用于锂二次电池的电解质和包括该电解质的锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及用于锂二次电池的电解质和包括该电解质的锂二次电池，且具体地，涉及用于锂二次电池的电解质，所述电解质包括：锂盐；有机溶剂；和由本说明书中描述的式1表示的低聚物，还涉及通过包括所述电解质以抑制与锂金属的反应性而使整体性能得到改善的锂二次电池。

Electrolytes for lithium secondary batteries and lithium secondary batteries including the electrolytes

The invention relates to an electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the electrolyte, in particular to an electrolyte for a lithium secondary battery, which comprises lithium salts, organic solvents, and oligomers represented by Formula 1 described in this specification, and also relates to inhibition by including the electrolyte with respect to a lithium secondary battery. Lithium secondary batteries with improved overall performance due to the reactivity of lithium metals.

【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质和包括该电解质的锂二次电池
相关申请的交叉引用本申请要求于2016年12月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0166991号和第10-2016-0166992号以及于2017年12月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0168433号的权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。
本专利技术涉及用于具有改善的高温耐久性的锂二次电池的电解质和包括该电解质的锂二次电池。
技术介绍
随着近来对手机、摄像机、笔记本电脑、甚至电动汽车的技术开发和需求的增加，对储能技术的兴趣与日俱增。具体而言，在储能技术中，人们对具有高能量密度和高电压并且能够充电和放电的锂二次电池产生了兴趣。锂二次电池通常由包括能够嵌入/脱嵌锂离子的电极活性材料的正极和负极、以及作为锂离子传输介质的电解质组成。作为电解质，正在使用包括非水有机溶剂的液体电解质，其中溶解有电解质盐；或者使用进一步包括具有液体电解质的基体聚合物的凝胶聚合物电解质。由于在锂二次电池充放电期间电解质的分解或在电极与电解质之间的副反应，可能会在二次电池中产生气体，且在高温存储期间，气体生成进一步增加。持续产生的气体不仅会引起电池的内压增加而导致电池变形，例如电池的厚度膨胀，而且还会局部地改变电池中的电极表面上的粘附力而阻碍电极反应在整个电极表面上均匀地发生。因此，为了改善电池的稳定性和高输出特性，需要开发一种锂二次电池，其中通过抑制高温存储和过充电期间的气体产生和放热反应来提高稳定性。现有技术文件韩国专利申请待审公开第2013-0058403号韩国专利申请待审公开第2009-0015859号。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个方面提供一种用于锂二次电池的电解质，其中藉由抑制高温存储和过充电期间的氧化反应来提高高温耐久性。本专利技术的另一方面提供一种锂二次电池，其中高温存储和过充电期间的稳定性藉由包括所述用于锂二次电池的电解质而得到改善。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质，包括：锂盐；有机溶剂；和由式1表示的低聚物。[式1]在式1中，R是脂族烃基或芳香烃基，R1至R3各自独立地为具有1至5个碳原子的氟取代或未取代的次烷基，R4是具有1至4个碳原子的次烷基，R’是氢或具有1至3个碳原子的烷基，a为1至3，n为重复单元的数目，且n为1至75的整数。在这种情况下，在由式1表示的低聚物中，脂族烃基可包括至少一种脂环烃基或直链烃基，所述脂环烃基选自由具有4至20个碳原子的取代或未取代的次环烷基；包含异氰酸酯基(NCO)的具有4至20个碳原子的取代或未取代的次环烷基；具有4至20个碳原子的取代或未取代的次环烯基；和具有2至20个碳原子的取代或未取代的次杂环烷基构成的组，所述直链烃基选自由具有1至20个碳原子的取代或未取代的次烷基；包含异氰酸酯基(NCO)的具有1至20个碳原子的取代或未取代的次烷基；具有1至20个碳原子的取代或未取代的次烷氧基；具有2至20个碳原子的取代或未取代的次烯基；和具有2至20个碳原子的取代或未取代的次炔基构成的组，并且芳香烃基可包括具有6至20个碳原子的取代或未取代的次芳香基；或具有2至20个碳原子的取代或未取代的次杂芳香基。具体地说，由式1表示的低聚物可包括由下式1a表示的低聚物。[式1a]在式1a中，R是脂族烃基或芳香烃基，R1是具有1至5个碳原子的氟取代或未取代的次烷基，n1为重复单元的数目，且n1为1至75的整数。具体地说，由式1a表示的低聚物可包括由下式1a-1表示的低聚物。[式1a-1]在式1a-1中，n2为重复单元的数目，且n2为20至75的整数。由式1表示的低聚物可以基于所述用于锂二次电池的电解质的总重量的0.5重量％至20重量％的量被包括，例如，0.5重量％至15重量％的量被包括。在所述用于锂二次电池的电解质包括由式1表示的低聚物的情况下，所述用于锂二次电池的电解质可以是液体电解质。此外，在所述用于锂二次电池的电解质包括从由式1表示的低聚物所衍生的聚合物的情况下，所述用于锂二次电池的电解质可以是凝胶聚合物电解质。从由式1表示的低聚物所衍生的聚合物可以是其中由式1表示的低聚物在聚合引发剂的存在下被聚合为具有三维结构的基体聚合物。所述凝胶聚合物电解质可进一步包括无机颗粒。所述无机颗粒可包括选自由BaTiO3、BaTiO3、Pb(ZrxTi1-x)O3(0≤x≤1)(PZT)、Pb1-bLabZr1-cTicO3(PLZT,其中0<b<1,0<c<1),Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)、二氧化铪(HfO2)、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、Al2O3、TiO2、SiC及其混合物构成的组的单一材料，或它们中的两种或更多种的混合物。所述无机颗粒可以基于所述用于锂二次电池的电解质的总重量的10重量％至25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，所述锂二次电池包括负极、正极、设置在负极和正极之间的隔板，以及本专利技术的用于锂二次电池的电解质。在这种情况下，所述用于锂二次电池的电解质可以是液体电解质或凝胶聚合物电解质。有益效果如上所述，本专利技术可提供一种用于锂二次电池的电解质，其中不仅可以通过包括具有亲水性和疏水性官能团的低聚物而降低与电极表面的表面张力来提高润湿性，而且还可以通过在初始充电期间于电极表面上形成稳定的离子导电膜而防止高温存储和过充电期间的电解质副反应和氧化反应来提高高温耐久性。此外，在本专利技术中，由于藉由包括所述用于锂二次电池的电解质而抑制了高温存储和过充电期间的放热反应，因此可制备出具有改善的整体性能(诸如稳定性)的锂二次电池。附图说明本说明书所附的以下附图通过举例图解了本专利技术的优选实施例，并且与下文给出的本专利技术的详细描述一起用于使本专利技术的技术构思被进一步理解，因此本专利技术不应仅由这些附图中的事项来解释。图1是图解根据本专利技术的试验例2，从实施例1和比较例1的锂二次电池所产生的气体的量的曲线图；图2是图解根据本专利技术的试验例3，从实施例5和6以及比较例3的锂二次电池所产生的气体的量的曲线图；图3是图解根据本专利技术的试验例4，实施例5的凝胶聚合物电解质和比较例1的液体电解质的氧化稳定性的评估结果的曲线图；图4是图解根据本专利技术的试验例4，实施例6的凝胶聚合物电解质和比较例2的液体电解质的还原稳定性的评估结果的曲线图；图5是图解根据本专利技术的试验例5，实施例5和比较例3的锂二次电池的室温(25℃)性能评估结果的曲线图；图6是图解根据本专利技术的试验例6，实施例5和比较例3的锂二次电池的低温(-10℃)性能评估结果的曲线图；和图7是图解根据本专利技术的试验例7，实施例5和比较例3的锂二次电池的热稳定性的评估结果的曲线图。具体实施方式下文中，将更加详细地描述本专利技术。将理解的是，在说明书和权利要求书中所使用的词语或术语不应解释为常用词典中所定义的含义。将进一步理解的是，这些词语或术语应当基于专利技术人可适当地定义该词语或术语的含义以最佳地解释本专利技术的原则，被解释为具有与本专利技术的技术构思和相关技术的背景下的含义相一致本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于锂二次电池的电解质，所述电解质包括：锂盐；有机溶剂；和由式1表示的低聚物。[式1]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.08 KR 10-2016-0166991;2016.12.08 KR 10-2011.一种用于锂二次电池的电解质，所述电解质包括：锂盐；有机溶剂；和由式1表示的低聚物。[式1]其中，在式1中，R是脂族烃基或芳香烃基，R1至R3各自独立地为具有1至5个碳原子的氟取代或未取代的次烷基，R4是具有1至4个碳原子的次烷基，R’是氢或具有1至3个碳原子的烷基，a为1至3，n为重复单元的数目，且n为1至75的整数。2.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的电解质，其中，在由式1表示的低聚物中，所述脂族烃基包括至少一种脂环烃基或直链烃基，所述脂环烃基选自由具有4至20个碳原子的取代或未取代的次环烷基；包含异氰酸酯基(NCO)的具有4至20个碳原子的取代或未取代的次环烷基；具有4至20个碳原子的取代或未取代的次环烯基；和具有2至20个碳原子的取代或未取代的次杂环烷基构成的组，所述直链烃基选自由具有1至20个碳原子的取代或未取代的次烷基；包含异氰酸酯基(NCO)的具有1至20个碳原子的取代或未取代的次烷基；具有1至20个碳原子的取代或未取代的次烷氧基；具有2至20个碳原子的取代或未取代的次烯基；和具有2至20个碳原子的取代或未取代的次炔基构成的组，并且所述芳香烃基包括具有6至20个碳原子的取代或未取代的次芳香基；或具有2至20个碳原子的取代或未取代的次杂芳香基。3.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的电解质，其中由式1表示的低聚物包括由式1a表示的低聚物：[式1a]其中在式1a中，R是脂族烃基或芳香烃基，R1是具有1至5个碳原子的氟取代或未取代的次烷基，n1为重复单元的数目，且n1为1至75的整数。4.根据权利要求3所述的用于锂二次电池的电解质，其中由式1a表示的低聚物包括由式1a-1表示的低聚物：[式1a-1]其中在式1a-1中，n2为重复单元的数目，且n2为20至75的整数。5.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的电解质，其中由式1表示的低聚物是以基于所述用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴正友，安庆昊，李哲行，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