用于锂电池的电解质和包括该电解质的锂电池制造技术

提供一种用于锂电池的电解质和包括该电解质的锂电池。用于锂电池的电解质包括非水性有机溶剂和锂盐，该锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF

Electrolyte for lithium battery and lithium battery including the electrolyte

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于锂电池的电解质和包括该电解质的锂电池
本公开涉及用于锂电池的电解质和包括该电解质的锂电池。
技术介绍
随着诸如数码相机、移动装置、膝上型计算机和计算机的小型高科技装置的发展，对作为能量源的锂二次电池的需求迅速增加。随着通常被称为xEV的混合动力电动汽车(HEV)、插电式混合动力电动汽车(PHEV)和电动汽车(EV)最近的普及，正在进行大容量的安全锂离子电池的开发。随着对高容量的电池的需求，提出了各种结构的电极系统。例如，为了提供高容量，可以在阳极中使用硅基阳极活性物质。然而，在锂离子的嵌入和脱嵌期间，硅阳极的体积可能膨胀和收缩。随着充电-放电循环的进行，由于体积膨胀和收缩，在硅阳极中可能形成裂纹。在锂二次电池中，由于新的固体电解质界面(SEI)的形成，可能形成厚膜(例如，在电极上)，并且可能发生电解质溶液的消耗，导致电池寿命的减小。而且，当电池中的孔由于容量增加而减少时，即使由于电解质溶液的分解而造成少量气体的发生，电池的内部压力仍显著增加，并且这在稳定性方面成为问题。特别地，FEC需要用于使用硅基阳极的高容量电池中以获得更好的寿命特性，但是高温下产生的气体的量增加。而且，需要抑制电阻增加以应用于电动汽车，因此需要对此的解决方案。因此，为了改善锂电池的电化学性能，需要检查各种电池部件以及高容量活性物质的优化。
技术实现思路
技术问题提供了一种用于锂电池的电解质，该电解质可以改善锂电池的寿命特性和高温特性。提供了一种包括电解质的锂电池。问题的解决方案根据本公开的一方面，一种用于锂电池的电解质包括非水性有机溶剂；和锂盐，该锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和四氟硼酸锂(LiBF4)，其中基于1摩尔(mol)的LiPF6，LiFSI的量在约0.01mol至约1.2mol的范围内，并且LiBF4的量在约0.05mol至约0.7mol的范围内。根据本公开的另一方面，锂电池包括该电解质。公开的有益效果根据本公开的一个或多个实施方式，用于锂电池的电解质可以改善锂电池的寿命特性和高温特性。附图说明图1是示出根据实施方式的锂电池的示意性结构的示意图。具体实施方式在下文中，将详细描述本公开的一个或多个实施方式。根据实施方式，用于锂电池的电解质可以包括：非水性有机溶剂；和锂盐，该锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和四氟硼酸锂(LiBF4)，其中基于1摩尔(mol)的LiPF6，LiFSI的量在约0.01mol至约1.2mol的范围内，并且LiBF4的量在约0.05mol至约0.7mol的范围内。锂盐用作锂电池中锂离子的供应源，并且因此使锂电池能够基本操作。一般地，各种类型的锂盐被使用在用于锂电池的电解质溶液中，但是与用于抑制在高温下发生的气体发生以及增加电阻以改善高容量锂电池的寿命特性的锂盐的组成有关的研究并不显著。根据实施方式的用于锂电池的电解质可以通过包括基于3种组成的锂盐(即在预定范围内的量的六氟磷酸锂(LiPF6)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和四氟硼酸锂(LiBF4))来改善寿命特性，并且可以改善高温特性，诸如当保持在高温时抑制电阻增加或气体发生。在一些实施方式中，基于1mol的LiPF6，电解质中LiFSI的量可以在约0.01mol至约1.2mol的范围内，例如，约0.1mol至约1mol或约0.15mol至约0.54mol的范围内。当LiFSI的量在这些范围内时，可以进一步改善锂电池的寿命特性和高温特性。在一些实施方式中，基于1mol的LiPF6，电解质中LiBF4的量可以在约0.05mol至约0.7mol的范围内，例如，约0.08mol至约0.6mol或约0.1mol至约0.5mol的范围内。当LiBF4的量在这些范围内时，可以进一步改善锂电池的寿命特性和高温特性。在一些实施方式中，电解质中锂盐的总浓度可以在约0.1M至约5.0M的范围内，例如，约0.1M至约2.0M或约0.9M至约1.8M的范围内。当锂盐的总浓度在这些范围内时，电解质可以具有适当的电导率和粘度，并且因此电解质性能可以是优异的，并且锂离子可以有效地迁移。用于锂电池的电解质中的非水性有机溶剂可以用作介质，参与电化学反应的离子可以通过该介质迁移。非水性有机溶剂的实例可以包括碳酸酯类化合物、酯类化合物、醚类化合物、酮类化合物、醇类化合物、非质子溶剂或其组合。碳酸酯类化合物的实例可以包括链状碳酸酯化合物或环状碳酸酯化合物；或其氟代碳酸酯化合物；或其组合。链状碳酸酯化合物的实例可以包括碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)或其组合，并且环状碳酸酯化合物的实例可以包括碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、乙烯基碳酸亚乙酯(VEC)或其组合。氟代碳酸酯化合物的实例可以包括氟代碳酸亚乙酯(FEC)、4,5-二氟代碳酸亚乙酯、4,4-二氟代碳酸亚乙酯、4,4,5-三氟代碳酸亚乙酯、4,4,5,5-四氟代碳酸亚乙酯、4-氟代-5-甲基碳酸亚乙酯、4-氟代-4-甲基碳酸亚乙酯、4,5-二氟代-4-甲基碳酸亚乙酯、4,4,5-三氟代-5-甲基碳酸亚乙酯、三氟代甲基碳酸亚乙酯或其组合。碳酸酯类化合物可以是链状和环状碳酸酯化合物的混合物。例如，当基于非水性有机溶剂的总体积，环状碳酸酯化合物的量为至少约20体积％或更多时，电池的循环特性可以显著改善。在一些实施方式中，基于非水性有机溶剂的总体积，环状碳酸酯化合物的量可以在约20体积％至约70体积％的范围内。碳酸酯类化合物可以是链状和/或环状碳酸酯化合物和氟代碳酸酯化合物的混合物。氟代碳酸酯化合物可以通过增加锂盐的溶解度来改善离子传导性，并且可以有助于促进在阳极上形成薄层。氟代碳酸酯化合物可以特别地改善高容量锂电池的寿命特性。在一个实施方式中，氟代碳酸酯化合物可以是氟代碳酸亚乙酯(FEC)基于电解质溶液的总体积，氟代碳酸酯化合物的量可以在约10体积％至约50体积％的范围内，例如，在约20体积％至约40体积％的范围内。当氟代碳酸酯化合物的量在这些范围内时，可以在保持适当的粘度的同时获得期望的效果。酯类化合物的实例可以包括乙酸甲酯、乙酸酯、乙酸正丙酯、乙酸二甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲羟戊酸内酯、己内酯和甲酸甲酯。而且，醚类化合物的实例可以包括二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃和四氢呋喃；并且酮类化合物的实例可以包括环己酮。而且，醇类化合物的实例可以包括乙醇和异丙醇。非质子溶剂的实例可以包括二甲基亚砜、1,2-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、N-甲基-2-吡咯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于锂电池的电解质，所述电解质包括：/n非水性有机溶剂；和/n锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170803 KR 10-2017-00985181.一种用于锂电池的电解质，所述电解质包括：
非水性有机溶剂；和
锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和四氟硼酸锂(LiBF4)，其中
基于1摩尔(mol)的LiPF6，LiFSI的量在约0.01mol至约1.2mol的范围内，并且LiBF4的量在约0.05mol至约0.7mol的范围内。


2.如权利要求1所述的电解质，其中
基于1mol的LiPF6，LiFSI的量在约0.1mol至约1mol的范围内。


3.如权利要求1所述的电解质，其中
基于1mol的LiPF6，LiBF4的量在约0.08mol至约0.6mol的范围内。


4.如权利要求1所述的电解质，其中
所述电解质中所述锂盐的总浓度在约0.9M至约1.8M的范围内。


5.如权利要求1所述的电解质，进一步包括
由式1表示的砜化合物作为添加剂：
式1



其中，在式1中，R1和R2中的至少一个是氟原子或被氟原子取代的C1-C12链烃基，并且R1和R2中的另一个是氢原子或未取代的C1-C12链烃基。


6.如权利要求5所述的电解质，其中
所述砜化合物包括甲烷磺酰氟、乙烷磺酰氟、丙烷磺酰氟、2-丙烷磺酰氟、丁烷磺酰氟、2-丁烷磺酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑明焕，金暻洙，赵利娘，韩万锡，金泰廷，表柱完，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR