具有提高的高温存储特性的锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种锂二次电池，其包括正极、负极、设置在正极和负极之间的隔膜以及非水性电解液，所述正极包括式1表示的正极活性材料，所述非水性电解液包括非水性有机溶剂、第一锂盐、作为第二锂盐的双(氟磺酰)亚胺锂以及添加剂，其中，第一锂盐与第二锂盐的摩尔比为1:0.01至1:1，所述添加剂是包含重量比为1:0.05:0.1至1:1:1.5的氟苯、四乙烯基硅烷和叔丁基苯的混合添加剂。[式1]Li(Ni

Lithium secondary battery with improved high temperature storage characteristics

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有提高的高温存储特性的锂二次电池相关申请的交叉引用本申请要求于2018年1月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2018-0011216号和2019年1月24日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2019-0009128号的优先权，通过援引将其公开内容完整并入本文。
本专利技术涉及具有提高的高温存储特性的锂二次电池。
技术介绍
最近，对能量存储技术的关注日益增加，并且随着能量存储技术的应用扩展到移动电话、便携式摄像机、笔记本电脑甚至是电动车辆的能量，对电化学装置的研究和开发的努力也逐渐具体化。特别是，在这些电化学装置中，对可充的电二次电池产生了兴趣，而在可充的电二次电池中，在二十世纪九十年代早期开发的锂二次电池由于锂二次电池的优点(即，其具有更高的工作电压以及显著更高的能量密度)而备受关注。目前使用的锂二次电池由能够嵌入和脱嵌锂离子的负极、由含锂过渡金属氧化物形成的正极以及将锂盐溶解于碳酸酯类有机溶剂中而得到的非水性电解液组成。因为在锂离子在充电时从正极排出并嵌入到负极中并在放电期间脱嵌的现象重复进行的同时锂离子传递能量，所以使锂二次电池可以充电和放电。对于锂二次电池，在初始充电期间，一些电解液添加剂成分和有机溶剂在0.5V至3.5V的电压范围内分解，同时在负极的表面上形成层，并且在从正极产生的锂离子移动到负极的同时，锂离子与电解液在负极表面上反应以形成诸如Li2CO3、Li2O和LiOH等化合物。这些化合物可以在负极的表面上形成一种钝化层，该层称为“固体电解质界面(SEI)”层。在充电的初始阶段形成的SEI层通过抑制负极表面上的碳酸酯基电解液的分解来充当使电池稳定的保护膜。然而，由于仅由有机溶剂和锂盐形成的SEI层不太足以起到持久性保护膜的作用，因此在电池的连续充电和放电期间，特别是，在全充电状态下的高温存储期间，SEI层可能因增加的电化学能和热能而逐渐坍塌。因SEI层的坍塌而暴露出的负极活性材料的表面与电解液发生反应并分解，这种副反应连续发生，结果，发生电池特性劣化，例如电池的容量降低、寿命缩短和电阻增加。另外，该副反应导致在电池中产生诸如CO、CO2、CH4和C2H6等气体，其中，连续的气体产生不仅可以因在高温下增加锂二次电池的内部压力而引起电池厚度的膨胀，而且最终还可能导致二次电池的安全性问题。现有技术文献日本专利申请公开2017-117684。
技术实现思路
[技术问题]本专利技术的一个方面提供一种锂二次电池，其包括能够在电极表面上形成稳固的膜的非水性电解液，从而即使在高温存储期间也可以确保容量特性。[技术方案]根据本专利技术的一个方面，提供了一种锂二次电池，其包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜以及非水性电解液，其中，所述正极包括下式1表示的正极活性材料，并且所述非水性电解液包含非水性有机溶剂、第一锂盐、作为第二锂盐的双(氟磺酰)亚胺锂和添加剂，其中，第一锂盐与第二锂盐的摩尔比为1:0.01至1:1，并且所述添加剂是包含重量比为1:0.05:0.1至1:1:1.5的氟苯、四乙烯基硅烷和叔丁基苯的混合添加剂。[式1]Li(NiaCobMnc)O2在式1中，0.65<a≤0.9，0.05≤b<0.2，0.05≤c<0.2，且a+b+c＝1。所述正极活性材料可以是下式1a表示的锂过渡金属氧化物。[式1a]Li(Nia1Cob1Mnc1)O2在式1a中，0.78≤a1<0.9，0.05<b1<0.17，0.05<c1<0.17，且a1+b1+c1＝1。具体而言，所述正极活性材料可包含Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2。此外，所述非水性电解液中包含的非水性有机溶剂可包含环状碳酸酯类有机溶剂和线状碳酸酯类有机溶剂。具体而言，所包含的环状碳酸酯类有机溶剂和线状碳酸酯类有机溶剂的重量比可以为1:1至1:4。此外，第一锂盐与第二锂盐的摩尔比可以为1:0.05至1:1。第二锂盐可以以0.01M至2M的浓度包含在非水性电解液中。所述氟苯:四乙烯基硅烷:叔丁基苯的重量比可以为1:0.07:0.3至1:0.7:1，例如，1:0.1:0.5至1:0.5:0.8。基于非水性电解液的总重量，所述添加剂的含量可以为0.01重量％至10重量％。此外，所述非水性电解液还可以包含选自由碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、硫酸亚乙酯、氟代碳酸亚乙酯、二氟(双草酸根合)磷酸锂、二氟磷酸锂、草酰二氟硼酸锂、丁二腈和LiBF4组成的组的至少一种附加添加剂。[有益效果]根据本专利技术，由于制备了包含能够在初始充电期间在包含镍(Ni)含量高的过渡金属氧化物的正极表面上形成稳固膜的非水性电解液的二次电池，因此在高温存储期间可以抑制电极和非水性电解液之间的副反应，从而不仅确保了容量特性，而且还抑制了电阻增加率和厚度增加率，因此，可以制备具有提高的稳定性的锂二次电池。具体实施方式在下文中，将更详细地描述本专利技术以便更清楚地理解本专利技术。将理解的是，在本说明书和权利要求中使用的词语或术语不应被解释为常用词典中定义的含义，并且应进一步理解的是，应该基于专利技术人可以适当地定义词语或术语的含义以最佳地解释本专利技术的原则，将词语或术语解释为具有与其在相关技术语境中的含义和本专利技术的技术构思一致的含义。具体而言，在本专利技术的一个实施方式中，提供了一种锂二次电池，其包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜以及非水性电解液，其中，所述正极包括下式1表示的正极活性材料，并且所述非水性电解液包含非水性有机溶剂、第一锂盐、作为第二锂盐的双(氟磺酰)亚胺锂以及添加剂，其中，第一锂盐与第二锂盐的摩尔比为1:0.01至1:1，并且所述添加剂是包含重量比为1:0.05:0.1至1:1:1.5的氟苯、四乙烯基硅烷和叔丁基苯的混合添加剂。[式1]Li(NiaCobMnc)O2在式1中，0.65<a≤0.9，0.05≤b<0.2，0.05≤c<0.2，且a+b+c＝1。本专利技术的锂二次电池可通过以下过程来制备：形成按顺序堆叠有正极、负极和设置在正极和负极之间的隔膜的电极组件，并向其添加溶解有锂盐的电解液，并且在这种情况下，构成本专利技术的锂二次电池的正极、负极和隔膜可根据本领域已知的常规方法制备并使用。(1)正极首先，正极可通过在正极集流体上形成正极材料混合物层来制备。正极集流体没有特别限制，只要其具有导电性而不引起电池中的不利化学变化即可，并且例如可以使用不锈钢、铝、镍、钛、烧制碳，或用碳、镍、钛或银等中的一种表面处理过的铝或不锈钢。而且，正极材料混合物层可通过用包含正极活性材料、粘合剂、导电剂和溶剂的正极浆料涂覆正极集流体、然后干燥并辊压经涂覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂二次电池，其包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜以及非水性电解液，/n其中，所述正极包括式1表示的正极活性材料，并且/n所述非水性电解液包含非水性有机溶剂、第一锂盐、作为第二锂盐的双(氟磺酰)亚胺锂以及添加剂，/n其中，第一锂盐与第二锂盐的摩尔比为1:0.01至1:1，并且/n所述添加剂是包含重量比为1:0.05:0.1至1:1:1.5的氟苯、四乙烯基硅烷和叔丁基苯的混合添加剂：/n[式1]/nLi(Ni

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180130 KR 10-2018-0011216;20190124 KR 10-2019-001.一种锂二次电池，其包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜以及非水性电解液，
其中，所述正极包括式1表示的正极活性材料，并且
所述非水性电解液包含非水性有机溶剂、第一锂盐、作为第二锂盐的双(氟磺酰)亚胺锂以及添加剂，
其中，第一锂盐与第二锂盐的摩尔比为1:0.01至1:1，并且
所述添加剂是包含重量比为1:0.05:0.1至1:1:1.5的氟苯、四乙烯基硅烷和叔丁基苯的混合添加剂：
[式1]
Li(NiaCobMnc)O2
其中，在式1中，0.65<a≤0.9，0.05≤b<0.2，0.05≤c<0.2，且a+b+c＝1。


2.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料是式1a表示的锂过渡金属氧化物：
[式1a]
Li(Nia1Cob1Mnc1)O2
其中，在式1a中，0.78≤a1<0.9，0.05<b1<0.17，0.05<c1<0.17，且a1+b1+c1＝1。


3.如权利要求1所述的锂二次电...

【专利技术属性】
技术研发人员：林永敏，李哲行，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR