposition and lithium secondary batteries.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质添加剂、和包含该非水电解质添加剂的锂二次电池用非水电解质以及锂二次电池
相关申请的交叉引用本申请要求于2016年3月23日提交的韩国专利申请第10-2016-0034809号、于2016年4月25日提交的韩国专利申请第10-2016-0049963号、以及于2017年3月20日提交的韩国专利申请第10-2017-0034826号的优先权和权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。
本专利技术涉及一种非水电解质添加剂、和包含该非水电解质添加剂的锂二次电池用非水电解质以及锂二次电池，且特别地，本专利技术涉及一种当在高温下储存时能够改善容量和循环寿命特性的非水电解质添加剂、及包含该非水电解质添加剂的锂二次电池用非水电解质和包括该非水电解质的锂二次电池。
技术介绍
由于随着信息和通信产业的发展，电子装置越来越小型化、轻量化、薄型化、和便携化，因而对于提高用作这些电子装置电源的电池的能量密度存在着不断增长的需求。锂电池特别是锂离子电池(lithiumionbattery，LIB)是能够最好地满足上述要求的电池，并且由于高的能量密度和简单的设计而已被用作各种便携式装置的电源。近来，随着锂二次电池的使用已从传统的小型电子装置扩展到大型的电子装置、汽车、智能电网等，需要一种不仅在室温下能够保持优异性能而且即使在诸如高温或低温环境的较为严苛的环境中也能够保持优异性能的锂二次电池。锂离子二次电池是由下列组分构成：由能够吸留和释放锂离子的碳系材料制得的负极、由含锂过渡金属氧化物制得的正极、和非水电解质。在锂离子二次电池中，从正极活性材料溶出的锂离子通过第一次充电嵌入到诸如碳颗粒的负极活性材料中，且锂离子通过放电进行脱嵌。由于锂离子如此地在对电极之间往复运动，因而它们传递能量。因此，二次电池能够进行充电和放电。然而，随着锂离子二次电池的充电和放电持续进行，正极活性材料的结构被破坏，因此正极的性能降低。而且，当正极的结构被破坏时，从正极表面溶出的金属离子电沉积(electro-deposition)在负极上，因此负极被劣化。当正极的电位增加或电池暴露于高温时，电池性能的这种劣化倾向于进一步加速。因此，需要开发一种具有能够解决上述问题的新组分的正极、电解质、或类似物。现有技术文献韩国注册专利第10-1278692号韩国专利申请公开第10-2014-0127741号
技术实现思路
[技术问题]本专利技术是为了解决现有技术的问题而设计的，本专利技术的一个方面在于提供一种显示出吸附从正极上溶出的金属离子的优异效果的非水电解质添加剂。此外，本专利技术的另一个方面在于提供一种包含所述非水电解质添加剂的锂二次电池用非水电解质。另外，本专利技术的又一方面在于提供一种包括所述锂二次电池用非水电解质的锂二次电池，从而各方面的性能得以改善。[技术方案]为了实现以上目的，根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种非水电解质添加剂，所述非水电解质添加剂包括选自由以下式I和式II表示的化合物组成的群组中的至少一种化合物：[式I]在式I中，R1是用至少一个腈基取代或未取代的C1至C5直链或非直链的烷撑基、或用至少一个腈基取代或未取代的C6至C8的芳基；R2是用至少一个腈基取代或未取代的C1至C5直链或非直链的烷撑基、用至少一个腈基取代或未取代的C6至C8的芳基、用至少一个腈基取代或未取代的C6至C8的杂芳基、C2至C5直链或非直链的烯基、或-C(O)-R9-，其中R9是用至少一个腈基取代或未取代的C1至C3直链或非直链的烷撑基；R3在m为0时是氢或用至少一个腈基取代或未取代的C1至C5直链或非直链的烷基，以及在m为1时是C1至C5直链或非直链的烷撑基；R4是C1至C3的烷撑基或-R10-C(O)-，其中R10是C1至C3的烷撑基；以及n和m各自独立地为0或1的整数。[式II]在式II中，R5是氢或用至少一个腈基取代或未取代的C1至C5直链或非直链的烷基；以及R6至R8各自独立地为C1至C5直链或非直链的烷撑基。此外，根据本专利技术的另一实施方式，提供一种锂二次电池用非水电解质，所述锂二次电池用非水电解质包括离子化的锂盐、有机溶剂、和根据本专利技术的非水电解质添加剂。基于非水电解质的总含量，可以0.5重量％至5重量％、特别是以1重量％至5重量％包括非水电解质添加剂。另外，根据本专利技术的又一实施方式，提供了一种锂二次电池，所述锂二次电池包括负极、正极、插置在负极和正极之间的隔板、和根据本专利技术的非水电解质。[有益效果]根据本专利技术的一个实施方式，能够制备出包括非水电解质添加剂的非水电解质，所述非水电解质添加剂能够结合在充电和放电时从正极溶出的金属离子和在制备过程中混入的金属杂质而形成复合物，并因而能够抑制在负极表面上的金属离子的电沉积，并在负极和正极的表面上形成更稳定的离子导电(ionicconductive)膜。此外，能够制造出包括所述非水电解质、并因此当在高温下储存时表现出在诸如容量特性、循环寿命特性等各个方面性能的改善的锂二次电池，。具体实施方式下文中，将更加详细地描述本专利技术。在本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应解释为受限于通常使用的含义或者在字典中的含义，而是应基于专利技术人为了以最佳方式描述本专利技术而适当地定义术语的概念的原则用和本专利技术的技术范围相一致的含义和概念进行解释。在电化学装置中的锂二次电池中，一类钝化膜是通过在电池的正极处特别是在存在表面键合的位置处或在活化的位置处的电解质的电化学氧化分解来形成的，这种钝化膜对于锂离子向正极活性材料中的共嵌入(co-intercalation)而言增加了阻抗。而且，当电池被过充电或在高温下储存时，过量的锂离子从正极释放出来，因此发生正极活性材料的结构解构或由电解质引起的化学溶解，由此Co、Mn、Ni等离子从正极活性材料溶出。这些反应导致正极本身的性能降低，并且还引起电解质的副反应和负极的结构解构，从而降低在二次电池各个方面的性能。在本专利技术中，提供一种非水电解质添加剂，所述非水电解质添加剂在结构中包括具有吸附金属离子性能的至少一个腈基和炔丙基(propargyl)，并因此能够抑制电池内部的金属离子的生成。此外，在本专利技术中，提供一种锂二次电池用非水电解质，所述锂二次电池用非水电解质包括所述非水电解质添加剂，并因此副反应得以减少。另外，在本专利技术中，提供一种锂二次电池，所述锂二次电池包括所述的锂二次电池用非水电解质，并因此当在高温下储存时表现出在诸如容量特性、循环寿命特性等各个方面性能的改善。具体而言，根据本专利技术的一个实施方式，提供一种非水电解质添加剂，所述非水电解质添加剂包括选自由以下式I和式II表示的化合物组成的群组中的至少一种化合物。[式I]在式I中，R1是用至少一个腈基取代或未取代的C1至C5直链或非直链的烷撑基、或用至少一个腈基取代或未取代的C6至C8的芳基；R2是用至少一个腈基取代或未取代的C1至C5直链或非直链的烷撑基、用至少一个腈基取代或未取代的C6至C8的芳基、用至少一个腈基取代或未取代的C6至C8的杂芳基、C2至C5直链或非直链的烯基、或-C(O)-R9-，其中R9是用至少一个腈基取代或未取代的C1至C3直链或非直链的烷撑基；R3在m为0时是氢或用至少一个腈基取代或未取代的C1至C5直链或非直链的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解质添加剂，所述非水电解质添加剂包括选自由以下式I和式II表示的化合物组成的群组中的至少一种化合物：[式I]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.23 KR 10-2016-0034809;2016.04.25 KR 10-2011.一种非水电解质添加剂，所述非水电解质添加剂包括选自由以下式I和式II表示的化合物组成的群组中的至少一种化合物：[式I]其中，R1是用至少一个腈基取代或未取代的C1至C5直链或非直链的烷撑基、或用至少一个腈基取代或未取代的C6至C8的芳基；R2是用至少一个腈基取代或未取代的C1至C5直链或非直链的烷撑基、用至少一个腈基取代或未取代的C6至C8的芳基、用至少一个腈基取代或未取代的C6至C8的杂芳基、C2至C5直链或非直链的烯基、或-C(O)-R9-，其中R9是用至少一个腈基取代或未取代的C1至C3直链或非直链的烷撑基；R3在m为0时是氢或用至少一个腈基取代或未取代的C1至C5直链或非直链的烷基，以及在m为1时是C1至C5直链或非直链的烷撑基；R4是C1至C3的烷撑基或-R10-C(O)-，其中R10是C1至C3的烷撑基；以及n和m各自独立地为0或1的整数；[式II]其中，R5是氢或用至少一个腈基取代或未取代的C1至C5直链或非直链的烷基；以及R6至R8各自独立地为C1至C5直链或非直链的烷撑基。2.根据权利要求1所述的非水电解质添加剂，其中所述非水电解质添加剂包括选自由以下式I-1至式I-39表示的化合物组成的群组中的至少一种化合物：(式I-1)(式I-2)(式I-3)(式I-4)(式I-5)(式I-6)(式I-7)(式I-8)(式I-9)(式I-10)(式I-11)(式I-12)(式I-13)(式I-14)(式I-15)(式I-16)(式I-17)(式I-18)(式I-19)(式I-20)(式I-21)(式I-22)(式I-23)(式I-24)(式I-25)(式I-26)(式I-27)(式I-28)(式I-29)(式I-30)(式I-31)(式I-32)(式I-33)(式I-34)(式I-35)(式I-36)(式I-37)(式I-38)(式I-39)3.根据权利要求1所述的非水电解质添加剂，其中所述非水电解质添加剂包括选自由以下式II-1至式II-4表示的化合物组成的群组中的至少一种化合物：(式II-1)(式II-2)(式II-3)(式II-4)4.一种锂二次电池用非水电解质，所述锂二次电池用非水电解质包括：离子化的锂盐；有机溶剂；和非水电解质添...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞成勳，李敬美，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR