本发明专利技术涉及一种锂二次电池，所述锂二次电池包括：非水电解液、正极、负极和隔膜，所述非水电解液包含作为添加剂的双(氟代磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)和氟化醚化合物；所述正极包含作为正极活性材料的锂‑镍‑锰‑钴基氧化物。根据本发明专利技术的用于锂二次电池的非水电解液，包含所述非水电解液的锂二次电池初始充电时可于负极处形成坚固的SEI层，可提高锂二次电极的输出性能，同时提升高温存储后的输出性能和电容量性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
[相关申请的交叉引用]本申请要求享有于2014年9月26日向韩国知识产权局递交的第10-2014-0128880号韩国专利申请和于2015年9月24日向韩国知识产权局递交的第10-2015-0135260号韩国专利申请的优先权，通过引用将上述专利申请的全部内容结合在此。[
]本专利技术涉及包含非水电解液、正极(positive electrode)、负极(negative electrode)和隔膜(separator)的锂二次电池，所述非水电解液包括作为添加剂的双(氟代磺酰基)酰亚胺锂(Lithium bis(fluorosulfonyl)imide；LiFSI)和氟化醚化合物；所述正极包含作为正极活性材料的锂-镍-锰-钴基氧化物。
技术介绍
随着技术的不断发展和对移动设备需求的增多，将二次电池用作能源的需求急速增加。在二次电池中，具有高的能量密度和电压的锂二次电池为商业上可得并广泛地应用。关于锂二次电池，采用锂金属氧化物作正极活性材料，采用锂金属、锂合金、结晶碳及非晶碳或碳的复合物作负极活性材料。将活性材料以合适的厚度和长度涂布在电流集电器上，或将活性材料自身以膜的形状涂布、然后与作为绝缘材料的隔膜缠绕或堆叠，从而构成了电极组。随后，将电极组插入罐或类似的容器中，并将电解液注入以制造二次电池。在锂二次电池中，锂离子反复从正极的锂金属氧化物到碳电极嵌入(intercalation)和脱嵌(deintercalation)以进行充电和放电。在这种情形中，锂是强反应性的，且与碳电极反应生成Li2CO3、LiO、LiOH等以在负极的表面上形成涂布层。此涂布层被称为固态电解质界面(Solid Electrolyte Interface；SEI)。形成于充电初期的该SEI层可在充电和放电期间阻止锂离子与碳负极或其它
材料发生反应。另外，该SEI层发挥离子通道(ion tunnel)的作用且仅传递锂离子。此类离子通道可以引发锂离子变成溶剂化物(solvation)，且电解液的高分子量有机溶剂可以引发碳负极处的共嵌，由此预防碳负极结构的破坏。因此，为了提高锂二次电池的高温循环性能和低温输出性能，需要在锂二次电池的负极处形成坚固的SEI层。一旦SEI层在初始充电期间形成，当以后使用电池时，SEI层将在重复地充电和放电期间阻止锂离子与负极或其它材料的反应，且起到用于在电解液与负极之间仅传递锂离子的离子通道(ion tunnel)的作用。对于常规的不包含电解液添加剂的电解液，或者含有不良性能的电解液添加剂的电解液，不期望低温输出性能的提高，这是由于非均匀SEI层的形成。另外，即使含有电解液添加剂，但是如果对所需添加剂的含量不加以控制，则仍然会由于电解液添加剂的原因而使正极表面在高温下进行反应期间发生分解，或进行电解液的氧化反应，由此使二次电池的不可逆电容量增加和输出性能劣化。
技术实现思路
技术问题本专利技术一方面提供一种用于锂二次电池的非水电解液，以及一种包含所述非水电解液的锂二次电池，所述非水电解液可以提高二次电池在高温下的存储性能和寿命特性。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种锂二次电池，所述锂二次电池包含：非水电解液，所述非水电解液包括作为添加剂的双(氟代磺酰基)酰亚胺锂(Lithium bis(fluorosulfonyl)imide；LiFSI)和氟化醚化合物；正极，所述正极包含作为正极活性材料的锂-镍-锰-钴基氧化物；负极；及隔膜。所述非水电解液可进一步包含锂盐，且锂盐与双(氟代磺酰基)酰亚胺锂的混合比例按摩尔比可为从1:0.01至1:1。双(氟代磺酰基)酰亚胺锂在非水电解液中的浓度可为0.01mol/L至2mol/L。所述锂-镍-锰-钴基氧化物可由以下化学式1表示:[化学式1]Li1+x(NiaCobMnc)O2在上述化学式中，可满足0.55≤a≤0.65，0.18≤b≤0.22，0.18≤c≤0.22，-0.2≤x≤0.2，且x+a+b+c＝1的条件。有益效果根据用于锂二次电池的非水电解液以及包含所述非水电解液的锂二次电池，在包含非水电解液的锂二次电池进行初始充电期间，可以于负极处形成坚固的SEI层，通过抑制高温环境中气体的生成、阻止正极表面的分解和电解液的氧化反应，可以使电池厚度的增长最小化，由此提高了锂二次电池在高温下的存储性能和寿命特性。本专利技术的最佳实施方式下文中，将对本专利技术进行更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书中使用的术语和用语不应被解释为词典中定义的含义，而应被解释为，在专利技术人为了最佳解释本专利技术而会对该术语的概念进行合适地定义的原则的基础上，解释为具有与本专利技术上下文的含义相一致的含义。根据本专利技术实施方式的非水电解液包含双(氟代磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)。将双(氟代磺酰基)酰亚胺锂作为一种锂盐加入到非水电解液中以在负极上形成一种坚固的且薄的SEI层，和提高低温输出性能。进一步地，可以抑制在高温下循环运行期间可能会产生的正极表面的分解，且可以防止电解液的氧化反应。另外，由于在负极上形成的SEI涂布层厚度薄，锂离子在负极的移动会顺畅地进行，可以提高二次电池的输出性能。根据本专利技术的实施方式，双(氟代磺酰基)酰亚胺锂在非水电解液中的浓度优选为0.01mol/L至2mol/L，更优选地为0.01mol/L至1mol/L。在双(氟代磺酰基)酰亚胺锂的浓度低于0.1mol/L的情况下，锂二次电池的低温输出性能和高温循环性能的提升效果会不显著，而在双(氟代磺酰基)酰亚胺锂的浓度超过2mol/L的情况下，电池充电和放电期间电解液中的副反应就会过度发生，会产生溶胀(swelling)现象，还会引发电解液中由金属组成的正极或负极集电器的腐蚀。为了防止上述副反应，本专利技术的非水电解液中可进一步包含锂盐。所述锂盐可包括本领域中常用的锂盐，例如，可以采用选自：LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、
LiBF6、LiSbF6、LiN(C2F5SO2)2、LiAlO4、LiAlCl4、LiSO3CF3和LiClO4所构成的组中的一个或者至少两个的混合物。锂盐和双(氟代磺酰基)酰亚胺锂的混合比例按摩尔比优选为从1:0.01至1:1。在锂盐和双(氟代磺酰基)酰亚胺锂的混合比例高于上限的情况下，电池充电和放电期间电解液的副反应会过度地进行，且会产生溶胀(swelling)现象。在摩尔比低于下限的情况下，就会降低二次电池产生的输出性能的提升。具体来说，在锂盐和双(氟代磺酰基)酰亚胺锂的混合比例按摩尔比低于1:0.01的情况下，由于负极表面层(例如碳表面层)的脱落和电解液的分解，在锂离子电池内的SEI涂布层的形成过程中，以及由碳酸酯基溶剂溶剂化的锂离子在负极之间嵌入的过程中，会大量发生不可逆反应，且对二次电池的低温输出性能、高温存储后的循环性能和电容量性能的提升效果就会变得不显著。如果锂盐和双(氟代磺酰基)酰亚胺锂的混合比例按摩尔比超过1:1，则电解液中会包含过量的双(氟代磺酰基)酰亚胺锂，那么在执行充电和放电期间可腐蚀电极集电器，且二次电池的稳定性可能会劣化。锂-镍-锰-钴基氧化物正极活性材料可包括由以下化学式1表示的氧化物：[化学式1]Li1+x(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂二次电池，所述锂二次电池包含：非水电解液，所述非水电解液包含作为添加剂的双(氟代磺酰基)酰亚胺锂(Lithium bis(fluorosulfonyl)imide；LiFSI)和氟化醚化合物；正极，所述正极包含作为正极活性材料的锂‑镍‑锰‑钴基氧化物；负极；和隔膜。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.26 KR 10-2014-0128880;2015.09.24 KR 10-2011.一种锂二次电池，所述锂二次电池包含：非水电解液，所述非水电解液包含作为添加剂的双(氟代磺酰基)酰亚胺锂(Lithium bis(fluorosulfonyl)imide；LiFSI)和氟化醚化合物；正极，所述正极包含作为正极活性材料的锂-镍-锰-钴基氧化物；负极；和隔膜。2.如权利要求1所述的锂二次电池，其中所述锂-镍-锰-钴基氧化物由以下化学式1表示：[化学式1]Li1+x(NiaCobMnc)O2在上述化学式中，0.55≤a≤0.65，0.18≤b≤0.22，0.18≤c≤0.22，-0.2≤x≤0.2且x+a+b+c＝1。3.如权利要求1所述的锂二次电池，其中所述非水电解液进一步包含锂盐。4.如权利要求3所述的锂二次电池，其中所述锂盐和所述双氟代磺酰基酰亚胺锂的混合比例按摩尔比为从1:0.01至1:1。5.如权利要求1所述的锂二次电池，其中所述双(氟代磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)在所述非水电解液中的浓度为从0.01mol/L至2mol/L。6.如权利要求3所述的锂二次电池，其中所述锂盐为选自：LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiBF6、LiSbF6、LiN(C2F5SO2)2、LiAlO4、LiAlCl4、LiSO3CF3和LiClO4所构成的组中的一个或者至少两个的混合物。...
【专利技术属性】
技术研发人员：金书奇，李哲行，林永敏，金广渊，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR
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