用于可再充电锂电池的电解质和可再充电锂电池制造技术

公开了用于可再充电锂电池的电解质和包括其的可再充电锂电池。所述用于可再充电锂电池的电解质包括非水性有机溶剂、锂盐和添加剂，其中添加剂为由化学式1表示的化合物。[化学式1]

Electrolytes and rechargeable lithium batteries for rechargeable lithium batteries

【技术实现步骤摘要】
用于可再充电锂电池的电解质和可再充电锂电池相关申请的交叉引用本申请要求于2018年4月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2018-0038141的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
公开了用于可再充电锂电池的电解质和包括其的可再充电锂电池。
技术介绍
可再充电锂电池可被再充电并且每单位重量具有常规的铅蓄电池、镍-镉电池、镍氢电池、镍锌电池等的3倍或更多倍的高能量密度。其也可在高倍率下充电并且因此商业上被制造用于笔记本电脑、手机、电动工具、电动自行车等，并且已经积极地进行有关提高额外的能量密度的研究。通过将电解质注入电池单元而制造这种可再充电锂电池，所述电池单元包括正极，该正极包括能够嵌入/脱嵌锂离子的正极活性物质；和负极，该负极包括能够嵌入/脱嵌锂离子的负极活性物质。尤其，电解质包括其中溶解锂盐并且很大程度上决定可再充电锂电池的稳定性和性能的有机溶剂。最常用作电解质的锂盐的LiPF6具有的问题是与电解质溶剂反应而促进溶剂的消耗并且产生大量的气体。当LiPF6分解时，其产生LiF和PF5，这导致电池中电解质的消耗，造成高温性能劣化和安全性变差。存在对于抑制这种锂盐的副反应并且改善电池的性能的电解质的需要。
技术实现思路
本申请的一个实施方式提供了用于可再充电锂电池的电解质，所述电解质能够确保高温稳定性并且因此改善电池性能。本申请的另一个实施方式提供了包括用于可再充电锂电池的电解质的可再充电锂电池。本公开的一个实施方式提供了用于可再充电锂电池的电解质，所述电解质包括非水性有机溶剂、锂盐和添加剂，其中添加剂包括由化学式1表示的化合物。[化学式1]在化学式1中，R为取代的或未取代的C1至C10烷基、取代的或未取代的C1至C10烷氧基、取代的或未取代的C2至C10烯基、取代的或未取代的C2至C10炔基、取代的或未取代的C3至C10环烷基、取代的或未取代的C3至C10环烯基或者取代的或未取代的C6至C20芳基，并且n为1至3的整数中的一个。R可为取代的或未取代的C1至C5烷基或者取代的或未取代的C1至C5烷氧基。基于用于可再充电锂电池的电解质的总量，由化学式1表示的化合物的含量可为约0.1wt％至约3wt％。添加剂可进一步包括选自以下的至少一种额外的添加剂：碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、氟代碳酸亚乙酯(FEC)、丙烯磺酸内酯(PST)、丙烷磺酸内酯(PS)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双(草酸)硼酸锂(LiBOB)、琥珀腈(SN)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)和2-氟联苯(2-FBP)。基于用于可再充电锂电池的电解质的总量，所述额外的添加剂的含量可为约0.1wt％至约10wt％。可包括的所述额外的添加剂和由化学式1表示的所述化合物的重量比为约5:1至约1:5。本申请的另一个实施方式提供了包括正极、负极和所述电解质的可再充电锂电池。所述可再充电锂电池可实现改善的高温稳定性和循环寿命特性。附图说明图1为示出根据本公开的一个实施方式的可再充电锂电池的示意图。图2为示出根据比较例1的电解质的负极循环伏安(CV)的图。图3为示出根据实施例1的电解质的负极循环伏安(CV)的图。图4为示出根据实施例2的电解质的负极循环伏安(CV)的图。图5为示出根据实施例1和2以及比较例1和2的根据可再充电锂电池单元的循环的放电容量的图。图6为示出在高温下放置根据比较例1的可再充电锂电池单元之后阻抗分析的结果的奈奎斯特图(Nyquistplot)。图7为示出在高温下放置根据实施例1的可再充电锂电池单元之后阻抗分析的结果的奈奎斯特图。图8为示出在高温下放置根据实施例2的可再充电锂电池单元之后阻抗分析的结果的奈奎斯特图。<符号说明>100：可再充电锂电池112：负极113：隔板114：正极120：电池壳体140：密封元件具体实施方式下文，详细地阐释本公开的实施方式。但是，这些实施方式是示例性的，本公开不限于此并且本公开由权利要求的范围限定。如本文所使用，当未以其他方式提供定义时，“取代的”指通过选自下述的取代基替换化合物的氢：卤素原子(F、Br、Cl或I)、羟基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、脒基、肼基、腙基、羰基、氨基甲酰基、巯基、酯基、羧酸基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、C1至C20烷基、C2至C20烯基、C2至C20炔基、C6至C30芳基、C7至C30芳烷基、C1至C4烷氧基、C1至C20杂烷基、C3至C20杂芳烷基、C3至C30环烷基、C3至C15环烯基、C6至C15环炔基、C2至C20杂环烷基及其组合。下文，描述根据一个实施方式的用于可再充电锂电池的电解质。根据一个实施方式的用于可再充电锂电池的电解质包括非水性有机溶剂、锂盐和添加剂，其中添加剂包括由化学式1表示的化合物。[化学式1]在化学式1中，R为取代的或未取代的C1至C10烷基、取代的或未取代的C1至C10烷氧基、取代的或未取代的C2至C10烯基、取代的或未取代的C2至C10炔基、取代的或未取代的C3至C10环烷基、取代的或未取代的C3至C10环烯基或者取代的或未取代的C6至C20芳基，并且n为1至3的整数中的一个。通常，当电解质暴露于高温时，作为一种锂盐的LiPF6在包括少量水的电解质中被分解成LiF和PF5，并且这些与有机溶剂反应而消耗有机溶剂，并且与正极反应而洗脱金属离子。所以，锂电池的高温稳定性和循环寿命特性可能劣化。根据一个实施方式，当使用包括由化学式1表示的化合物的添加剂时，在负极的表面上形成具有优异的离子导电性的坚固的SEI(固体电解质界面)膜，并且从而其可抑制高温循环操作期间负极的表面的分解并且可防止电解质的氧化反应。具体而言，由化学式1表示的化合物可与锂盐如LiPF6的热解产物或者从锂盐离解的阴离子配位，因此形成复合物，并且复合物形成可使锂盐如LiPF6的热解产物或者从锂盐离解的阴离子稳定。所以，其可抑制不期望的阴离子与电解质的副反应，并且防止在可再充电锂电池内部的气体产生，因此大大降低了缺陷率，改善了可再充电锂电池的循环寿命特性。另外，因为抑制了与电解质的副反应，所以可形成具有低电阻的SEI膜和/或保护层，因此可降低电池内阻。另外，由化学式1表示的化合物及其氧化物可参与与SEI膜的组分的电化学反应，而使膜更坚固，并且由于氧化分解也可改善电解质中所包括的其他组分的稳定性。另外，由化学式1表示的化合物在负极的表面上还原分解并且形成还原分解产物，并且还原分解产物可在正极上形成保护层。该正极保护层可通过电解质抑制正极的分解，因此防止正极的电阻增加。此外，因为由化学式1表示的化合物中环氧环的C-C键在高温下断裂，发生聚合，相应地，由化学式1表示的化合物在电极表面上形成保护层，通过使用包括由化学式1表示的化合物的电解质，可同时改善可再充电锂电池的循环寿命性能和高温稳定性。例如，R可为取代的或未取代的C1至C5烷基或者取代的或未取代的C1至C5烷氧基。更具体而言，R可为取代的或未取代的C1至C5烷氧基。当R为取代的或未取代的C1至C5烷氧基时，可进一步改善在高温下的存储特性。基于用于可再充电锂电池的电解质的总量，由化学式1表示的化合物的含量可为约0.1wt％至约3wt％，尤其约0.1wt％至约2wt％，且更尤其约0.1wt％至约1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于可再充电锂电池的电解质，包括：非水性有机溶剂、锂盐和添加剂，其中所述添加剂包括由化学式1表示的化合物：[化学式1]

【技术特征摘要】
2018.04.02 KR 10-2018-00381411.一种用于可再充电锂电池的电解质，包括：非水性有机溶剂、锂盐和添加剂，其中所述添加剂包括由化学式1表示的化合物：[化学式1]其中，化学式1中，R为取代的或未取代的C1至C10烷基、取代的或未取代的C1至C10烷氧基、取代的或未取代的C2至C10烯基、取代的或未取代的C2至C10炔基、取代的或未取代的C3至C10环烷基、取代的或未取代的C3至C10环烯基，或取代的或未取代的C6至C20芳基，并且n为1至3的整数中的一个。2.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的电解质，其中R为取代的或未取代的C1至C5烷基或者取代的或未取代的C1至C5烷氧基。3.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥尔加·特萨伊，帕维尔·沙图诺夫，朴寭真，禹明希，李河林，林珍赫，崔玄奉，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR