有机电解质和包含其的二次电池制造技术

本申请涉及有机电解质和包括其的二次电池，有机电解质包括一种或多种环腈化合物；以及一种或多种链腈化合物。及一种或多种链腈化合物。及一种或多种链腈化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有机电解质和包含其的二次电池


[0001]本专利技术涉及有机电解质和包含其的二次电池。

技术介绍

[0002]锂电池用作包括便携式摄像机、移动电话和膝上型电脑的便携式电子装置的驱动电源。锂二次电池可以高速率再充电并且具有常规的铅蓄电池、镍
‑
镉电池、镍
‑
氢电池和镍
‑
锌电池的能量密度每单位重量约三倍的高能量密度每单位重量。
[0003]锂电池在高驱动电压下运作，因而不能使用与锂具有高反应性的水性电解质。对锂电池而言，通常使用非水性电解质，例如，有机电解质。有机电解质通过将锂盐溶解于有机溶剂中来制备。用于有机电解质的适合的有机溶剂在高电压下可为稳定的，并且具有高离子传导性、高介电常数和低粘度。
[0004]同时，锂二次电池具有高容量和高电压，因而由有机电解质的分解造成的膨胀带来的是稳定性的重要性与日俱增。另外，有机电解质由有机材料制成，意味着有机电解质在高温和高电压下容易分解，因而对电池性能造成不利影响。因此，在克服这些局限性方面已经进行了研究。
[0005]尤其是，对于在高电压设置下表现出优异的容量保持率并且在高温下具有优异的存储特性的适合用于制造锂二次电池的有机电解质的开发存在持续需求。

技术实现思路

[0006]技术问题
[0007]一方面提供了新型组分的有机电解质。
[0008]另一方面提供了包括该有机电解质的二次电池。
[0009]技术方案
[0010]一方面提供了新型组分的有机电解质。
[0011]另一方面提供了包括该有机电解质的二次电池。
[0012]公开的有益效果
[0013]根据一方面的有机电解质包括至少一种环状腈类化合物和至少一种链式腈类化合物，从而改善二次电池的高温寿命特性和高温存储特性。
附图说明
[0014]图1为示出了根据实施方式的锂二次电池的结构的示意图；
[0015]图2(a)至图2(d)为示出了在参比例1至4中制造的正极半电池在3V至4.55V进行5次循环的测量循环伏安法特性的结果的图示；
[0016]图3(a)至图3(d)为示出了在参比例5至8中制造的负极半电池在3V至0V进行5次循环的测量循环伏安法特性的结果的图示；
[0017]图4为示出了评价在实施例1和2以及对比例1至7中制造的锂电池的室温(25℃)寿
命特性的图示；
[0018]图5为示出了评价在实施例1和2以及对比例1至7中制造的锂电池的高温(45℃)寿命特性的图示；
[0019]图6(a)至图6(c)为示出了在实施例1和2以及对比例1至7中制造的锂电池在高温(60℃)下存储4周时测量的膨胀特性、容量保持率和容量恢复率的图示；并且
[0020]图7(a)至图7(c)为示出了在实施例1和2以及对比例1至7中制造的锂电池在高温(60℃下)存储4周时测量的EIS的图示。
[0021]<附图的主要组件的编号>
[0022]1：锂电池2：负极
[0023]3：正极4：隔板
[0024]5：电池壳体6：封盖组件
具体实施方式
[0025]下面描述的本专利技术构思可以各种形式进行修改并且具有多种实施方式，并且在附图中说明特定实施方式并且在详细的描述中详细描述特定实施方式。然而，本专利技术构思不应解释为限于特定实施方式，而是应理解成涵盖本专利技术构思的技术范围内包括的所有修改、等同方式或替换方式。
[0026]本文中使用的术语仅是出于解释特定实施方式的目的而非旨在限制本专利技术构思。单数形式也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指明。应进一步理解，当本文中使用术语“包括”或“包含”时，指定存在规定的特征、数目、步骤、操作、元件、部件、组件、材料或其组合，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、数目、步骤、操作、元件、部件、组件、材料或其组合。下文中使用的“/”根据语境可解释为“和”或者解释为“或”。
[0027]在附图中，为了清楚解释，放大或缩小了元件、层和区域的直径、长度和厚度。在全文中相同的附图标记指代相似的元件。当层、膜、区域或板等被称作在另一部件“上”时，其可直接在另一部件上，或者可存在居间部件。在全文中术语“第一”和“第二”等可用于描述各种元件，但是元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件进行区分。在附图中可省略一些元件，但这仅是为了有助于理解本专利技术的特征，而非旨在排除所省略的元件。
[0028]下文将详细描述根据一种示例实施方式的有机电解质和包括其的二次电池。
[0029]根据实施方式的有机电解质包括至少一种由下式1表示的环状腈类化合物；以及至少一种链式腈类化合物：
[0030]<式1>
[0031][0032]其中，在上式1中，
[0033]CY1为C5‑
C
20
碳环基团，
[0034]R1选自氢、氘、
‑
F、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
I、羟基、硝基、氨基、脒基、取代的或未取代的C1‑
C
20
烷基、取代的或未取代的C2‑
C
20
烯基、取代的或未取代的C2‑
C
20
炔基、取代的或未取代的C1‑
C
20
烷氧基和取代的或未取代的C3‑
C
10
环烷基，
[0035]m为选自0至39的整数，并且当m为2或更大时，两个或更多个R1彼此相同或不同，
[0036]n为选自1至40的整数；
[0037]6≤m+n≤40。
[0038]链式腈类化合物在正极的表面上形成具有良好可逆性的SEI膜，但是这种SEI膜在高温下不够稳定，因此，需要使用含有直链腈类化合物的有机电解质改善二次电池的高温寿命特性和高温存储特性。
[0039]因此，本专利技术人出人意料地发现，当向链式腈类化合物中添加环状腈类化合物时，二次电池的高温寿命特性和高温存储特性增强，如此，完成了本专利技术。
[0040]在包括含有由上式1表示的环状腈类化合物的有机电解质的二次电池中，环状腈类化合物在正极的表面上形成钝化膜(固体电解质界面(SEI)膜)，并且这种SEI膜在高温下是稳定，因而可防止活性材料的劣化。结果，二次电池的高温寿命特性和高温存储特性增强。不希望受到理论的束缚，环状腈类化合物的沸点基本上高于链式腈类化合物，并且环状腈类化合物中存在的腈基通过σ键牢固地结合于环，并且通过腈基的孤对电子聚合形成SEI膜，因而，认为即使在高温下也可形成稳定的SEI膜。
[0041]环状腈类化合物形成稳定的SEI膜，其可用作Li离子的电阻层，但是当环状腈类化合物与链式腈类化合物组合时，可获得具有改善可逆性以及在高温下稳定的SEI膜。因此，通过使用适合量的环状腈类化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种有机电解质，包含至少一种由下式1表示的环状腈类化合物；以及至少一种链式腈类化合物：<式1>其中在上式1中，CY1为C5‑
C
20
碳环基团，R1选自氢、氘、
‑
F、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
I、羟基、硝基、氨基、脒基、取代的或未取代的C1‑
C
20
烷基、取代的或未取代的C2‑
C
20
烯基、取代的或未取代的C2‑
C
20
炔基、取代的或未取代的C1‑
C
20
烷氧基和取代的或未取代的C3‑
C
10
环烷基，m为选自0至39的整数，并且当m为2或更大时，两个或更多个R1彼此相同或不同，n为选自1至40的整数；6≤m+n≤40。2.根据权利要求1所述的有机电解质，其中在上式1中，CY1选自环戊烷基、环己烷基、环庚烷基、环辛烷基、环壬烷基、环癸烷基、环十一烷基、环十二烷基、环十三烷基、环十四烷基、环十五烷基、环十六烷基、环十七烷基、环十八烷基、环十九烷基和环二十烷基。3.根据权利要求1所述的有机电解质，其中R1选自：氢、氘、
‑
F、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
I、羟基、硝基、氨基、脒基、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、仲戊基、3
‑
戊基和仲异戊基；以及各自被下述中的至少一种取代的甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、仲戊基、3
‑
戊基和仲异戊基：氘、
‑
F、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
I、羟基、硝基、氨基和脒基。4.根据权利要求1所述的有机电解质，其中上式1由选自式1
‑
1至式1
‑
36中的任一个表示。
其中，在上式1
‑
1至式1
‑
36中，R
11a
至R
17a
和R
11b
至R
17b
分别参考权利要求1中R1的描述。5.根据权利要求4所述的有机电解质，其中在上式1
‑
1至式1
‑
36中，R
11a
至R
17a
和R
11b
至R
17b
各自独立地选自：氢、氘、
‑
F、
‑
Cl、
‑
Br、
‑
I、羟基、硝基、氨基、脒基、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、仲戊基、3
‑
戊基和仲异戊基；以及各自被下述中的至少一种取代的甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、仲戊基、3
‑
戊基和仲异戊基：氘、
‑
F、
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高爱嬉，裵泰铉，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：