用于非水电解质溶液的添加剂、用于锂二次电池的非水电解质溶液以及包括该非水电解质溶液的锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及用于非水电解质溶液的添加剂，包括所述添加剂的用于锂二次电池的非水电解质溶液、以及包括所述非水电解质溶液的锂二次电池，所述添加剂在电极表面上形成稳定的膜同时、还可抑制引起电池中的副反应的金属异物的产生。

Additives for non-aqueous electrolyte solutions, non-aqueous electrolyte solutions for lithium secondary batteries and lithium secondary batteries including the non-aqueous electrolyte solutions

The present invention relates to additives for non-aqueous electrolyte solutions, including non-aqueous electrolyte solutions for lithium secondary batteries and lithium secondary batteries including the non-aqueous electrolyte solutions. The additives form a stable film on the electrode surface and can also inhibit metals causing side reactions in batteries. The birth of foreign bodies.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于非水电解质溶液的添加剂、用于锂二次电池的非水电解质溶液以及包括该非水电解质溶液的锂二次电池
相关申请的交叉引用本申请要求于2017年1月23日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2017-0010223号的权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。
本专利技术涉及用于非水电解质溶液的添加剂、用于锂二次电池的非水电解质溶液以及包括该非水电解质溶液的锂二次电池。
技术介绍
近年来，随着信息和电信行业的发展，与电子装置小型化、轻量化、薄型化、以及便携化的要求相一致，对用作这些电子装置的电源的高能量和高密度的电池的需要增加。锂电池，特别是锂离子电池(lithiumionbattery:LIB)，作为最能满足这种需要的电池，由于高能量密度和易于设计，已被用作许多便携式装置的电源。近来，随着锂离子电池除了适于作为诸如便携式IT装置之类的小型电子装置的电源之外，还适于作为电动车辆或储能装置的电源，有研究表明，锂离子电池不仅在室温下保持优异的性能，而且在诸如高温或低温环境之类更为恶劣的外部环境中也能保持优异的性能。锂二次电池主要由能够嵌入和脱嵌锂离子的负极和正极、以及非水电解质溶液组成，在所述非水电解质溶液中，适量的锂盐、诸如LiPF6和LiPF4溶解在混合的碳酸酯基有机溶剂中。由于随着锂二次电池的充电和放电的进行，正极活性材料的结构塌陷，金属离子从正极表面溶出。溶出的金属离子电沉积(electrodeposition)在负极上而使负极劣化。当正极的电位增加或电池暴露在高温下时，劣化现象趋于加速。为了解决这一限制，已经提出了在非水电解质溶液中添加能够形成保护层的化合物的方法，也就是，所述保护层即为位于负极表面上的固体电解质界面(SEI)。然而，可能会出现另一个限制，由于添加到电解质溶液中的化合物引起其他副反应，因此二次电池的整体性能降低。因此，一直需要开发一种包含使副反应最小化的同时、还可改善电池的性能和稳定性的添加剂在内的非水电解质溶液。此外，在锂二次电池中，由于原材料中包括的杂质或在工艺中引入的杂质，引起低电压现象(电压降)，并且由于电池中的微短路加剧了这种现象，因此不利之处在于电池工作停止。由于这一缺点导致在制造过程的最后阶段出现缺陷，因此造成显著损失。现有技术文献日本专利申请待审公开第2001-256995号美国专利第7,033,707号日本专利申请待审公开第2003-059529号。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个方面提供一种用于非水电解质溶液的添加剂，这种添加剂在电极表面上形成稳定膜的同时、还可抑制由于电池中的金属异物而产生的副反应。本专利技术的另一方面提供一种用于锂二次电池的非水电解质溶液，这种非水电解质溶液包括所述用于非水电解质溶液的添加剂。本专利技术的另一方面提供一种锂二次电池，这种锂二次电池包括所述用于锂二次电池的非水电解质溶液。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供一种用于非水电解质溶液的添加剂，这种添加剂包括选自由式1和式2表示的化合物构成的组中的至少一种化合物：(式1)(式2)其中，在式1或式2中，R1和R2各自独立地为氢、具有1至6个碳原子的烷基、或具有1至6个碳原子的烷氧基，R3为具有1至3个碳原子的次烷基，R4和R6各自独立地为氢、具有1至6个碳原子的烷基、具有6至18个碳原子的芳基、具有5至8个碳原子的杂环烷基、具有2至4个碳原子的烯基、或具有2至4个碳原子的炔基，R5为具有1至6个碳原子的烷基、或具有2至4个碳原子的包括醚基的烷基，并且n为0至3的整数。在这种情况下，在由式1表示的化合物中，R1可以是氢或具有1至6个碳原子的烷基，R2可以是氢或具有1至6个碳原子的烷氧基，R3可以是具有1至3个碳原子的次烷基，R4可以是具有1至6个碳原子的烷基、具有6至18个碳原子的芳基、具有5至8个碳原子的杂环烷基、或具有2至4个碳原子的炔基，并且n可以是0至3的整数。具体地说，由式1表示的化合物可包括选自由以下式1a至式1g表示的化合物构成的组中的至少一种。(式1a)(式1b)(式1c)(式1d)(式1e)(式1f)(式1g)此外，在由式2表示的化合物中，R5可以是具有1至6个碳原子的烷基、或具有2至4个碳原子的包括醚基的烷基，且R6可以是具有1至6个碳原子的烷基。具体地说，由式2表示的化合物可包括选自由以下式2a至式2f表示的化合物构成的组中的至少一种。(式2a)(式2b)(式2c)(式2d)(式2e)(式2f)根据本专利技术的另一方面，提供一种用于锂二次电池的非水电解质溶液，这种非水电解质溶液包括：锂盐；有机溶剂；和本专利技术的用于非水电解质溶液的添加剂，其中所述添加剂包括由式1和式2表示的化合物中的至少一种。所述用于非水电解质溶液的添加剂是以基于所述非水电解质溶液的总重量的0.01重量％至10重量％的量，例如，0.5重量％至10重量％的量被包括。根据本专利技术的另一方面，提供一种包括正极、负极和非水电解质溶液的锂二次电池，其中所述非水电解质溶液是本专利技术的用于锂二次电池的非水电解质溶液。有益效果根据本专利技术的实施方式，由于将包括具有金属离子吸附性能的炔丙基(propargyl)的化合物用作非水电解质溶液的添加剂，因此可制备出一种非水电解质溶液，该非水电解质溶液可以通过在负极和正极的表面上形成稳定的膜来抑制能够引起电池中的副反应的金属异物的产生，并且可以防止电池膨胀(swelling)现象。此外，可制备出藉由包括所述非水电解质溶液而具有改善的高温循环寿命特性的锂二次电池。附图说明本说明书所附的以下附图通过举例图解了本专利技术的优选实施例，并且与下文给出的本专利技术的详细描述一起用于使本专利技术的技术构思被进一步理解，因此本专利技术不应仅由这些附图中的事项来解释。图1是图解根据本专利技术的试验例1的非水电解质溶液的循环伏安法的结果的曲线图。具体实施方式下文中，将更加详细地描述本专利技术。将理解的是，在说明书和权利要求书中所使用的词语或术语应当基于专利技术人可适当地定义该词语或术语的含义以最佳地解释本专利技术的原则，被解释为具有与本专利技术的技术构思和相关技术的背景下的含义相一致的含义。一般而言，当二次电池发生过充电时，当过量的锂离子从正极释出时，正极活性材料的结构变得处于不稳定状态。因此，氧从正极活性材料中释放，并且释放的氧引起电解质溶液的分解反应。具体地，如果在高温条件下金属离子从正极的溶出增加，则溶出的金属离子沉淀在负极表面上，从而发生低电压现象。低电压现象也是由包含在锂电池原材料中或在工艺中引入的金属异物引起的。也就是说，在充电期间异物溶出并沉淀在负极表面上的同时，异物引起正极和负极之间的微短路。由于短路，出现电池电压降低的低电压现象，导致电池性能劣化。在本专利技术中，为了改善这些限制，提供一种非水电解质溶液，所述非水电解质溶液包括含有具有金属离子吸附性能的炔丙基并且能够在电极表面上形成膜的化合物作为添加剂，因而，可以抑制能够引起电池中的副反应的金属异物的产生。此外，在本专利技术中，提供一种用于锂二次电池的非水电解质溶液，其中藉由包括所述非水电解质溶液添加剂而可以提高电解质溶液的过充电安全性。此外，在本专利技术中，提供一种锂二次电池，其中藉由包括所述非水电解质溶液，即使在高压充电期间也能够改善循环特性和高温存储性能。具体地说，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于非水电解质溶液的添加剂，所述添加剂包括选自由式1和式2表示的化合物构成的组中的至少一种化合物：(式1)

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.23 KR 10-2017-00102231.一种用于非水电解质溶液的添加剂，所述添加剂包括选自由式1和式2表示的化合物构成的组中的至少一种化合物：(式1)(式2)其中，在式1或式2中，R1和R2各自独立地为氢、具有1至6个碳原子的烷基、或具有1至6个碳原子的烷氧基，R3为具有1至3个碳原子的次烷基，R4和R6各自独立地为氢、具有1至6个碳原子的烷基、具有6至18个碳原子的芳基、具有5至8个碳原子的杂环烷基、具有2至4个碳原子的烯基、或具有2至4个碳原子的炔基，R5为具有1至6个碳原子的烷基、或具有2至4个碳原子的包括醚基的烷基，并且n为0至3的整数。2.如权利要求1所述的用于非水电解质溶液的添加剂，其中，在由式1表示的化合物中，R1是氢或具有1至6个碳原子的烷基，R2是氢或具有1至6个碳原子的烷氧基，R3是具有1至3个碳原子的次烷基，R4是具有1至6个碳原子的烷基、具有6至18个碳原子的芳基、具有5至8个碳原子的杂环烷基、或具有2至4个碳原子的炔基，并且n是0至3的整数。3.如权利要求1所述的用于非水电解质溶液的添加剂，其中由式1表示的化合物包括选自由以下式1a至式1g表示的化合物构成的组中的至少一种：(式1a)(式1b)(式1c)(式1d)(式1e)(式1f)(式1g)4.如权利要求1所述的用于非水电解质溶液的添加剂，其中，在由式2表示的化合物中，R5是具有1至6个碳原子的烷基、或具有2至4个碳...

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