非水电解液和包含其的锂二次电池制造技术

提供一种非水电解液，其包含有机溶剂、锂盐和含有丙烯酰氧基的磷化合物，并提供一种包含所述非水电解液的锂二次电池。由于所述非水电解液包含在电池充电和放电期间在电极上形成稳定的固体电解液界面(SEI)磷化合物，所以可以提高电池在室温和低温下的初始电容和功率特性以及寿命特性。

【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非水电解液和包含其的锂二次电池。
技术介绍
近年来，储能技术日益收到关注。随着储能技术的应用扩展至移动电话、便携式摄 像机、笔记本电脑，甚至扩展电动车辆，已出现致力于电化学器件的研究和开发。 这些电化学器件中的可再充电二次电池的开发已成为人们关注的焦点。近年来， 在二次电池的开发中，进行了对新电极和电池的设计的开发的研究以提高电容密度和比 能。 在目前使用的二次电池中，20世纪90年代初开发的锂二次电池备受瞩目，这是因 为锂二次电池可具有比利用水性电解液的传统电池更高的操作电压和显著更高的能量密 度，所述传统电池例如Ni-MH电池、Ni-Cd电池和H2S〇4_Pb电池。但是，锂二次电池可能具有以 下局限性：因使用有机电解液而可导致发生着火和爆炸，并且锂二次电池的制造可能是困 难的。因此，已开发出用于改善锂二次电池的局限性的锂离子聚合物电池。但是，锂离子聚 合物电池的电容可能比锂二次电池的电容低。 在锂二次电池的初始充电期间，从正极活性材料(如锂金属氧化物)产生的锂离子 向负极活性材料(如石墨)迀移，以插入负极活性材料中。此情况下，因为锂离子是高反应性 的，所以锂离子与电解液和构成负极活性材料的碳在负极活性材料表面上反应形成化合 物，如Li 2C03、Li20或LiOH。这些化合物在负极活性材料的表面上形成一种稳定的膜（固态电 解液界面，SEI)。负极活性材料表面上形成的膜通过发挥离子隧道的作用可以仅使锂离子 通过，并且可以防止因具有高分子量的有机溶剂分子一一其在电解液中随锂离子迀移一一 向负极活性材料的插入而导致的负极的结构的破坏。此外，因为该膜可以防止负极活性材 料与电解液之间的接触，所以可能不会发生电解液的分解，并且可以可逆地维持电解液中 的锂离子的量。因此，可以维持稳定的充电和放电。 但是，对于锂二次电池，由于碳材料会因碳的晶格参数变化和由随充电和放电过 程的溶剂分解所导致的气体产生从电传输通道解吸，所以其电容会降低。因此，为克服这些 局限性，存在开发一种提高电池的初始电容和功率的方法的持续需求。
技术实现思路
技术问题 本发提供一种非水电解液，其通过在电极上形成稳定的膜而可以改进电池的初始 电容和功率特性以及寿命特性。 本专利技术还提供一种锂二次电池、一种电池模块和一种电池组，它们包含非水电解 液。 技术方案 根据本专利技术的一个方面，提供一种非水电解液，其包含:有机溶剂;锂盐;和式1的 磷化合物，【式1】 其中，在式1中， 心和办各自独立地为氢原子或含有1至4个碳原子的烷基， R选自含有1至20个碳原子的烷基、含有3至20个碳原子的环烷基、羟基和含有1至 20个碳原子的烷氧基， m为〇至29的整数，且η为1或2的整数。 有益效果 因为本专利技术的一个实施方案的非水电解液包含含有丙烯酰氧基的磷化合物作为 电解液添加剂，所以在电池中使用时，可以在充电和放电期间在电极上形成稳定的膜。因 此，可以改善电池的室温和低温下的初始电容和功率特性以及寿命特性。【附图说明】 以下说明书附图通过实例示出本专利技术的优选实施例，并且用于结合下文给出的对 本专利技术的详细描述而使本专利技术的技术概念能够被进一步理解，因此，不应仅仅以这些附图 中的内容解释本专利技术。图1为示出实施例1和比较例1中制备的电池的电容对电压比(dQ/dV)的图。 图2为示出实施例1和比较例1中制备的电池的初始电容的图。 图3为示出实施例1和比较例1中制备的电池的功率的图。 图4为示出实施例1和比较例1中制备的电池的电阻的图。 图5为示出实施例1和比较例1中制备的电池的放电功率的图。 图6为示出当降低实施例1和比较例1中制备的电池的电阻时，电势随时间的变化 的图。【具体实施方式】在下文中，将对本专利技术进行更加详细的描述以使本专利技术被更加清楚地理解。应理 解的是，本说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应理解为常规使用的字典中定义的 含义。还应理解，基于专利技术人可以适当定义词语或术语的含义以最好地解释专利技术的原则，所 述词语或术语应理解为具有与其在相关技术的上下文和本专利技术的技术构思中的含义相一 致的含义。根据本专利技术的一个实施方案，提供一种非水电解液，其包含:有机溶剂、锂盐和下 式1的磷化合物。 【式1】 在式1中，心和办各自独立地为氢原子或含有1至4个碳原子的烷基。此情况下，烷基 可具体为含有1至4个碳原子的线性或支化烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基或叔 丁基。具体地，X可为氢原子或甲基。 此外，在式1中，R可选自：含有1至20个碳原子的烷基、含有3至20个碳原子的环烷 基、羟基(-OH)和含有1至20个碳原子的烷氧基。此情况下，烷基可具体为含有1至20个碳原 子的线性或支化的烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、己基、庚基、辛基或 癸基;环烷基可具体为环丙基、环丁基、环戊基、环己基、金刚烷基或降冰片基;且烷氧基可 具体为甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基或叔丁氧基。具体地，R可为含有1至6个碳原子的线 性或支化的烷基或羟基，且更具体地，可为羟基。 此外，在式1中，m为0至29的整数，特别地为0至3的整数，且更特别地为0或1的整 数。 此外，在式1中，η为1或2的整数。 具体地，式1的磷化合物可为这样的化合物:其中式1中的Χι和Χ2各自独立地为氢原 子或者含有1至4个碳原子的线性或支化的烷基，且R为含有1至6个碳原子的线性或支化的 烷基或羟基。具体地，式1中的磷化合物可为这样的化合物:其中心和办各自独立地为氢原子 或者含有1至4个碳原子的线性或支化的烷基，R为羟基，m为0或1的整数，且η为1或2的整数。 此外，具体地，式1的磷化合物可为下式la或lb的化合物。 在式la和lb中，Χι、Χ2和m与上文所定义的相同。 RjPR2各自独立地为含有1至20个碳原子的烷基或含有3至20个碳原子的环烷基， 具体地为含有1至6个碳原子的线性或支化的烷基;且R3为羟基(-OH)或含有1至20个碳原子 的烷氧基，具体地为羟基。此情况下，烷基、环烷基和烷氧基与上文所定义的相同。更具体地，式1的磷化合物可为一个选自下式2a至2f的化合物。 式1的磷化合物可通过在电池的充电和放电期间在电极上形成稳定的固体电解液 界面(SEI;钝化膜)而改善室温(23±5°C)和低温(_10°C±5°C)下且特别是低温下的寿命特 性以及初始电容和功率特性。此外，对于锂二次电池中的锂钛氧化物基负极活性材料，因高 电势而难以发生添加剂的还原分解反应，并且即使形成了 SEI，也因锂钛氧化物的催化性能 而使SEI的电阻高。相比之下，在将式1的磷化合物用作电解液添加剂的情况下，由于包含在 磷化合物中的P = 〇基稳定锂钛氧化物的催化性能且丙烯酰氧基增进还原反应，所以SEI的 电阻降低。因此，可以使电池的性能和寿命特性得到进一步提高。 上述式1的磷化合物可根据常规方法制备并使用，或者可以使用市售可得的产品。 此外，式1的磷化合物可以以基于非水电解液总重量计的0.05重量％至5.0重量％ 的量包含。在式1的磷化合物的量小于0.05重量％的情况下，难以在电极上形成稳定的膜， 且因此因膜的形成而产生的效果会不充分。在式1的磷化合物的量大于5.0重量％的情况 下，因为所形成的薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解液，其包含：有机溶剂；锂盐；和式1的磷化合物，【式1】其中，在式1中，X1和X2各自独立地为氢原子或含有1至4个碳原子的烷基，R选自含有1至20个碳原子的烷基、含有3至20个碳原子的环烷基、羟基和含有1至20个碳原子的烷氧基，m为0至29的整数，且n为1或2的整数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

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