用于锂二次电池的电解质和使用其的锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及用于锂二次电池的电解质和使用其的锂二次电池。用于锂二次电池的电解质，所述电解质包括：锂盐；非水有机溶剂；和添加剂组分，其中所述添加剂组分包括式1的第一化合物和式2的第二化合物的至少一种，其中A1、A2、C1-C4、R1-R4、X1-X4、Y1-Y4、Z1-Z4、L1、L2、p和q定义在说明书中。式1式2

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2012年11月9日提交的韩国专利申请No.10-2012-0126949的优先权和权益、以及由其产生的所有权益，其内容全部引入本文中作为参考。
本公开内容涉及用于锂二次电池的电解质和包括所述电解质的锂二次电池。
技术介绍
锂离子电池(“LIB”)具有高的每单位重量的能量密度并且可容易地设计。因此，这些电池已被开发用于小的电子装置和便携式IT装置中。近年来，小至中等尺寸的锂离子电池已作为用于电动车的电源和储存作为交流产生的电的电力储存装置引起了关注。锂二次电池包括正极、负极和隔板。在锂二次电池的放电期间，由于锂离子的脱嵌在负极中发生氧化反应，同时由于锂离子的嵌入在正极中发生还原反应，和在充电期间反过来。电解质具有仅对于离子、而不是对于电子的电导率，且因此在正极和负极之间传输锂离子。嵌入到电池的电极中的锂离子与进入该电极中的电子导致电荷平衡(中性)，且因此用作在电极中储存电能的媒介物。因此，由电池可存储的电能的量取决于嵌入到电极中用于电荷平衡的锂离子的量。尽管锂二次电池的基本性能例如运行电压和能量密度取决于正极和负极的材料，但是为了锂二次电池的高性能，电解质也需要具有高的离子电导率、电化学稳定性和热稳定性。电解质由锂盐和有机溶剂组成。电解质需要在其中在负极和正极中分别进行还原和氧化的电压范围内是电化学稳定的。随着锂二次电池在电动车和电力储存领域中扩大的应用，用于在高电压下使用的电极活性物质已变得可得到。相对低电势的负极活性物质和相对高电势的正极活性物质的使用已导致比电解质窄的活性物质的电势窗口，使得电解质变得更可能在正极/负极的表面上分解。用于电动车和电力储存的锂二次电池可能暴露于外部的高温环境条件，且这些锂二次电池的温度可在瞬时充电和放电期间升高。因此，在这样的高温环境条件中，锂二次电池的寿命和储存能量的量可降低。因此，存在对于开发提供锂二次电池的改善的寿命和高倍率特性的电解质组合物的需要。
技术实现思路
提供用于锂二次电池的电解质，其对在正极表面上的氧化有抵抗力，并且其提供改善的寿命特性和高倍率特性。提供具有改善的寿命特性和高倍率特性的锂二次电池，所述锂二次电池包括所述电解质。另外的方面将部分地在以下的描述中阐明，和部分地将从所述描述明晰，或者可通过所提供的实施方式的实践获悉。根据本公开内容的一个方面，用于锂二次电池的电解质包括：锂盐；非水有机溶剂；和添加剂组分，其中所述添加剂组分包括下式1的第一化合物和下式2的第二化合物的至少一种：式1式2其中，在式1和2中,X1-X4和Y1-Y4各自独立地选自氧(O)、硫(S)、硒(Se)、或碲(Te)；A1和A2各自表示环；Z1-Z4各自独立地选自-O-、-S-、-Se-、-Te-、-C(=O)-、-C(R11)(R12)-、-C(R13)=、和-N(R14)-；L1和L2各自独立地选自=C(R21)-C(R22)=、-C(R23)(R24)-、-C(R25)=C(R26)-、-C(R27)=、和-C(=O)-；p和q各自独立地为1-5的整数，其中，当p为2或更大时，基团L1各自彼此相同或不同，和当q为2或更大时，基团L2各自彼此相同或不同；R1-R4、R11-R14和R21-R27各自独立地选自氢原子、氘原子、卤素原子、羟基、氰基、硝基、叠氮基、氨基、酰氨基、脒基、肼基、腙基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、硫醇基、-C(=O)-H、取代或未取代的C1-C60烷基、取代或未取代的C1-C60烷氧基、取代或未取代的C1-C60杂烷基、取代或未取代的C2-C60烯基、取代或未取代的C2-C60炔基、取代或未取代的C3-C10环烷基、取代或未取代的C3-C10杂环烷基、取代或未取代的C3-C10环烯基、取代或未取代的C2-C10杂环烯基、取代或未取代的C6-C60芳基、取代或未取代的C6-C60芳氧基、取代或未取代的C2-C60杂芳基、-(Q1)r-(Q2)s、-N(Q3)(Q4)、-P(=O)(Q6)(Q7)、和-P(Q8)(Q9)(Q10)(Q11)；任选地，其中R11-R14的至少一个和R21-R27的至少一个彼此连接以形成取代或未取代的、饱和或不饱和的环；Q1为选自如下的至少一种：-O-、-S-、-C(=O)-、取代或未取代的C1-C60亚烷基、取代或未取代的C2-C60亚烯基、取代或未取代的C3-C10亚环烷基、取代或未取代的C3-C10亚杂环烷基、取代或未取代的C3-C10亚环烯基、取代或未取代的C2-C10亚杂环烯基、取代或未取代的C6-C60亚芳基、和取代或未取代的C2-C60亚杂芳基；Q2-Q11各自独立地选自氢原子、氘原子、卤素原子、羟基、氰基、硝基、叠氮基、氨基、酰氨基、脒基、肼基、腙基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、硫醇基、取代或未取代的C1-C60烷基、取代或未取代的C1-C60烷氧基、取代或未取代的C1-C60杂烷基、取代或未取代的C2-C60烯基、取代或未取代的C2-C60炔基、取代或未取代的C3-C10环烷基、取代或未取代的C3-C10杂环烷基、取代或未取代的C3-C10环烯基、取代或未取代的C2-C10杂环烯基、取代或未取代的C6-C60芳基、取代或未取代的C6-C60芳氧基、和取代或未取代的C2-C60杂芳基；r和s各自独立地为1-5的整数，其中，当r为2或更大时，基团Q1各自彼此相同或不同，和当s为2或更大时，基团Q2各自彼此相同或不同；和C1、C2、C3和C4表示碳原子的位置。根据本公开内容的另一方面，锂二次电池包括：包括容许锂的嵌入和脱嵌的正极活性物质的正极；包括容许锂的嵌入和脱嵌的负极活性物质的负极；和设置在所述正极和所述负极之间的电解质，其中所述电解质为上述的电解质。附图说明由结合附图考虑的实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，其中：图1为说明根据实施方式在锂二次电池的正极表面上形成的薄膜的示意性横截面图；图2为根据实施方式的锂二次电池的分解透视图；图3为显示对比例B和实施例1的电池的放电容量的放电容量(毫安×小时/克，mA×h/g)对循环次数的图；图4为显示对比例A和B以及实施例1的电池的容量保持率的容量保持率(百分数，%)对循环次数的图；...

【技术保护点】
用于锂二次电池的电解质，所述电解质包括：锂盐；非水有机溶剂；和添加剂组分，其中所述添加剂组分包括式1的第一化合物和式2的第二化合物的至少一种：式1式2其中，在式1和2中，X1?X4和Y1?Y4各自独立地选自氧、硫、硒、或碲；A1和A2各自表示环；Z1?Z4各自独立地选自?O?、?S?、?Se?、?Te?、?C(=O)?、?C(R11)(R12)?、?C(R13)=、和?N(R14)?；L1和L2各自独立地选自=C(R21)?C(R22)=、?C(R23)(R24)?、?C(R25)=C(R26)?、?C(R27)=、和?C(=O)?；p和q各自独立地为1?5的整数，其中，当p为2或更大时，基团L1各自彼此相同或不同，和当q为2或更大时，基团L2各自彼此相同或不同；R1?R4、R11?R14和R21?R27各自独立地选自氢原子、氘原子、卤素原子、羟基、氰基、硝基、叠氮基、氨基、酰氨基、脒基、肼基、腙基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、硫醇基、?C(=O)?H、取代或未取代的C1?C60烷基、取代或未取代的C1?C60烷氧基、取代或未取代的C1?C60杂烷基、取代或未取代的C2?C60烯基、取代或未取代的C2?C60炔基、取代或未取代的C3?C10环烷基、取代或未取代的C3?C10杂环烷基、取代或未取代的C3?C10环烯基、取代或未取代的C2?C10杂环烯基、取代或未取代的C6?C60芳基、取代或未取代的C6?C60芳氧基、取代或未取代的C2?C60杂芳基、?(Q1)r?(Q2)s、?N(Q3)(Q4)、?P(=O)(Q6)(Q7)、和?P(Q8)(Q9)(Q10)(Q11)；任选地，其中R11?R14的至少一个和R21?R27的至少一个彼此连接以形成取代或未取代的、饱和或不饱和的环；Q1为选自如下的至少一种：?O?、?S?、?C(=O)?、取代或未取代的C1?C60亚烷基、取代或未取代的C2?C60亚烯基、取代或未取代的C3?C10亚环烷基、取代或未取代的C3?C10亚杂环烷基、取代或未取代的C3?C10亚环烯基、取代或未取代的C2?C10亚杂环烯基、取代或未取代的C6?C60亚芳基、和取代或未取代的C2?C60亚杂芳基；Q2?Q11各自独立地选自氢原子、氘原子、卤素原子、羟基、氰基、硝基、叠氮基、氨基、酰氨基、脒基、肼基、腙基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、硫醇基、取代或未取代的C1?C60烷基、取代或未取代的C1?C60烷氧基、取代或未取代的C1?C60杂烷基、取代或未取代的C2?C60烯基、取代或未取代的C2?C60炔基、取代或未取代的C3?C10环烷基、取代或未取代的C3?C10杂环烷基、取代或未取代的C3?C10环烯基、取代或未取代的C2?C10杂环烯基、取代或未取代的C6?C60芳基、取代或未取代的C6?C60芳氧基、和取代或未取代的C2?C60杂芳基；r和s各自独立地为1?5的整数，其中，当r为2或更大时，基团Q1各自彼此相同或不同，和当s为2或更大时，基团Q2各自彼此相同或不同；和C1、C2、C3和C4表示碳原子的位置。...

【技术特征摘要】
2012.11.09 KR 10-2012-01269491.用于锂二次电池的电解质，所述电解质包括：
锂盐；
非水有机溶剂；和
添加剂组分，
其中所述添加剂组分包括式1的第一化合物和式2的第二化合物的至少
一种：
式1
式2
其中，在式1和2中，
X1-X4和Y1-Y4各自独立地选自氧、硫、硒、或碲；
A1和A2各自表示环；
Z1-Z4各自独立地选自-O-、-S-、-Se-、-Te-、-C(=O)-、-C(R11)(R12)-、-C(R13)=、
和-N(R14)-；
L1和L2各自独立地选自=C(R21)-C(R22)=、-C(R23)(R24)-、-C(R25)=C(R26)-、
-C(R27)=、和-C(=O)-；
p和q各自独立地为1-5的整数，
其中，
当p为2或更大时，基团L1各自彼此相同或不同，和
当q为2或更大时，基团L2各自彼此相同或不同；
R1-R4、R11-R14和R21-R27各自独立地选自氢原子、氘原子、卤素原子、
羟基、氰基、硝基、叠氮基、氨基、酰氨基、脒基、肼基、腙基、羧基或其

\t盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、硫醇基、-C(=O)-H、取代或未取代的
C1-C60烷基、取代或未取代的C1-C60烷氧基、取代或未取代的C1-C60杂烷基、
取代或未取代的C2-C60烯基、取代或未取代的C2-C60炔基、取代或未取代的
C3-C10环烷基、取代或未取代的C3-C10杂环烷基、取代或未取代的C3-C10环
烯基、取代或未取代的C2-C10杂环烯基、取代或未取代的C6-C60芳基、取代
或未取代的C6-C60芳氧基、取代或未取代的C2-C60杂芳基、-(Q1)r-(Q2)s、
-N(Q3)(Q4)、-P(=O)(Q6)(Q7)、和-P(Q8)(Q9)(Q10)(Q11)；
任选地，其中R11-R14的至少一个和R21-R27的至少一个彼此连接以形成
取代或未取代的、饱和或不饱和的环；
Q1为选自如下的至少一种：-O-、-S-、-C(=O)-、取代或未取代的C1-C60亚烷基、取代或未取代的C2-C60亚烯基、取代或未取代的C3-C10亚环烷基、
取代或未取代的C3-C10亚杂环烷基、取代或未取代的C3-C10亚环烯基、取代
或未取代的C2-C10亚杂环烯基、取代或未取代的C6-C60亚芳基、和取代或未
取代的C2-C60亚杂芳基；
Q2-Q11各自独立地选自氢原子、氘原子、卤素原子、羟基、氰基、硝基、
叠氮基、氨基、酰氨基、脒基、肼基、腙基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、
磷酸基或其盐、硫醇基、取代或未取代的C1-C60烷基、取代或未取代的C1-C60烷氧基、取代或未取代的C1-C60杂烷基、取代或未取代的C2-C60烯基、取代
或未取代的C2-C60炔基、取代或未取代的C3-C10环烷基、取代或未取代的
C3-C10杂环烷基、取代或未取代的C3-C10环烯基、取代或未取代的C2-C10杂
环烯基、取代或未取代的C6-C60芳基、取代或未取代的C6-C60芳氧基、和取
代或未取代的C2-C60杂芳基；
r和s各自独立地为1-5的整数，其中，
当r为2或更大时，基团Q1各自彼此相同或不同，和
当s为2或更大时，基团Q2各自彼此相同或不同；和
C1、C2、C3和C4表示碳原子的位置。
2.权利要求1的电解质，其中所述添加剂组分包括式1的第一化合物，
其中，在式1中，
X1-X4各自独立地为S或Se；
R1-R4各自独立地选自氢原子、氘原子、卤素原子、羟基、氰基、硝基、
叠氮基、氨基、酰氨基、脒基、肼基、腙基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、

\t磷酸基或其盐、硫醇基、-C(=O)-H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、
异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、异
己基、仲己基、叔己基、正庚基、异庚基、仲庚基、叔庚基、正辛基、异辛
基、仲辛基、叔辛基、正壬基、异壬基、仲壬基、叔壬基、正癸基、异癸基、
仲癸基、叔癸基、和-(Q1)r-(Q2)s；
Q1选自-O-、-S-、-C(=O)-、C1-C10亚烷基、C6-C14亚芳基、和C2-C14亚
杂芳基；
Q2选自氢原子、氘原子、卤素原子、羟基、氰基、硝基、叠氮基、氨基、
酰氨基、脒基、肼基、腙基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、
