锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种包括负、正、插在负极和正之间的隔膜以及无水电解液的锂二次电池，其中，提供的锂二次电池在选自负极、正极、隔膜以及无水电解液的至少一个组件中包含一种离聚物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过在正极(cathode)、负极(anode)和隔膜的至少一个组件中包含一种离聚物来实现高温稳定性和高功率的锂二次电池，所述离聚物具有氟代烷基磺酸酯取代基。
技术介绍
随着储能技术的应用领域扩大至手机、摄像机、笔记本电脑以及电动车辆，在研究和开发电池方面的努力越来越具体化，并且电化学装置在这方面得到最多的关注。具体而言，根据电子器件的趋势，不断努力开发尺寸小、重量轻并且充放电容量高的锂二次电池。锂二次电池由正极和负极、插在正极和负极之间的隔膜以及作为锂离子传输介质的电解液所构成，所述正极和负极含可以嵌入和脱嵌锂离子的电极活性材料。与此同时，随着上述锂二次电池应用领域的逐渐扩大，在构成锂二次电池的至少一个组件中包含有机聚合物(例如“离聚物”化合物)的电池被认为可以在恶劣环境(如高温或低温环境)中保持良好性能，其中所述有机聚合物含有离子侧基(参见专利文献1)。换言之，在将一种离聚物型化合物引入构成锂二次电池的至少一个组件中的情况下，在构成组件的表面形成离子传导膜或者形成凝胶型电解质等，从而可以实现使用液体电解液时通常难于获得的电池性能。现有技术文献专利文献1：韩国公开专利公报第10-2000-0052944号专利文献2：韩国注册专利公报第10-0541312号
技术实现思路
技术问题本专利技术是由正极、负极、隔膜和电解液构成的锂二次电池，本专利技术是在如下前提下完成的：通过在制造上述构成组件中的至少一个组件的过程中引入具有氟代烷基磺酸酯取代基的离聚物，认为能够确保锂二次电池在高温或高电压环境中的电池性能。具体而言，本专利技术的目的在于提供一种锂二次电池，其是由正极、负极、插在正极和负极之间的隔膜以及无水电解液构成的锂二次电池，所述锂二次电池在选自正极、负极、隔膜和无水电解液的至少一个组件中包含具有氟代烷基磺酸酯取代基的离聚物。技术方案为克服上述缺陷，本专利技术提供一种包括正极、负极、插在正极和负极之间的隔膜以及无水电解液的锂二次电池，其中由下述化学式1表示的离聚物包含在选自正极、负极、隔膜和无水电解液的至少一个组件中。[化学式1]在上式中，A和B独立地为H、F、CH3、CF3或CF2H，–CF-O-(CF2)2-SO3-Li+:-CF2-的摩尔比为10至100:0至90，且k是至少为1的整数。此外，由上述化学式1表示的离聚物的重均分子量为240至200,000。本专利技术中，所述正极中，正极可以正极的组合物或正极的涂布组分的形式包含由上述化学式1表示的离聚物。本专利技术中，所述负极中，负极可以负极的组合物或负极的涂布组分的形式包含由上述化学式1表示的离聚物。此外，所述隔膜中，隔膜可以隔膜的组合物或隔膜的涂布组分的形式包含由上式1表示的离聚物。此外，所述无水电解液中，无水电解液可以添加剂的形式包含由上式1表示的离聚物。有益效果本专利技术的二次电池通过在构成所述二次电池的至少一个组件中包含具有氟代烷基磺酸酯取代基的离聚物可以确保高的离子电导率、改善的机械性能等，并且还可以实现二次电池的稳定性，所述稳定性是借由通过解决二次电池的浓差极化以获得高功率效果和借由通过防止过渡金属在更高的温度或高电压环境中的解吸以改善寿命效果而实现的。附图说明本专利技术的优选实施方案将参照所附附图进行说明。附图旨在进一步理解上述专利技术的内容和本专利技术的技术构思，并且本专利技术不应理解为限于附图中所公开的内容。图1是示出本专利技术实验性实施例1的高电压下循环寿命测量结果的图；图2是示出本专利技术实验性实施例2的放电容量随着充电速率(C-rate)的提高的而变化的图；图3和4是示出本专利技术实验性实施例3的放电容量与放电曲线的图；图5是示出本专利技术实验性实施例4的循环寿命测量结果的图。图6是示出本专利技术实验性实施例5的充电情况随着充电速率提高而变化的图。具体实施方式下文中，对本专利技术进行更加详细的描述以帮助理解本专利技术。应理解，在本说明书和权利要求中使用的术语或词语不应理解为一般含义或字典中定义的含义，而应在术语的概念由专利技术人进行了合适的定义以更好的理解本专利技术的原则的基础上，理解为所述术语或词语具有与它们在本专利技术上下文中的含义相一致的含义。在现有的锂二次电池中，二次电池在高温或高压下运行的过程中，通过渗入二次电池中的水与无水电解质中包含的电解质盐的阴离子的反应可引发电解质盐分解的副反应，包括产生气体如HF气体，诱发电池腐蚀。所述副反应可随温度的上升而加剧。此外，所产生的HF气体可能加速正极材料过渡金属的解吸，从而成为阻碍二次电池循环寿命和稳定性的一个因素。为了改善该缺陷，最近已经提出一种减少电解液中电解质盐的含量的方法。在这种情况下，高电压安全性得到改善，但是由于存在浓差极化现象等，电池电阻提高，从而产生了另外的二次电池的功率降低和循环寿命减少的缺陷。最近，提出一种向构成锂二次电池的构成组件中引入离聚物型化合物的方法，以改善上述缺点。根据上述方法，可以实现使用液体电解液难以实现的锂二次电池在高温或高电压环境下的性能。但是，在具有长侧链的离聚物化合物中，例如含有允许Li取代的SO3-的长侧链中，即使引入具有相同结构的聚合物，Li取代的重量比例也会降低。因此，与离子传输相关的、用于形成微通道效应的自组装性能可能变差，并且可能得到低离子电导率。此外，在形成主链的重复单元结构包含氧或者形成主链的重复单元结构长的情况下，Li离子的迁移可能成为问题。因此，本专利技术提供一种这样一种锂二次电池：即使降低无水电解液中电解质盐的含量，也能够获得高离子电导率、或通过解决所述二次电池的浓差极化而实现的高功率，并且通过阻止高温或高电压环境中过渡金属的解吸而确保循环寿命性能和安全性。具体而言，本专利技术提供一种包括正极、负极、插在正极和负极之间的隔膜以及无水电解液的锂二次电池，其中，一种由下述化学式1表示的离聚物包含于选自正极、负极、隔膜和无水电解液的至少一个组件中。[式1]在上式中，A和B独立地为H、F、CH3、CF3或CF2H，–CF-O-(CF2)2-SO3-Li+:-CF2-的摩尔比为10至100:0至90，且k是至少为1的整数。此外，由上述化学式1表示的离聚物的重均分子量为240至200,000，特别地为240至10,000。具体而言，由上述化学式1表示的离聚物包括由碳组成的主链和含有氟代烷基磺酸酯取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂二次电池，其为包括正极、负极、插在所述正极和所述负极之间的隔膜以及无水电解液的锂二次电池，其特征在于，由下述化学式1表示的离聚物包含在选自所述正极、所述负极、所述隔膜以及所述无水电解液的至少一个组件中：[化学式1]其中A和B独立地为H、F、CH3、CF3或CF2H，–CF‑O‑(CF2)2‑SO3‑Li+:‑CF2‑的摩尔比为10至100:0至90，k是至少为1的整数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.31 KR 10-2013-0131473;2014.10.31 KR 10-2011.一种锂二次电池，其为包括正极、负极、插在所述正极和所述负
极之间的隔膜以及无水电解液的锂二次电池，其特征在于，
由下述化学式1表示的离聚物包含在选自所述正极、所述负极、所述
隔膜以及所述无水电解液的至少一个组件中：
[化学式1]
其中A和B独立地为H、F、CH3、CF3或CF2H，
–CF-O-(CF2)2-SO3-Li+:-CF2-的摩尔比为10至100:0至90，
k是至少为1的整数。
2.根据权利要求1所述的锂二次电池，其特征在于，
由所述化学式1表示的离聚物的重均分子量为240至200,000。
3.根据权利要求1所述的锂二次电池，其特征在于，
由所述化学式1表示的离聚物发挥锂离子源的作用。
4.根据权利要求1所述的锂二次电池，其特征在于，
所述正极中，以如下方式包含由所述化学式1表示的离聚物：作为正
极活性材料涂布组分、正极组合物或正极涂布组分。
5.根据权利要求4所述的锂二次电池，其特征在于，
由所述化学式1表示的离聚物的含量为0.01至20重量％，基于正极
混合物的总量计。
6.根据权利要求1所述的锂二次电池，其特征在于，
所述负极中，以如下方式包含由所述化学式1表示的离聚物：作为负

\t极活性材料涂布组分、负极组合物或负极涂布组分。
7.根据权利要求6所述的锂二次电池，其特征在于，
由所述化学式1表示的离聚物的含量为0.01至20重量％，基于负极
混合物的总量计。
8.根据权利要求1所述的锂二次电池，其特征在于，
所述隔膜中，以隔膜组合物或隔膜涂布成组分的形式包含由所述化学
式1表示的离聚物。
9.根据权利要求1或8所述的锂二次电池，其特征在于，
所述隔膜是通过使用所述化学式1表示的离聚物而形成的膜型独立
式隔膜。
10.根据权利要求1或8所述的锂二次电池，其特征在于，
所述隔膜是一种在多孔基材上包含涂层的复合隔膜，所述涂层包含所
述化学式1表示的离聚物。...

【专利技术属性】
技术研发人员：安庆昊，吴正友，金珉廷，梁斗景，李哲行，郑理珍，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR