锂二次电池用非水电解质以及包含其的锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及锂二次电池用非水电解质以及包含其的锂二次电池，所述非水电解质包括有机溶剂、锂盐和式1表示的化合物。锂盐和式1表示的化合物。锂盐和式1表示的化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池用非水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4月30日提交的韩国专利申请No.10
‑
2019
‑
0050870的优先权，通过援引将其公开内容并入本文。
[0003]

[0004]本专利技术涉及锂二次电池用非水电解质以及包含其的锂二次电池，更具体而言，涉及包含电解质添加剂的锂二次电池用非水电解质以及包含其的锂二次电池，该电解质添加剂能够通过在电极界面上形成稳定的固体电解质界面(SEI)来使锂(Li)离子在充电/放电期间的嵌入和脱嵌过程中的膜破坏反应最小化，从而抑制高温暴露期间电阻的增加。

技术介绍

[0005]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。
[0006]在这些电化学装置中，对可充电的二次电池的开发产生了兴趣，特别是，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。
[0007]锂二次电池通常通过如下方法制备。将隔膜设置在包括由含有锂的过渡金属氧化物形成的正极活性材料的正极和包括能够存储锂离子的负极活性材料的负极之间来形成电极组件，并且将该电极组件插入电池壳体中后，注入非水电解质(其为传递锂离子的介质)然后密封该电池壳体。
[0008]非水电解质通常由锂盐和能够溶解锂盐的有机溶剂构成，其中作为锂盐，主要使用LiPF6等。然而，对于PF6‑
阴离子，由于其对热非常敏感，因此当电池暴露于高温时，其会热分解而产生路易斯酸，例如PF5。路易斯酸(例如PF5)不仅会导致有机溶剂(例如碳酸乙酯)的分解，还会在具有在电解质溶液的电化学稳定窗之外的工作电压的活性材料表面上破坏通过还原反应形成的固体电解质界面(SEI)，从而增加电池的电阻并降低寿命特性。
[0009]因此，需要开发一种锂二次电池，其可以通过防止SEI在高温下的损坏来防止电池电阻增加和性能劣化。

技术实现思路

[0010]技术问题
[0011]本专利技术的一个方面提供了锂二次电池用非水电解质以及包含其的锂二次电池，该非水电解质包含具有能够增强正极和/或负极表面上的固体电解质界面(SEI)并清除导致SEI分解的电解质副产物的官能团的添加剂。
[0012]技术方案
[0013]根据本专利技术的一个方面，提供了一种锂二次电池用非水电解质，其包括：有机溶
剂；锂盐；和式1表示的化合物。
[0014][式1][0015][0016]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；设置在所述正极和所述负极之间的隔膜；和本专利技术的非水电解质。
[0017]有益效果
[0018]本专利技术的非水电解质中包含的式1的添加剂是含有氮(N)、氟(F)和炔丙基的化合物，其中，由于化合物中的N原子用作路易斯碱以清除作为电解质分解产物而产生的路易斯酸，因此其可以抑制电解质中有机溶剂的额外分解。
[0019]由于式1的添加剂中包含的炔丙基通过在电极表面上分解而诱导固体电解质界面(SEI)的聚合，因此其可以使电极表面上的钝化层致密地形成，因此，其提高SEI的稳定性。
[0020]而且，由于式1的添加剂中包含的F原子从化合物中分离出来而形成作为负极SEI成分的LiF，因此其使负极SEI稳定地形成。
[0021]因此，如果使用包含式1的添加剂的本专利技术的非水电解质，则由于高温暴露期间SEI的损坏和由电解质的分解反应引起的气体产生得到抑制，因此可以有效地防止电池性能在高温下的劣化。
附图说明
[0022]图1是示出实验例3的高温循环特性的测量结果的图。
具体实施方式
[0023]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。
[0024]为了开发即使在高温下也具有优异性能的锂二次电池而进行大量研究，结果，本专利技术人已经发现，通过使用含有氮(N)、氟(F)和炔丙基的特定化合物作为非水电解质添加剂，可以有效地抑制固体电解质界面(SEI)在高温下的损坏，从而完成了本专利技术。
[0025]在下文中，将更详细地描述本专利技术。
[0026]非水电解质
[0027]本专利技术的非水电解质包括锂盐、有机溶剂和下式1表示的化合物。
[0028][式1][0029][0030](1)锂盐
[0031]作为锂盐，可以使用通常用于锂二次电池用电解质中的各种锂盐而没有限制，并且例如，锂盐可以包含Li
+
作为阳离子，并且可以包含选自由F
‑
、Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
、NO3‑
、N(CN)2‑
、BF4‑
、ClO4‑
、AlO4‑
、AlCl4‑
、PF6‑
、SbF6‑
、AsF6‑
、B
10
Cl
10
‑
、BF2C2O4‑
、BC4O8‑
、PF4C2O4‑
、PF2C4O8‑
、(CF3)2PF4‑
、(CF3)3PF3‑
、(CF3)4PF2‑
、(CF3)5PF
‑
、(CF3)6P
‑
、CF3SO3‑
、C4F9SO3‑
、CF3CF2SO3‑
、(CF3SO2)2N
‑
、(FSO2)2N
‑
、CF3CF2(CF3)2CO
‑
、(CF3SO2)2CH
‑
、CH3SO3‑
、CF3(CF2)7SO3‑
、CF3CO2‑
、CH3CO2‑
、SCN
‑
和(CF3CF2SO2)2N
‑
组成的组中的至少一种作为阴离子。
[0032]具体而言，锂盐可以包括选自由LiCl、LiBr、LiI、LiBF4、LiClO4、LiAlO4、LiAlCl4、LiPF6、LiSbF6、LiAsF6、LiB
10
Cl
10
、LiBOB(LiB(C2O4)2)、LiCF3SO3、LiTFSI(LiN(SO2CF3)2)、LiFSI(LiN(SO2F)2)、LiCH3SO3、LiCF3CO2、LiCH3CO2和LiBETI(LiN(SO2CF2CF3)2)组成的组中的至少一种。具体而言，锂盐可以包括选自由LiBF4、LiClO4、LiPF6、Li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非水电解质，所述非水电解质包括：有机溶剂；锂盐；和式1表示的化合物，[式1]2.如权利要求1所述的锂二次电池用非水电解质，其中，基于100重量份的所述锂二次电池用非水电解质，所述式1表示的化合物的含量为0.1重量份至3重量份。3.如权利要求1所述的锂二次电池用非水电解质，其中，基于100重量份的所述锂二次电池用非水电解质，所述式1表示的化合物的含量为0.5重量份至2重量份。4.一种锂二次电池，其包括：正极；负极；设置在所述正极和所述负极之间的隔膜；和非水电解质，其中，所述非水电解质是权利要求1至3中任一项所述的锂二次电池用非水电解质。5.如权利要求4所述的锂二次电池，其中，所述正极包括式2表示的正极活性材料：[式2]Li
x
[Ni
y
Co
z
Mn
w
M
1v
]O2‑
p
A
p
其中，在式2中，M1是选自由钨(W)、铜(Cu)、铁(Fe)、钒(V)、铬(Cr)、钛(Ti)、锆(Zr)、锌(Zn)、铝(Al)、铟(In)、钽(Ta)、钇(Y)、镧(La)、锶(Sr)、镓(Ga)、钪(Sc)、钆(Gd)、钐(Sm)、钙(Ca)、铈(Ce)、铌(Nb)、镁(Mg)、硼(B)和钼(Mo)组成的组中的至少一种元素，A是选自由氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)和硫(S)组成的组中的至少一种元素，并且1.0≤x≤1.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴正友，李哲行，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：