硫醇基、-C(=O)-H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁
基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、异己基、仲己基、
叔己基、正庚基、异庚基、仲庚基、叔庚基、正辛基、异辛基、仲辛基、叔
辛基、正壬基、异壬基、仲壬基、叔壬基、正癸基、异癸基、仲癸基、叔癸
基、和C1-C10烷氧基。
3.权利要求2的电解质，其中
R1-R4各自独立地选自氢原子、氘原子、卤素原子、羟基、氰基、硝基、
叠氮基、氨基、酰氨基、脒基、肼基、腙基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、
磷酸基或其盐、硫醇基、-C(=O)-H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、
异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、异
己基、仲己基、叔己基、正庚基、异庚基、仲庚基、叔庚基、正辛基、异辛
基、仲辛基、叔辛基、正壬基、异壬基、仲壬基、叔壬基、正癸基、异癸基、
仲癸基、叔癸基、以及由式3A和3B表示的基团：
其中，在式3A和3B中，
Q1为C1-C10亚烷基；
Q2选自氢原子、氘原子、卤素原子、羟基、氰基、硝基、叠氮基、氨基、
酰氨基、脒基、肼基、腙基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、
硫醇基、-C(=O)-H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁

\t基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、异己基、仲己基、
叔己基、正庚基、异庚基、仲庚基、叔庚基、正辛基、异辛基、仲辛基、叔
辛基、正壬基、异壬基、仲壬基、叔壬基、正癸基、异癸基、仲癸基、叔癸
基、和C1-C10烷氧基；和
r和s各自独立地为1、2或3的整数。
4.权利要求1的电解质，其中所述添加剂组分包括式1的第一化合物，
其中，在式1中，
R1不是氢原子，且R2、R3和R4全部是氢原子；或者
R1和R3全部不是氢原子，且R2和R4是氢原子；或者
R1和R4全部不是氢原子，且R2和R3是氢原子；或者
R1-R4全部不是氢原子。
5.权利要求1的电解质，其中所述添加剂组分包括式2的第二化合物，
其中，在式2中，
Y1-Y4各自独立地为S或Se；
Z1-Z4各自独立地选自-S-、-C(R11)(R12)-、和-C(R13)=；和
R11-R13各自独立地选自氢原子、氘原子、卤素原子、羟基、氰基、硝基、
叠氮基、氨基、酰氨基、脒基、肼基、腙基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、
磷酸基或其盐、硫醇基、-C(=O)-H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、
异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、异
己基、仲己基、叔己基、正庚基、异庚基、仲庚基、叔庚基、正辛基、异辛
基、仲辛基、叔辛基、正壬基、异壬基、仲壬基、叔壬基、正癸基、异癸基、
仲癸基、叔癸基、和C2-C10烯基。
6.权利要求1的电解质，其中所述添加剂组分包括式2的第二化合物，
其中，在式2中，
-(L1)p-和-(L2)q-各自独立地选自由式4A-4F表示的基团：
其中，在式4A-4F中，
*表示与Z1或Z3的结合位点；
’*表示与Z2或Z4的结合位点；
R21、R22、R23、R24、R23a、R23b、R23c、R24a、R24b、R24c、R25和R26各自
独立地选自氢原子、氘原子、卤素原子、羟基、氰基、硝基、叠氮基、氨基、
酰氨基、脒基、肼基、腙基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、
硫醇基、-C(=O)-H、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁
基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、异己基、仲己基、
叔己基、正庚基、异庚基、仲庚基、叔庚基、正辛基、异辛基、...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜润锡，朴珉植，文晙荣，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，三星精密化学株式会社，
类型：发明
国别省市：