非水电解质和包括该非水电解质的锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种用于锂二次电池的非水电解质，且更具体地，本发明专利技术涉及一种包括具有4.1M或以上的浓度的锂盐、有机溶剂和表面活性剂的非水电解质。

Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery including the non-aqueous electrolyte

The invention relates to a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery, and more specifically to a non-aqueous electrolyte comprising a lithium salt with a concentration of 4.1M or more, an organic solvent and a surfactant.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质和包括该非水电解质的锂二次电池
相关申请的交叉引用本申请要求于2016年12月09日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0167892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。
本专利技术涉及非水电解质和包括该非水电解质的锂二次电池。
技术介绍
随着针对移动装置的技术开发和需求增加，对作为能源的二次电池的需求已显著增加。因此，对满足各种需要的电池正在进行大量的研究。具体而言，对具有高能量密度、高放电电压、输出稳定性等优点的诸如锂离子电池或锂离子聚合物电池之类的锂二次电池的需求较高。这些锂二次电池在重复其中锂离子从正极的锂金属氧化物嵌入到负极的石墨电极中的嵌入(intercalation)以及脱嵌(deintercalation)的过程的同时进行充电和放电。在这种锂二次电池的电解质中，不仅锂离子移动，而且负离子也移动，从而在电池中形成极化。因此，正在进行对高浓度电解质的研究，使得当使用具有比目前普遍使用的电解质更高的迁移数(transferencenumber)的高浓度电解质时，由于电解质中存在的离子量的增加和伴随的离子导电性的增加，电池性能可以得到改善。关于这一点，专利文件1披露了一种含有高浓度电解质盐的二次电池电解质，所述电解质盐具有大于1.1M的浓度，优选地，电解质盐具有1.3M至1.8M的浓度。然而，由于上述专利文件1中披露的电解质仅包含浓度大于1.1M且等于或小于2M的电解质盐，因此离子导电性的增加有限，并且当电解质盐的浓度大于2M时，电解质的粘度和表面张力的增加变得显著，因而离子导电性下降，并且由于隔板的润湿性(wettability)不好，因此存在电池性能的劣化的缺陷。因此，需要通过降低高浓度电解质盐的粘度和表面张力来制造非水电解质及使用该电解质的二次电池，由此可以预期电池性能的改善。现有技术文献(专利文件1)韩国专利申请待审公开第10-2015-0120393号。
技术实现思路
技术问题为了解决上述局限性，本专利技术的第一技术问题是提供一种非水电解质，其包含高浓度锂盐，但具有低粘度和低表面张力，因而具有优异的隔板润湿性(wettability)。此外，本专利技术的第二技术问题是提供一种包括所述非水电解质的二次电池。技术方案具体地，根据本专利技术的一个方面，提供一种非水电解质，所述非水电解质包括具有4.1M或以上的浓度的锂盐、有机溶剂、和表面活性剂。根据本专利技术的另一方面，提供一种锂二次电池，所述锂二次电池包括正极和负极、插置在正极和负极之间的隔板；以及本专利技术的非水电解质。有益效果如上所述，根据本专利技术的包括4.1M或以上的高浓度锂盐的非水电解质因电解质中存在的离子量的增加而能够改善电池性能。此外，通过在非水溶液中包含表面活性剂，可以预先防止由于使用高浓度锂盐时可能出现的粘度和表面张力增加而造成的限制。因此，可制造出具有优异性能的二次电池。附图说明图1是示出在根据本专利技术的实施例和比较例的锂二次电池中随时间变化的电阻值的比较图。本专利技术的最佳实施方式下文中，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不应解释为常用词典中所定义的含义。将进一步理解的是，这些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。具体地说，根据本专利技术的一个方面，提供一种非水电解质，所述非水电解质包括具有4.1M或以上的浓度的锂盐、有机溶剂和表面活性剂。尽管只要锂盐是通常用于二次电池的电解质，则可以不受限制地使用任何锂盐，但是根据本专利技术的非水溶液中包括的锂盐可有利地包括选自由双(氟代磺酰基)酰亚胺锂(lithiumbis(fluorosulfonyl)imide,LiFSI)、双(三氟甲磺基)酰亚胺锂(lithiumbis(trifluoromethanesulfonyl)imide,LiTFSI)、和六氟磷酸锂(lithiumhexafluorophosphate,LiPF6)构成的组的任意一种。可使用一种锂盐，或者如果必要的话，也可以使用两种或更多种锂盐的混合物。在根据本专利技术的非水电解质中，锂盐的浓度可为4.1M或以上，有利地为4.1M至6M。像本专利技术一样，当使用包括4.1M至6M的高浓度锂盐的非水电解质时，包括上述浓度的非水电解质可以实现高迁移数(transferencenumber)并且还实现降低锂离子扩散电阻的效果。锂二次电池的电解质中通常使用的有机溶剂可不受限制地用作根据本专利技术的非水电解质中包括的有机溶剂。有机溶剂可包括腈类溶剂、酯化合物、醚化合物或碳酸酯化合物，并且可以单独使用，或者可以使用它们中的两种或更多种的混合物。例如，可以使用具有高介电常数的溶剂和具有低沸点的溶剂的混合物。腈类溶剂可以是但不限于乙腈、丙腈、丁腈、戊腈、辛腈、庚腈、环戊腈、环己腈、2-氟苯腈、4-氟苯腈、二氟苯腈、三氟苯腈、苯乙腈、2-氟苯乙腈、和4-氟苯乙腈，或它们的组合。例如，当乙腈被用作有机溶剂时，乙腈具有高介电常数和低粘度，因此更加适合于高浓度锂盐电解质。此外，乙腈具有高氧化稳定性，因此可应用于高电压电池。碳酸酯化合物可分为环状碳酸酯化合物和直链碳酸酯化合物。环状碳酸酯化合物包括选自由以下化合物构成的组中的任意一种：碳酸乙烯酯(ethylenecarbonate,EC)、碳酸丙烯酯(propylenecarbonate,PC)、碳酸1,2-丁烯酯、碳酸2,3-丁烯酯、碳酸1,2-戊烯酯、碳酸2,3-戊烯酯、碳酸亚乙烯酯、和氟代碳酸乙烯酯(FEC)，或它们中的两种或更多种的混合物。此外，直链碳酸酯化合物例如包括，例如，选自由以下化合物构成的组中的任意一种：碳酸二甲酯(dimethylcarbonate,DMC)、碳酸二乙酯(diethylcarbonate,DEC)、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯、和碳酸乙丙酯，或它们中的两种或更多种的混合物。具体而言，在这些碳酸酯化合物中，使用作为环状碳酸酯化合物的碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯是可令人满意的，因为碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯是高粘度有机溶剂，具有高介电常数，并因而容易解离电解质中的锂盐。此外，当将具有低粘度和低介电常数的直链碳酸酯以适当的比例添加到这种环状碳酸酯中来使用时，可制备具有高导电性的电解质，因此可更有利地被使用。此外，关于醚类化合物，可使用选自由以下化合物构成的组中的任意一种：二甲醚、二乙醚、二丙醚、甲乙醚、甲丙醚、和乙丙醚，或它们中的两种或更多种的混合物，但并不限于此。此外，关于酯类化合物，可使用选自由以下化合物构成的组中的任意一种：直链酯，诸如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、和丙酸丁酯；环状酯，诸如γ-丁内酯、γ-戊内酯、γ-己内酯、σ-戊内酯、和ε-己内酯；二甲氧基乙烷；二乙氧基乙烷；和脂肪酸酯，或它们中的两种或更多种的混合物，但并不限于此。此外，表面活性剂用于降低高浓度锂盐的粘度和表面张力，所述表面活性剂可以是氟基表面活性剂，并且具体地，包括由下式1表示的氟基表面活性剂。[式1]在式1中，B为Li、CF3、或CF2CF3，R1和R2各自独立地为具有1至5个碳原子的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解质，包括：具有4.1M或以上的浓度的锂盐；有机溶剂；和表面活性剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.09 KR 10-2016-01678921.一种非水电解质，包括：具有4.1M或以上的浓度的锂盐；有机溶剂；和表面活性剂。2.如权利要求1所述的非水电解质，其中所述锂盐的浓度为4.1M至6M。3.如权利要求1所述的非水电解质，其中所述锂盐包括选自由双(氟代磺酰基)酰亚胺锂、双(三氟甲磺基)酰亚胺锂、和六氟磷酸锂(lithiumhexafluorophosphate,LiPF6)构成的组的任意一种或多种，或者是它们中的两种或更多种的混合物。4.如权利要求1所述的非水电解质，其中所述有机溶剂包括腈类溶剂、酯类、醚类、碳酸酯类、或它们的组合。5.如权利要求1所述的非水电解质，其中所述表面活性剂包括氟基表面活性剂。6.如权利要求5所述的非水电解质，其中所述表面活性剂是由下式1表示的氟基表面活性剂：[式1]在式1中，B为Li、CF3、或CF2CF3；R1和R2各自独立地为具有1至5个碳原子的氟取代的次烷基；R3为丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑雨罗，安庆昊，吴正友，朴卛智，李哲行，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR