锂二次电池用电解质以及包含其的锂二次电池制造技术

本发明专利技术提供了一种锂二次电池用电解质以及包含其的锂二次电池，所述电解质包括含有由式1表示的化合物的添加剂、含有由式2表示的单元并在其末端具有丙烯酸酯基团的低聚物、锂盐和有机溶剂。和有机溶剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池用电解质以及包含其的锂二次电池


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年1月17日提交的韩国专利申请2019
‑
0006405号和于2020年1月16日提交的韩国专利申请2020
‑
0005939号的优先权，通过援引将其公开内容并入本文。
[0003]

[0004]本专利技术涉及一种锂二次电池用电解质以及包含其的锂二次电池，更具体地，涉及一种高电压或高温下的电池性能得到改善的锂二次电池用电解质。

技术介绍

[0005]随着信息社会的发展，个人IT设备和计算机网络得到发展，以及随之而来的社会整体对电能的依赖性增加，需要开发用于有效地存储和利用电能的技术。
[0006]在为此目的开发的技术中，基于二次电池的技术是最适合于各种应用的技术。由于二次电池可以小型化以适用于个人IT设备，并且可以应用于电动车辆和电力存储设备，因此引起了对二次电池的关注。在这些二次电池中，作为能量密度高的电池系统，锂离子电池备受关注，并且目前正用于各种设备中。
[0007]与将锂金属直接应用于系统的早期不同，锂离子电池系统被实现为如下系统：锂金属不直接用于电池中，例如，将含有锂的过渡金属氧化物材料用作正极材料，并且将诸如石墨等碳基材料和诸如硅等合金基材料用作负极中的负极材料。
[0008]锂离子电池主要由含有锂的过渡金属氧化物形成的正极、能够存储锂的负极、作为用于传递锂离子的介质的电解液和隔膜构成，其中，已知电解液是极大地影响锂离子电池的稳定性和安全性的成分，且已经对电解液进行了大量的研究。
[0009]锂离子电池用电解液由锂盐、溶解锂盐的有机溶剂和功能性添加剂构成，其中，适当选择这些成分对于改善电池的电化学性能较为重要。作为目前使用的代表性的锂盐，正在使用LiPF6、LiBF4、LiFSI(氟磺酰亚胺锂，LiN(SO2F)2)、LiTFSI((双)三氟甲烷磺酰亚胺锂，LiN(SO2CF3)2)或LiBOB(双(草酸)硼酸锂，LiB(C2O4)2)，并且对于有机溶剂，正在使用碳酸酯基有机溶剂、酯基有机溶剂或醚基有机溶剂。
[0010]对于锂离子电池，已经提出了在高温下在充放电或存储期间的电阻增加和容量减小是性能劣化的严重问题，并且提出该问题的原因之一是由电解液在高温下的劣化而导致的副反应，特别是由于盐在高温下的分解而引起的劣化。在盐的副产物被活化然后使形成在正极和负极的表面上的膜分解的情况下，存在降低膜的钝化能力的问题，结果，这可能引起电解液的额外分解以及伴随的自放电。
[0011]特别是，对于锂离子电池的电极材料中的负极，主要使用石墨基负极，其中，对于石墨，由于其工作电势是0.3V(vs.Li/Li
+
)以下，低于锂离子电池中使用的电解液的电化学稳定窗，因此当前使用的电解液被还原并分解。还原并分解的产物传输锂离子，但形成抑制电解液的额外分解的固体电解质界面(SEI)。
[0012]然而，在SEI的钝化能力不足以达到可抑制电解液的额外分解的程度的情况下，由
于电解液在存储期间额外分解，因此充电过的石墨自放电，结果，出现整个电池的电势降低的现象。因此，为了保持SEI在高温下的钝化能力，迫切需要提出并引入一种添加剂，该添加剂可以通过清除由于热/水分而产生的作为典型锂盐的LiPF6的分解产物的HF和PF5来抑制SEI的损伤，或者其可进一步在形成于正/负极上的SEI上形成额外的稳定膜。
[0013]现有技术文献
[0014]日本特开2003
‑
217655号公报

技术实现思路

[0015]技术问题
[0016]鉴于上述问题，本专利技术的一个方面提供一种锂二次电池用电解质以及包含其的锂二次电池，其中，通过抑制由锂盐在高电压或高温下分解时产生的副产物引起的副反应来改善锂二次电池的高温特性。
[0017]技术方案
[0018]根据本专利技术的一个方面，提供了一种锂二次电池用电解质，其包括：含有由式1表示的化合物的添加剂；含有由式2表示的单元并在其末端具有丙烯酸酯基团的低聚物；锂盐；和有机溶剂。
[0019][式1][0020][0021]在式1中，R1选自由取代或未取代有卤素元素的具有1至5个碳原子的烷基、取代或未取代有卤素元素的具有1至5个碳原子的烷氧基、取代或未取代有具有1至3个碳原子的烷基的苯基和取代或未取代有具有1至5个碳原子的烷基的胺基组成的组。
[0022][式2][0023][0024]在式2中，R
a
、R
b
、R
c
和R
d
各自独立地是氟元素或取代或未取代有氟元素的具有1至3个碳原子的烷基，并且p是1至50的整数。
[0025]根据本专利技术的另一方面，提供了一种锂二次电池，其包括：正极；负极；以及本专利技术
的锂二次电池用电解质。
[0026]有益效果
[0027]由于本专利技术的锂二次电池用电解质包括特定的低聚物和添加剂，因此高温性能优异，并且即使在电压升高时，也可以使电池性能的劣化最小化。
具体实施方式
[0028]在下文中，将更详细地描述本专利技术。
[0029]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。
[0030]本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施方式的目的，并且不旨在限制本专利技术。在说明书中，除非相反地指出，否则单数形式的术语可以包括复数形式。
[0031]将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”、“包含”或“具有”时，是指定所述特征、数字、步骤、要素或其组合的存在，但不排除一个或更多个其他特征、数字、步骤、要素或其组合的存在或添加。
[0032]在本说明书中，表述“重均分子量”可表示通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的标准聚苯乙烯当量值，并且除非另有说明，否则分子量可表示重均分子量。例如，在本专利技术中，GPC条件如下：重均分子量通过使用Agilent Technologies的1200系列来测量，在这种情况下，可以使用Agilent Technologies的PL混合B柱，并且可以使用四氢呋喃(THF)作为溶剂。
[0033]锂二次电池用电解质
[0034]本专利技术的锂二次电池用电解质包括：含有由式1表示的化合物的添加剂；含有由式2表示的单元并在其末端具有丙烯酸酯基团的低聚物；锂盐；和有机溶剂。
[0035]在下文中，将更详细地描述本专利技术的锂二次电池用电解质的各成分。
[0036](1)添加剂
[0037]首先，将描述添加剂。添加剂包括由下式1表示的化合物，并且可以根据所用电极的类型或电池的用途进一步添加其他添加剂。<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】1.一种锂二次电池用电解质，所述电解质包括：含有由式1表示的化合物的添加剂；含有由式2表示的单元并在其末端具有丙烯酸酯基团的低聚物；锂盐；和有机溶剂：[式1]其中，在式1中，R1选自由取代或未取代有卤素元素的具有1至5个碳原子的烷基、取代或未取代有卤素元素的具有1至5个碳原子的烷氧基、取代或未取代有具有1至3个碳原子的烷基的苯基和取代或未取代有具有1至5个碳原子的烷基的胺基组成的组，[式2]其中，在式2中，R
a
、R
b
、R
c
和R
d
各自独立地是氟元素或取代或未取代有氟元素的具有1至3个碳原子的烷基，并且p是1至50的整数。2.如权利要求1所述的锂二次电池用电解质，其中，所述由式1表示的化合物是选自由式1A至1E表示的化合物组成的组中的至少一种：[式1A]其中，在式1A中，n是0至4的整数，[式1B]
其中，在式1B中，m是0至4的整数，X、X
’
和X”各自独立地是氢或卤素元素中的一种，并且X、X
’
和X”中的至少一种是卤素元素，[式1C]其中，在式1C中，k是0至4的整数，Y、Y
’
和Y”各自独立地是氢或卤素元素中的一种，并且Y、Y
’
和Y”中的至少一种是卤素元素，[式1D]其中，在式1D中，s是0至2的整数，[式1E]其中，在式1E中，R2和R3各自独立地是氢或具有1至5个碳原子的烷基。3.如权利要求2所述的锂二次电池用电解质，其中，所述由式1A表示的化合物是选自由式1A
‑
1至1A
‑
3表示的化合物组成的组中的至少一种：[式1A
‑
1]
[式1A
‑
2][式1A
‑
3]4.如权利要求2所述的锂二次电池用电解质，其中，所述由式1B表示的化合物是由式1B
‑
1表示的化合物：[式1B
‑
1]5.如权利要求2所述的锂二次电池用电解质，其中，所述由式1C表示的化合物是选自由式1C
‑
1至1C
‑
5表示的化合物组成的组中的至少一种：[式1C
‑
1][式1C
‑
2]
[式1C
‑
3][式1C
‑
4][式1C...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴正友，李哲行，金铉承，金亨泰，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：