非水电解质锂二次电池制造技术

本发明专利技术公开了一种锂二次电池，所述锂二次电池包括正极、负极、隔膜和非水电解质，其中正极包括Li

Nonaqueous electrolyte lithium two cell

The invention discloses a lithium secondary battery, wherein the lithium two secondary battery comprises an anode, a negative electrode, a diaphragm and a non-aqueous electrolyte, wherein the positive electrode comprises a Li two

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质锂二次电池
本公开内容涉及非水电解质锂二次电池，且更特别地，涉及使用高充电电压并具有改良的稳定性的锂二次电池。本申请享有于2014年9月30日在韩国提出申请的韩国专利申请第10-2014-0131949号的优先权，所述优先权申请在此以全文引用方式纳入本文中。
技术介绍
随着能量储存技术被广泛地施用于移动电话、摄像机、笔记型电脑和电动汽车，作为此种电子装置的电源的电池要求具有高能量密度。锂二次电池是一种最能够符合此要求的电池并且锂二次电池正在被积极地研究。1990年代早期开发的锂二次电池是由能够实现嵌入(intercalating)和脱嵌(deintercalating)锂离子的基于碳基材料的负极、含锂的氧化物制成的正极、和含有适量的锂盐溶于混合有机溶剂中的非水电解质所构成。锂二次电池的平均放电电压是约3.6至3.7V，这高于碱性电池、镍－镉电池或者其它类似电池。对于如此高的操作电压，需要有在0至4.2V的充电/放电范围内电化学稳定的电解质组合物。对此，环状碳酸酯化合物(例如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯)和直链碳酸酯化合物(例如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯)经适当混合的混合溶剂被用来作为电解质的溶剂。电解质的溶质通常使用锂盐，例如LiPF6、LiBF4、LiClO4或者其它锂盐，所述锂盐作为电池中的锂离子来源并因此而使得锂电池得以操作。特别地，近年来，因为电子产品的轻、薄、短和小的设计以及能量消耗提高的趋势，用作此种电子装置能源的锂二次电池具有更大的容量。使用高容量活性材料、通过提高充电电压或更有效地利用内部空间而提高容量，可得到大容量的锂二次电池。但是，若使用目前关注的基于镍的三元系正极材料提高充电电压，则会在电解质处突然发生分解反应，所述反应会损害电池性能，例如寿命循环。受使用环境的影响，此现象会变得更糟，且若使用温度提高，电池性能的受损变得迅速提高。此外，电极密度会随着电池内部空间的最大化利用的趋势而逐渐提高，并且这要求电解质具有低粘度和高离子传导性。但是，具有此种特性的电解质通常对于氧化反应的稳定性欠佳。
技术实现思路
技术问题本专利技术要解决的技术问题是，提供一种锂二次电池，其包括基于镍的三元系统正极材料以及在使用高充电电压下，可以确保提高稳定性。技术方案本专利技术提供一种锂二次电池，所述锂二次电池包括正极、负极、隔膜(separator)和非水电解质，其中正极包括LiaNixMnyCozO2(a+x+y+z＝2，0.9≤a≤1.1，0≤x，0≤y，0≤z)作为正极活性材料，且其中非水电解质包括(i)以下化学式1所示的氟化的环状碳酸酯，(ii)以下化学式2所示的基于丙酸酯为基础的酯，和(iii)非卤化的碳酸酯，其中(i)和(ii)它们的混合重量比(i：ii)为20:80至50:50：其中，化学式1中，R1、R2、R3和R4各自为F、H和甲基中的任一个，且其中的至少一个是F，其中，化学式2中，R5是具有1至5个碳原子的烷基。化学式2所示的基于丙酸酯为基础的酯可使用丙酸甲酯、丙酸乙酯或丙酸丙酯，但并不仅限制于此。此外，相对于正极活性材料总重量，作为正极活性材料的LiaNixMnyCozO2(a+x+y+z＝2，0.9≤a≤1.1，0≤x，0≤y，0≤z)含量可为50至100重量％。此外，作为正极活性材料的LiaNixMnyCozO2(a+x+y+z＝2，0.9≤a≤1.1，0≤x，0≤y，0≤z)可为LiaNixMnyCozO2(a+x+y+z＝2，0.9≤a≤1.1，0<x，0<y，0<z)，且正极可进一步包括LiCoO2。此外，正极可具有0.01g/cm2至0.03g/cm2的载量。相对于非水电解质总重量，非卤化的碳酸酯含量可为10重量％或更低。非卤化的碳酸酯可为选自由以下所组成的组中的任一化合物：碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸伸丁酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲乙酯(EMC)、和它们的混合物，但并不仅限制于此。此外，锂二次电池可具有4.3至5.0V的充电电压。有益效果本专利技术中的的锂二次电池可确保电解质的稳定性，即使在提高正极载量以实现高压电池系统时也是如此，由此得到极佳的电池循环特性。此外，可避免电池性能在高温储存时的衰退。附图说明图1为示出根据实例1至3和对照例1至4制备的电池寿命性能的评估结果的图。图2为示出根据实例4和对照例5制备的电池寿命性能的评估结果的图。具体实施方式下文中，将对照附图地详细说明本专利技术的优选的具体实施方式。描述之前，应理解本说明书和权利要求书中所使用的术语或用语不可以被限制性地理解成一般定义或词典上的定义，而应当被理解为是基于专利技术人为了以最佳可能的方式描述专利技术可以适当地定义术语的概念的原则，将这些术语或用语理解为与本专利技术的技术构思相对应的含义和概念。如上所述，锂二次电池通常包括由能够嵌入和脱嵌锂离子的碳材料制成的负极、含锂的氧化物制成的正极、和非水电解质。本专利技术的锂二次电池中，正极包括LiaNixMnyCozO2(a+x+y+z＝2，0.9≤a≤1.1，0≤x，0≤y，0≤z)作为正极活性材料，且非水电解质包括(i)以下化学式1所示的氟化的环状碳酸酯，(ii)以下化学式2所示的基于丙酸酯为基础的酯，和(iii)非卤化的碳酸酯，其中(i)和(ii)它们的混合重量比(i：ii)为20:80至50:50：[化学式1]上述化学式1中，R1、R2、R3和R4独立地为F、H和甲基中之的任一个，且其中的至少一个是F，[化学式2]上述化学式2中，R5是具1至5个碳原子的烷基。本专利技术中，正极包括LiaNixMnyCozO2(a+x+y+z＝2，0.9≤a≤1.1，0≤x，0≤y，0≤z)作为正极活性材料，且作为正极活性材料的LiaNixMnyCozO2(a+x+y+z＝2，0.9≤a≤1.1，0≤x，0≤y，0≤z)可为选自由以下所组成的组中的任一个：LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiNi1-yCoyO2(0<y<1)、LiCo1-yMnyO2(0<y<1)、LiNi1-yMnyO2(O≤y<1)、LiaNixMnyCozO2(a+x+y+z＝2，0.9≤a≤1.1，0<x，0<y，0<z)、或它们的混合物，但不仅限于此。此外，在具体实施方式中，正极包括含Ni的三元系正极活性材料，所述材料以LiaNixMnyCozO2(a+x+y+z＝2，0.9≤a≤1.1，0<x，0<y，0<z)提供，且这是一种通过如锰、钴或其他过渡金属部分取代LiNiO2中的镍而得到的锂过渡金属氧化物，并且在循环特性和容量特性方面相对极佳。与此同时，正极除了以LiaNixMnyCozO2(a+x+y+z＝2，0.9≤a≤1.1，0<x，0<y，0<z)提供的含Ni的三元系统正极活性材料以外，可进一步包括LiCoO2。更详细地说，根据本专利技术的具体实施方式的正极活性材料包括LiCoO2和通过以下化学式3所示的含锂的过渡金属化合物，且具有化学式3所示的组成的含锂的过渡金属化合物使得锂离子在含锂的过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂二次电池，包括正极、负极、隔膜和非水电解质，其中，所述正极包括Li

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.30 KR 10-2014-01319491.一种锂二次电池，包括正极、负极、隔膜和非水电解质，其中，所述正极包括LiaNixMnyCozO2(a+x+y+z＝2，0.9≤a≤1.1，0≤x，0≤y，0≤z)作为正极活性材料，且其中，所述非水电解质包括(i)以下化学式1所示的氟化的环状碳酸酯，(ii)以下化学式2所示的基于丙酸酯为基础的酯，和(iii)非卤化的碳酸酯，其中(i)和(ii)它们的混合重量比(i:ii)为20:80至50:50：[化学式1]其中，化学式1中，R1、R2、R3和R4各自分别为F、H和甲基中的任一个，且其中的至少一个是F，[化学式2]其中，化学式2中，R5是具1至5个碳原子的烷基。2.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，化学式2所示的基于丙酸酯为基础的酯为丙酸甲酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯中的至少一种。3.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，以正极活性材料总重量计，作为正极活性材料的LiaNixMnyCozO2(a+x+y+z＝2，0.9≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞成勳，梁斗景，李珉衡，全鍾昊，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR