包括基于磷酸酯的添加剂的锂二次电池制造技术

锂二次电池包括：正极；负极；以及设置在所述正极和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、非水溶剂以及由式2表示的磷酸酯化合物，且所述磷酸酯化合物的量小于约3重量％，基于所述电解质的总重量，其中，在式1中，0.9≤x≤1.2，0.7≤y≤0.98，且0≤z

【技术实现步骤摘要】
包括基于磷酸酯的添加剂的锂二次电池相关申请的交叉引用本申请要求2017年6月12日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0073290的优先权和权益、以及由其产生的所有权益，将其内容全部通过引用引入本文中。
本公开内容涉及包括基于磷酸酯的添加剂的锂二次电池。
技术介绍
锂二次电池被用作用于便携式电子设备如便携式摄像机、移动电话和膝上型计算机的电源。锂二次电池为在高倍率下可再充电的并具有为铅蓄电池、镍镉(Ni-Cd)电池、镍氢电池或镍锌电池的能量密度的约三倍大的能量密度。锂二次电池的正极中的正极活性材料是含锂的金属氧化物。例如，锂与选自钴、锰、镍(Ni)、或其组合的金属的复合氧化物可用作正极活性材料。含有大量Ni的正极活性材料可用于提供具有比包括锂钴氧化物的电池大的容量的电池。因此，含有大量镍的正极活性材料是用于锂二次电池的合乎期望的替代物。然而，当所述正极活性材料中的Ni的量太高时，所述正极活性材料的表面可具有弱结构，并导致具有差的寿命特性和增加的电阻的电池。因此，对于如下的锂二次电池存在需要：其包括呈现增加的容量、优异的寿命特性和低电阻的正极活性材料。
技术实现思路
提供具有改善的结构的锂二次电池。根据实施方式的方面，锂二次电池包括：正极；负极；以及设置在所述正极和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、非水溶剂以及由式2表示的磷酸酯化合物，且所述磷酸酯化合物的量小于约3重量百分数(重量％)，基于所述电解质的总重量，式1LixNiyM1-yO2-zAz其中，在式1中，0.9≤x≤1.2，0.7≤y≤0.98，和0≤z<0.2，M包括Al、Mg、Mn、Co、Fe、Cr、V、Ti、Cu、B、Ca、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr、Sb、W、Bi、或其组合，且A为具有-1、-2或-3的氧化数的元素，式2其中，在式2中，R1-R3各自独立地为未取代的线性或支化的C1-C30烷基或者未取代的C6-C60芳基。另外的方面将部分地在随后的描述中阐明，并且将部分地从所述描述明晰，或者可通过所呈现的实施方式的实施而获悉。具体实施方式现将详细介绍多种实施方式。在这方面，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明的描述。因此，下面仅描述实施方式以说明方面。本文中所使用的术语仅仅是为了描述具体实施方式且不意图为限制性的。如本文中所使用的，单数形式“一种(个)(a，an)”和“所述(该)”意图包括复数形式，包括“至少一种(个)”，除非内容清楚地另外说明。“至少一种(个)”不应被解释为限制“一种(个)”。“或”意味着“和/或”。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关所列项目的一个或多个的任意和全部组合。表述如“…的至少一种(个)”当在要素列表之前或之后时修饰整个要素列表，而不是修饰所述列表的单独要素。将进一步理解，术语“包括”和/或“包含”当用在本说明书中时则表示存在所述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组分，但不排除存在或添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。如本文中所使用的“约”或“大约”包括所陈述的值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和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范围内。例如，“约”可意味着在所陈述的值的一种或多种标准偏差内，或者在±30％、20％、10％或5％内。除非另外定义，否则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本公开内容和相关领域的背景中的含义一致，并且将不以理想化或过度形式的意义进行解释，除非在本文中清楚地如此定义。在下文中，将进一步详细地描述根据实施方式的锂二次电池。根据实施方式的锂二次电池包括：正极；负极；以及设置在所述正极和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、非水溶剂以及由式2表示的磷酸酯化合物，且基于磷酸酯的化合物的量小于约3重量％，基于所述电解质的总重量：式1LixNiyM1-yO2-zAz其中，在式1中，0.9≤x≤1.2，0.7≤y≤0.98，和0≤z<0.2，M包括Al、Mg、Mn、Co、Fe、Cr、V、Ti、Cu、B、Ca、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr、Sb、W、Bi、或其组合；且A为具有-1、-2或-3的氧化数的元素，式2其中，在式2中，R1-R3各自独立地为未取代的线性或支化的C1-C30烷基或者未取代的C6-C60芳基。尽管具有制造高容量电池的优势，但含有大量Ni的锂金属复合氧化物可具有问题如电池寿命特性方面的严重劣化，例如电阻增加率或容量保持率的劣化，并且因此含有大量Ni的锂金属复合氧化物尚未商品化。不受理论限制，认为电阻增加和容量保持率方面的劣化可由阳离子Ni3+从正极释放到电解质中和/或由歧化引起，所述歧化导致在电池的放电期间阳离子Ni3+的一些变成Ni4+并产生NiO。由于这些问题，电池寿命特性可劣化，并且电阻可增加。为了解决这些问题，在一些实施方式中所述锂二次电池的结构包括电解质，所述电解质包括由式2表示的基于磷酸酯的化合物，其保护阳离子Ni3+，并因此可防止阳离子Ni3+的洗脱和歧化。特别地，不受理论限制，理解所述基于磷酸酯的化合物与阳离子Ni3+具有高亲和性，并因此抑制阳离子Ni3+的副反应。而且，即使在高电压下运行的电池中，所述磷酸酯化合物与阳离子Ni3+的高亲和性也可保持，并且由此可抑制阳离子Ni3+的洗脱或者变成Ni4+的氧化和歧化。在此，所述基于磷酸酯的化合物可以小于约3重量％的量被包括在所述电解质中，基于所述电解质的总重量。然而，实施方式不限于此，并且所述磷酸酯化合物的量可在能够通过保护Ni3+而保持电池寿命特性的任何范围内。当所述基于磷酸酯的化合物的量大于约3重量％时，可发生基于磷酸酯的化合物的显著自分解，这可导致膜电阻的增加以及电池容量、储存稳定性和循环特性的劣化，并且因此基于所述电解质总重量的大于约3重量％的量是不合适的。例如，所述基于磷酸酯的化合物的量可在约0.1重量％或更大至小于约3重量％的范围内，基于所述电解质的总重量。例如，所述基于磷酸酯的化合物的量可在约0.1重量％或更大至约2重量％或更小的范围内，基于所述电解质的总重量。例如，所述基于磷酸酯的化合物的量可在约0.2重量％或更大至约2重量％或更小的范围内，基于所述电解质的总重量。例如，所述基于磷酸酯的化合物的量可在约1重量％或更大至约2重量％或更小的范围内，基于所述电解质的总重量。当所述基于磷酸酯的化合物的量低于约0.1重量％时，该量可太小而不能形成保护层，并且可无法获得足够的电阻减小效果。在实施方式中，R1-R3可各自独立地为未取代的线性或支化的C1-C30烷基或者未取代的C6-C60芳基。所述C1-C30烷基可为例如C1-C25烷基、C1-C20烷基、C1-C15烷基、C1-C10烷基、或C1-C5烷基。例如，所述C1-C30烷基可选自例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基或异丁基，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.锂二次电池，包括：正极；负极；以及设置在所述正极和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、非水溶剂以及由式2表示的磷酸酯化合物，且所述磷酸酯化合物的量小于3重量％，基于所述电解质的总重量，式1LixNiyM1‑yO2‑zAz，其中，在式1中，0.9≤x≤1.2，0.7≤y≤0.98，和0≤z

【技术特征摘要】
2017.06.12 KR 10-2017-00732901.锂二次电池，包括：正极；负极；以及设置在所述正极和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、非水溶剂以及由式2表示的磷酸酯化合物，且所述磷酸酯化合物的量小于3重量％，基于所述电解质的总重量，式1LixNiyM1-yO2-zAz，其中，在式1中，0.9≤x≤1.2，0.7≤y≤0.98，和0≤z<0.2，M包括Al、Mg、Mn、Co、Fe、Cr、V、Ti、Cu、B、Ca、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr、Sb、W、Bi、或其组合，且A为具有-1、-2或-3的氧化数的元素，式2其中，在式2中，R1-R3各自独立地为未取代的线性或支化的C1-C30烷基或者未取代的C6-C60芳基。2.如权利要求1所述的锂二次电池，其中所述磷酸酯化合物的量为0.1重量％或更多至小于3重量％，基于所述电解质的总重量。3.如权利要求1所述的锂二次电池，其中所述磷酸酯化合物包括磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、或其组合。4.如权利要求1所述的锂二次电池，其中所述锂盐包括二氟(草酸)硼酸锂、双(草酸)硼酸锂、二氟双(草酸)磷酸锂、LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3、(CF3SO2)2NLi、(FSO2)2NLi、或其组合。5.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二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、或其组合。6.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。7.如权利要求6所述的锂二次电池，其中所述碳酸氟代亚乙酯的量为0.1体积％至10体积％，基于所述非水溶剂的总体积。8.如权利要求1所述的锂二次电池，其中所述电解质包括包含碳-碳单键、碳-碳双键或碳-碳三键的碳酸酯、包含碳-碳单键、碳-碳双键或碳-碳三键的羧酸酐、或其组合。9.如权利要求1所述的锂二次电池，其中所述电解质进一步包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯、马来酸酐、琥珀酸酐、或其组合。10.如权利要求9所述的锂二次电池，其中所述碳酸亚乙烯酯、马来酸酐、或其组合的量为0.1重量％至3重量％，基于所述电解质的总重量。11.如权利要求1所述的锂二次电...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明天，朴仁仙，朴灏相，徐真娥，郑然知，
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