锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及锂二次电池，其包括：负电极，该负电极包括含Si或Sn的负极活性物质；包括正极活性物质的正电极；和非水电解质。非水电解质包括：非水有机溶剂；锂盐；氟代碳酸亚乙酯；包含由化学式1至4表示的化合物中的至少一种化合物的第一添加剂；和包含由化学式5或6表示的化合物中的至少一种化合物的第二添加剂。

Lithium secondary battery

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池
公开了锂二次电池。
技术介绍
由于对移动设备或便携式电池的需求不断增加，因此已经不断进行了用于实现锂二次电池的高容量的技术开发。对于锂二次电池的正极活性物质，已经使用了具有能够嵌入锂离子的结构的包括锂和过渡金属的氧化物，比如LiCoO2、LiMn2O4、LiNi1-xCoxO2(0<x<1)等。对于用于锂二次电池的负极活性物质，已经使用了能够嵌入和脱嵌锂离子的各种碳类材料(包括人造石墨、天然石墨和硬碳)或硅类负极活性物质(比如硅、锡等)，并且在容量方面，更合适使用硅类负极活性物质。对于锂二次电池的电解质，已经使用了其中溶解锂盐的有机溶剂。
技术实现思路
技术问题实施方式提供表现出改善的室温和高温循环寿命特性的锂二次电池。技术方案根据实施方式，锂二次电池包括：负电极，该负电极包括含Si或Sn的负极活性物质；正电极，该正电极包括正极活性物质；和非水电解质，该非水电解质包括非水有机溶剂、锂盐、氟代碳酸亚乙酯、包括由化学式1至4表示的化合物中的至少一种的第一添加剂以及包括由化学式5或6表示的化合物中的至少一种的第二添加剂。[化学式1][化学式2][化学式3][化学式4]在化学式1至4中，R1至R9独立地为取代或未取代的伯烷基、仲烷基或叔烷基取代或未取代的烯基；或者取代或未取代的芳基，X为氢或卤素原子，n为0至3的整数，并且m1和m2独立地为0至3的整数，[化学式5][化学式6]其中，在化学式5和6中，Rg、Rh、Ri和Rj独立地为卤素或者卤素取代或未取代的烷基，或Rg、Rh、Ri和Rj中的至少两个彼此连接以形成草酸酯基，并且Rk和Rp独立地为卤素或者卤素取代或未取代的烷基，或Rk和Rp彼此连接以形成草酸酯基。基于电解质的总重量，第一添加剂的量可为0.1wt％至5wt％。基于电解质的总重量，第二添加剂的量可为0.1wt％至7wt％。第一添加剂与第二添加剂的混合比可为10:1至0.066:1的重量比。基于电解质的总重量，氟代碳酸亚乙酯的量可为0.1wt％至15wt％。第一添加剂可为双(三甲基甲硅烷基硫酸酯、二叔丁基甲硅烷基双(三氟甲烷磺酸酯)、三甲基甲硅烷基甲烷磺酸酯、三甲基甲硅烷基苯磺酸酯、三甲基甲硅烷基三氟甲烷磺酸酯、三乙基甲硅烷基三氟甲烷磺酸酯或其组合。第二添加剂可为二氟双(草酸)磷酸锂、四氟(草酸)磷酸锂、三(草酸)磷酸锂、二氟双(草酸)硼酸锂、双(草酸)硼酸锂或其组合。负电极可进一步包括碳类负极活性物质。负极活性物质可包括硅-碳复合材料，硅-碳复合材料可进一步包括非晶碳层。以下详细描述中包括其他实施方式。有益效果根据实施方式的锂二次电池可表现出优异的室温和高温循环寿命特性。附图说明图1为根据本专利技术的实施方式的锂二次电池的示意图。具体实施方式专利技术的方式下文，详细地描述本专利技术的实施方式。然而，这些实施方式是示例性的，本专利技术不限于此，并且本专利技术由权利要求的范围限定。本专利技术的实施方式提供锂二次电池，该锂二次电池包括：负电极，该负电极包括含Si或Sn的负极活性物质；正电极，该正电极包括正极活性物质；和非水电解质，该非水电解质包括非水有机溶剂、锂盐、氟代碳酸亚乙酯包括由化学式1至4表示的化合物中的至少一种的第一添加剂以及包括由化学式5或6表示的化合物中的至少一种的第二添加剂。[化学式1][化学式2][化学式3][化学式4]在化学式1至4中，R1至R9独立地为取代或未取代的伯烷基、仲烷基或叔烷基取代或未取代的烯基；或者取代或未取代的芳基，X为氢或卤素原子，n为0至3的整数，并且m1和m2独立地为0至3的整数，烷基可为C1至C9烷基，烯基可为C2至C9烯基，并且芳基可为C6至C12芳基。另外，在取代的烷基、取代的烯基和取代的芳基中，取代基可为卤素原子，比如F、Cl、Br或I。卤素原子可为F、Cl、Br、I或其组合。[化学式5][化学式6]在化学式5和6中，Rg、Rh、Ri和Rj独立地为卤素或者卤素取代或未取代的烷基，或Rg、Rh、Ri和Rj中的至少两个彼此连接以形成草酸酯基，并且Rk和Rp独立地为卤素或者卤素取代或未取代的烷基，或Rk和Rp彼此连接以形成草酸酯基。烷基可为C1至C5烷基，并且卤素可为F、Cl、Br、I或其组合。基于电解质的总重量，第一添加剂的量可为0.1wt％至5wt％，或根据实施方式，为0.5wt％至3wt％。当包括的第一添加剂的量在该范围内时，对于正电极的保护效果极大改善，导致更合适的室温和高温循环寿命特性。基于电解质的总重量，第二添加剂的量可为0.1wt％至7wt％，或根据实施方式，为0.5wt％至5wt％。当包括的第二添加剂在该范围内时，可更充分地形成负电极膜，并且可维持合适的离子迁移率，因而，可获得大大改善的循环寿命特性。当包括的第二添加剂小于该范围时，可充分地形成负电极膜，但是当过量使用第二添加剂时，离子导电性可劣化，因而，可存在与循环寿命特性相关的缺点。第一添加剂与第二添加剂的混合比可为10:1至0.066:1的重量比，或根据实施方式，为6:1to0.1:1的重量比。当第一添加剂与第二添加剂的混合比在该范围外时，即，当第一添加剂的重量比第二添加剂的重量大十倍或小0.066倍时，可存在不足的正电极和负电极界面稳定效应因而带来劣化循环寿命的问题。基于电解质的总重量，氟代碳酸亚乙酯的量可为0.1wt％至7wt％，或根据实施方式，为0.5wt％至5wt％。当包括的氟代碳酸亚乙酯的量在该范围内时，稳定地形成Si负电极膜，因而，可更有效改善循环寿命。当氟代碳酸亚乙酯的量小于该范围时，不稳定地形成Si负电极膜，因而可存在劣化循环寿命性能的问题，但是当氟代碳酸亚乙酯的量大于该范围时，可存在增加电阻因而劣化输出功率的问题。第一添加剂可为双(三甲基甲硅烷基硫酸酯、二叔丁基甲硅烷基双(三氟甲烷磺酸酯)、三甲基甲硅烷基甲烷磺酸酯、三甲基甲硅烷基苯磺酸酯、三甲基甲硅烷基三氟甲烷磺酸酯、三乙基甲硅烷基三氟甲烷磺酸酯或其组合。第二添加剂可为二氟双(草酸)磷酸锂、四氟(草酸)磷酸锂、三(草酸)磷酸锂、二氟双(草酸)硼酸锂、双(草酸)硼酸锂或其组合。含Si或Sn的负极活性物质可包括Si、SiOx(0<x<2)、硅-碳复合材料、Si-Q合金(其中Q为选自碱金属、碱土金属、第13族元素、第14族元素、第15族元素、第16族元素、过渡金属、稀土元素和其组合中的元素，且不为Si)、Sn、SnO2、Sn-R(其中R为选自碱金属、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂二次电池，包括：/n负电极，所述负电极包括含Si或Sn的负极活性物质；/n正电极，所述正电极包括正极活性物质；和/n非水电解质，所述非水电解质包括：非水有机溶剂；锂盐；氟代碳酸亚乙酯；包括由化学式1至4表示的化合物中的至少一种的第一添加剂；和包括由化学式5或6表示的化合物中的至少一种的第二添加剂：/n[化学式1]/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170906 KR 10-2017-01139351.一种锂二次电池，包括：
负电极，所述负电极包括含Si或Sn的负极活性物质；
正电极，所述正电极包括正极活性物质；和
非水电解质，所述非水电解质包括：非水有机溶剂；锂盐；氟代碳酸亚乙酯；包括由化学式1至4表示的化合物中的至少一种的第一添加剂；和包括由化学式5或6表示的化合物中的至少一种的第二添加剂：
[化学式1]



[化学式2]



[化学式3]



[化学式4]



其中，在化学式1至4中，
R1至R9独立地为取代或未取代的伯烷基、仲烷基或叔烷基；取代或未取代的烯基；或者取代或未取代的芳基，X为氢或卤素原子，
n为0至3的整数，并且
m1和m2独立地为0至3的整数，
[化学式5]



[化学式6]



其中，在化学式5和6中，
Rg、Rh、Ri和Rj独立地为卤素或者卤素取代或未取代的烷基，或Rg、Rh、Ri和Rj中的至少两个彼此连接以形成草酸酯基，并且
Rk和Rp独立地为卤素或者卤素取代或未取代的烷基，或Rk和Rp彼此连接以形成草酸酯基。


2.根据权利要求1所述的锂二次电池，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金允熙，金暻洙，刘容赞，赵利娘，崔善珠，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR