具有改善的循环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、包含碳类材料和硅类化合物的负极、含有LiPF6、LiN(FSO2)2和非水有机溶剂的非水性电解液和隔膜，其中，所述非水有机溶剂包含氟类环状碳酸酯有机溶剂和氟类线性碳酸酯有机溶剂。酸酯有机溶剂和氟类线性碳酸酯有机溶剂。酸酯有机溶剂和氟类线性碳酸酯有机溶剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改善的循环特性的锂二次电池


[0001]本申请要求于2019年8月2日提交的韩国专利申请10
‑
2019
‑
0094377号的优先权，其公开内容通过引用合并于此。
[0002]本专利技术涉及具有改善的循环特性的锂二次电池。

技术介绍

[0003]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，对于基于能够有效地存储和利用电能的二次电池的技术产生了兴趣。
[0004]特别是，随着便携式电子设备、通信设备或电动车辆的显著进步，对具有高容量和高能量密度同时确保设备的长寿命、小型化和轻量化以及经济效益的二次电池的需求不断增长。
[0005]为了解决这一需求，已开发了使用理论最大容量为4,020mAh/g的硅(Si)或硅类化合物代替石墨(理论容量：372mAh/g)的技术作为新的高容量负极活性材料。
[0006]然而，如果单独使用硅(Si)类材料作为负极活性材料，则由于在充电和放电过程中因与锂的反应而发生大体积膨胀和收缩，因此存在下述缺点：硅类活性材料粉末发生微粉化，并且发生随充电和放电在硅类活性材料粉末和集电体之间的电短路。结果，随着电池的充电和放电循环的进行而电池容量迅速降低并且循环寿命缩短，没有达到实用水平。
[0007]特别是，由于活性材料的大体积变化所致的作为形成在硅类活性材料的表面上的分解产物的固体电解质中间相(SEI)的物理破坏，电解质的连续分解和由此所致的活性材料颗粒之间的接触电阻的增加强化，因此电池的寿命可能严重劣化。
[0008]因此，为了将硅类活性材料用作负极，正在研究可以通过控制SEI的破坏来防止上述降解行为并且可以同时抑制活性材料颗粒之间的接触电阻的增加的电解质。

技术实现思路

[0009]技术问题
[0010]本专利技术的一个方面提供了一种锂二次电池，其中，通过包括含有硅类化合物的负极和含有由氟类环状碳酸酯有机溶剂和氟类线性碳酸酯有机溶剂组成的有机溶剂作为非水有机溶剂的非水性电解液以及作为锂盐的两种特定材料的组合来改善循环特性。
[0011]技术方案
[0012]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：
[0013]正极；
[0014]包含碳类材料和硅类化合物的负极；
[0015]含有LiPF6、LiN(FSO2)2和非水有机溶剂的非水性电解液；和
[0016]隔膜，
[0017]其中，包含氟类环状碳酸酯有机溶剂和氟类线性碳酸酯有机溶剂作为所述非水有
机溶剂。
[0018]有利效果
[0019]根据本专利技术，由于在制备包括含有硅类化合物的负极的二次电池过程中通过使用包含两种含有氟成分的锂盐和氟类碳酸酯有机溶剂的非水性电解液而在负极的表面上形成了能够抑制物理破坏的坚固的固体电解质中间相(SEI)，因此可以制备甚至在充电和放电之后也具有改善的循环特性的锂二次电池。
附图说明
[0020]图1是说明本专利技术的实验例1的评价锂二次电池的容量保持率的结果的图；
[0021]图2是说明本专利技术的实验例2的评价锂二次电池的容量保持率的结果的图；
[0022]图3是说明本专利技术的实验例3的评价锂二次电池的电阻增加率的结果的图；
[0023]图4是根据本专利技术的实验例4的在第200次循环中测量相对于电压的微分容量的图；
[0024]图5是说明在室温下进行200次循环、以0.05C充电和放电进行1次循环、然后静置1小时后测量的准开路电压(QOCV)的图；
[0025]图6是说明本专利技术的实验例6的评价锂二次电池的容量保持率的结果的图。
具体实施方式
[0026]在下文中，将更详细地说明本专利技术。
[0027]将理解的是，说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应解释为常用词典中定义的含义，并且还将理解，词语或术语应被解释为在专利技术人可以适当地定义词语或术语的含义以最好地解释本专利技术的原理的基础上具有与其在相关技术和本专利技术的技术思想的语境中的含义一致的含义。
[0028]锂二次电池
[0029]根据本说明书，提供了一种锂二次电池，其中，将包含硅类化合物的负极和包含两种含有氟成分的锂盐和含有氟成分的有机溶剂的非水性电解液一起使用。
[0030]具体而言，在本说明书中，提供了一种锂二次电池，其包括：
[0031]正极，
[0032]包含碳类材料和硅类化合物的负极，
[0033]含有LiPF6、LiN(FSO2)2和非水有机溶剂的非水性电解液，和
[0034]隔膜，
[0035]其中，包含氟类环状碳酸酯有机溶剂和氟类线性碳酸酯有机溶剂作为所述非水有机溶剂。
[0036]本专利技术的锂二次电池可以按照本领域已知的常规方法来制备，其中，在形成将正极、负极以及设置在正极和负极之间的隔膜依次堆叠的电极组件并收纳在电池盒中之后，向其中注入非水性电解液并使用，具体而言，各种构成与下述相同。
[0037](1)正极
[0038]可以通过以下方法制备正极：用包括正极活性材料、粘合剂、导电剂和溶剂的正极浆料涂布正极集电体，然后干燥并辊压经涂布的正极集电体。
[0039]正极集电体没有特别限制，只要其具有导电性而不会在电池中引起不利的化学变化即可，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。
[0040]正极活性材料是能够可逆地嵌入和脱嵌锂的化合物，其中，正极活性材料可以具体包括锂复合金属氧化物，该锂复合金属氧化物包括锂和至少一种金属，如钴、锰、镍或铝。具体地，锂复合金属氧化物可以包括锂锰类氧化物(例如，LiMnO2、LiMn2O4等)、锂钴类氧化物(例如，LiCoO2等)、锂镍类氧化物(例如，LiNiO2等)、磷酸铁锂类氧化物(例如，LiFePO4)、锂镍锰类氧化物(例如，LiNi1‑
Y
Mn
Y
O2(其中0<Y<1)、LiMn2‑
Z
Ni
Z
O4(其中0<Z<2))、锂镍钴类氧化物(例如，LiNi1‑
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Co
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Y2
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【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，其包含：正极；包含碳类材料和硅类化合物的负极；含有LiPF6、LiN(FSO2)2和非水有机溶剂的非水性电解液；和隔膜，其中，包含氟类环状碳酸酯有机溶剂和氟类线性碳酸酯有机溶剂作为所述非水有机溶剂。2.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述碳类材料包括选自结晶碳和无定形碳中的至少一种。3.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述硅类化合物包括选自硅(Si)、SiO
x
和Si
‑
Y合金中的至少一种，其中，0<x≤2，Y是选自由碱金属、碱土金属、第13族元素、除Si以外的第14族元素、过渡金属、稀土金属及其组合组成的组中的元素。4.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述碳类材料与所述硅类化合物的重量比为1:1至1:10。5.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，LiPF6与LiN(FSO2)2的摩尔浓度之比为1:1至1:10。6.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述非水有机溶剂由所述氟类环状碳酸酯有机溶剂和所述氟类线性碳酸酯有机溶剂构成。7.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述氟类环状碳酸酯有机溶剂包括选自由氟代碳酸亚乙酯(FEC)、二氟代碳酸亚乙酯、三氟代碳酸亚乙酯、四氟代碳酸亚乙酯、3,3,3
‑
三氟碳酸亚丙酯和1
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氟碳酸亚丙酯组...

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