用于锂二次电池的电解液以及包含其的锂二次电池制造技术

本发明专利技术提供了一种包含添加剂的用于锂二次电池的电解液，其可通过在电极的表面上形成稳定的固体电解质界面(SEI)和保护层来防止电解液与电极之间的化学反应，和本发明专利技术提供一种锂二次电池，其寿命特性和高温耐久性通过包含所述用于锂二次电池的电解液而得以改善。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于锂二次电池的电解液以及包含其的锂二次电池
相关申请的交叉引用本申请主张在韩国知识产权局于2016年10月14日提交的韩国专利申请第10-2016-0133811号以及于2017年10月13日提交的韩国专利申请第10-2017-0133267号的权益，通过引用将上述专利申请的公开内容整体结合在此。
本专利技术涉及用于锂二次电池的电解液，其可确保锂二次电池的低的初始电阻特性和高温耐久性，以及包含该电解液的锂二次电池。
技术介绍
随着由于近来高科技电子工业的发展所致的便携式电子装置的使用的增加，对具有高能量密度的电池作为这些便携式电子装置的电源的需求正在增加。电池是将在电池内所包括的化学材料的电化学氧化还原反应期间产生的化学能转换为电能的装置，其中电池可分类为在电池内的能量全部耗尽时被丢弃的原电池，和可多次充电的二次电池。特别地，二次电池的优点在于其可通过化学能和电能的可逆的相互转换藉由多次充电和放电来使用。在这些二次电池中，锂二次电池已被各种不同地用作诸如摄像机、移动电话、和笔记本电脑之类的便携式装置的驱动电源，因为锂二次电池的优点在于可以进行重复充电，每单位重量的能量密度比传统的铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、或镍锌电池的能量密度高出三倍以上，而且可以进行快速充电。通过将电解液注入至包括有电极组件的电池中来制备锂二次电池，在所述电极组件中堆叠有包含能够嵌入(intercalation)和脱嵌(deintercalation)锂的正极活性材料的正极和包含能够嵌入和脱嵌锂的负极活性材料的负极。在这种情况下，具有高电压稳定性、高离子导电性和介电常数、且低粘度的非水有机溶剂已被用作电解液。具体而言，在碳酸酯类极性非水溶剂用作非水有机溶剂的情况下，由于电解液与负极/正极之间的副反应而过量使用电荷的不可逆反应在初始充电期间进行，并且通过该不可逆反应，诸如固体电解质界面(SolidElectrolyteInterface，下文中，称作“SEI”)的钝化层(passivationlayer)形成在负极的表面上，保护层(protectionlayer)形成在正极的表面上。SEI膜和保护层可防止在充电和放电期间电解液的分解，并且可充当离子通道。因此，为了改进二次电池的寿命特性和性能，对于发展具有新配置的电解液的需求已增长。现有技术文件日本专利申请待审公开第JP2000-195545号
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个方面提供了一种包括电解液添加剂的用于锂二次电池的电解液，其可在初始充电期间在正极的表面上形成保护层并且在负极的表面上形成稳定的固体电解质界面(SEI)。本专利技术的另一方面提供了一种包含本专利技术的用于锂二次电池的电解液的锂二次电池。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供一种用于锂二次电池的电解液，所述电解液包括电解质盐、有机溶剂、和添加剂，其中，所述添加剂包括由式1表示的化合物：[式1]其中，在式1中，R是具有1至5个碳原子的烷撑基或者具有5至8个碳原子的芳撑基，且n是1至10的整数。由式1表示的化合物可包括选自由式1a至式1c表示的化合物组成的群组中的至少一种。[式1a][式1b][式1c]由式1表示的化合物的量可以基于用于锂二次电池的电解液的总重量的0.05重量％至7重量％，例如，0.1重量％至5重量％的量被包括。根据本专利技术的另一方面，提供一种锂二次电池，包括正极、负极、布置在正极和负极之间的隔板、以及本专利技术的用于锂二次电池的电解液。有益效果根据本专利技术，可提供一种包括添加剂的用于锂二次电池的电解液，所述用于锂二次电池的电解液可在初始充电期间在正极的表面上形成保护层并在负极的表面上形成稳定的固体电解质界面(SEI)，从而防止在高温存储期间电极的表面分解和电解液的氧化反应。另外，可通过包括所述电解液来制备锂二次电池，该锂二次电池可表现出优异的高温存储特性和寿命特性以及低的初始电阻。具体实施方式在下文中，将更详细地描述本专利技术。在这种情况下，要理解的是，在说明书和权利要求书中使用的词语或术语应基于专利技术人可合适地定义词语或术语的含义以最佳解释专利技术的原则，被解释为具有与在相关技术的上下文中和本专利技术的技术理念中的含义相一致的含义，并且以下描述不被解释为限制本专利技术的范围。在描述本专利技术之前，在说明书中“a至b个碳原子”的描述中的表述“a”和“b”各自均表示在具体的官能团中所包含的碳原子数。即，该官能团可包括“a”至“b”个碳原子。例如，表述“具有1至5个碳原子的烷撑基”表示包括1至5个碳原子的烷撑基，即，-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH2(CH2)CH-、-CH(CH2)CH2-、和-CH(CH2)CH2CH2-。另外，在本说明书中，表述“烷撑基”表示支链的或无支链的脂肪族烃基或以其中从位于脂肪族烃基两侧末端的碳原子处缺失一个氢原子的形式的官能团。在实施方式中，烷撑基可以是取代的或者未取代的。烷撑基包括甲撑基、乙撑基、丙撑基、异丙撑基、丁撑基、异丁撑基、叔丁撑基、戊撑基、以及3-戊撑基，但本专利技术并不限于此，这些烷撑基中的每一个均可在另外的示例性实施方式中被选择性地取代。而且，在本说明书中，表述“芳撑基”表示具有一个氢原子从脂肪烃中扣除的CnH2n-1结构的芳烃基，或者以其中氢原子与所述芳烃基分离的形式的官能团。在实施方式中，芳撑基包括苯撑基、联苯撑基、联三苯撑基、萘撑基、以及菲撑基，但本专利技术不限于此，并且这些芳撑基中的每一个均可在另外的示例性实施方式中被选择性地取代。对于目前已知的锂二次电池，其难以防止金属材料的腐蚀，并且，特别地，其在诸如过充电、过放电、以及高温存储之类的极端条件下不足以将性能维持在可接受的水平。因此，在本专利技术中，由于提供了一种包含能够在电极表面上形成具有改进的热稳定性的固体电解质界面(SEI)的添加剂在内的用于锂二次电池的电解液，因而可通过防止电解液与电极之间的化学反应制备出具有低的初始电阻和改进的高温耐久性的锂二次电池。在下文中，将根据示例性的实施方式详细地描述本专利技术。具体而言，在本专利技术的实施方式中，提供一种用于锂二次电池的电解液，所述电解液包括电解质盐、有机溶剂、和添加剂，其中，所述添加剂包括由下式1表示的化合物：[式1]在式1中，R是具有1至5个碳原子的烷撑基或者具有5至8个碳原子的芳撑基，且n是1至10的整数。首先，在根据本专利技术实施方式的用于锂二次电池的电解液中，在用于锂二次电池的电解液中典型使用的任何电解质盐可没有限制地被用作以上的电解质盐，并且，例如，锂盐可包括Li+作为阳离子，并且可包括选自由F-、Cl-、Br-、I-、NO3-、N(CN)2-、BF4-、ClO4-、AlO4-、AlCl4-、PF6-、SbF6-、AsF6-、BF2C2O4-、BC4O8-,PF4C2O4-、PF2C4O8-、(CF3)2PF4-、(CF3)3PF3-、(CF3)4PF2-、(CF3)5PF-、(CF3)6P-、CF3SO3-、C4F9SO3-、CF3CF2SO3-、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、CF3CF2(CF3)2CO-、(CF3SO2)2CH-、(SF5)3C-、(CF3SO2)3C-、CF3(CF2)7SO3-、CF3CO2-、CH3CO2-、SCN-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于锂二次电池的电解液，所述电解液包括电解质盐、有机溶剂、和添加剂，其中，所述添加剂包括由式1表示的化合物：[式1]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.14 KR 10-2016-01338111.一种用于锂二次电池的电解液，所述电解液包括电解质盐、有机溶剂、和添加剂，其中，所述添加剂包括由式1表示的化合物：[式1]其中，在式1中，R是具有1至5个碳原子的烷撑基或者具有5至8个碳原子的芳撑基，且n是1至10的整数。2.如权利要求1所述的用于锂二次电池的电解液，其中所述由式1表示的化合物包括选自由式1a至式1c表示的化合物组成的群组中的至少一种：[式1a][式1b]...

【专利技术属性】
技术研发人员：安庆昊，郑雨罗，李哲行，林永敏，吴正友，李正勳，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR