锂二次电池用非水性电解液和包含其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用非水性电解液和包含其的锂二次电池，特别地，本发明专利技术涉及一种锂二次电池用非水性电解液，其包含作为第一添加剂的由式1表示的化合物和作为第二添加剂的二氟磷酸锂，所述由式1表示的化合物具有优异的清除由电解液中的锂盐生成的分解产物的效果，并且本发明专利技术涉及通过包含该电解液而提高了高温耐久性的改善效果的锂二次电池。高了高温耐久性的改善效果的锂二次电池。高了高温耐久性的改善效果的锂二次电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池用非水性电解液和包含其的锂二次电池


[0001]本申请要求于2019年8月21日递交的韩国专利申请10
‑
2019
‑
0102520号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
[0002]本专利技术涉及一种锂二次电池用非水性电解液，其包含具有优异的清除锂盐产生的分解产物的效果的添加剂，本专利技术还涉及通过包含该电解液而改善高温耐久性的锂二次电池。

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，需要开发用于有效地储存和利用电能的技术。
[0004]在为此目的开发的技术中，基于二次电池的技术是最适合各种应用的技术。由于二次电池可以被小型化而适用于个人IT设备并且可以应用于电动车辆和电力储存设备，因此人们对二次电池产生了兴趣。在这些二次电池技术中，锂离子电池作为具有理论上最高能量密度的电池系统备受关注，目前用于各种设备。
[0005]锂离子电池由含锂过渡金属氧化物形成的正极、能够储存锂的碳类材料(例如石墨)形成的负极、成为传输锂离子的介质的电解液和隔膜构成，重要的是适当地选择这些组成部分以改善电池的电化学性质。
[0006]锂离子电池的缺点在于，高温下的充电和放电或储存期间发生电阻增加和容量下降，从而使性能劣化。已揭示的这种问题的原因之一是由于高温下电解液的劣化、特别是由于锂盐的分解所致的劣化引起的副反应。
[0007]LiPF6已主要用作锂盐以获得合适的二次电池特性，其中，由于锂盐的PF6‑
阴离子对热量非常脆弱，因此已知当电池暴露于高温时会因热解而产生如PF5等路易斯酸。
[0008]这样形成的PF5不仅引起诸如碳酸亚乙酯等有机溶剂的分解反应，而且破坏在工作电压在电解液的电化学稳定窗口外的活性材料(例如石墨)的表面上形成的固体电解质中间相(SEI)，从而引起电解液的额外分解，并导致电阻增加和电池寿命降低。
[0009]因此，已经提出了各种方法来通过清除由LiPF6类盐的热解形成的PF5来保持SEI在暴露于热量时的钝化能力并抑制电池的降解行为。

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一种锂二次电池用非水性电解液，所述非水性电解液包含具有优异的清除由电解液中的锂盐产生的分解产物的效果的添加剂。
[0012]本专利技术的另一方面提供了一种锂二次电池，其中，通过包含所述锂二次电池用非水性电解液，改善高温耐久性的效果得到提高。
[0013][技术方案][0014]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性电解液，其包括：
[0015]锂盐；
[0016]有机溶剂；
[0017]作为第一添加剂的由式1表示的化合物；和
[0018]作为第二添加剂的二氟磷酸锂(LiDFP)。
[0019][式1][0020][0021]其中，在式1中，
[0022]R是具有取代基或不具有取代基的具有1至5个碳原子的烷基。
[0023]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种锂二次电池，其包含本专利技术的锂二次电池用非水性电解液。
[0024][有利效果][0025]由于本专利技术的非水性电解液包括能够形成固体电解质界面(SEI)的作为第一添加剂的路易斯碱材料，因此其可以通过清除锂盐热解形成的分解产物并增强SEI来确保SEI在高温储存过程中的钝化能力。此外，由于本专利技术的非水性电解液将具有优异成膜效果的第二添加剂与第一添加剂组合，因此其可以通过在正极和负极的表面上形成所需的膜来抑制电池的初始电阻。因此，如果使用本专利技术的非水性电解液，则可以制备高温耐久性改善效果提高的锂二次电池。
附图说明
[0026]图1是展示实施例1的二次电池和比较例1的二次电池在高温(60℃)储存后的电阻增加率的图；
[0027]图2是展示实施例1的二次电池和比较例1的二次电池在高温(45℃)下200次循环后的电阻增加率的图。
具体实施方式
[0028]在下文中，将更详细地说明本专利技术。
[0029]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，基于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则，词语或术语应被解释为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。
[0030]对于锂二次电池，通过在首次充放电期间在非水性电解液分解的同时在正极和负极的表面上形成具有钝化能力的膜，改善了高温储存特性。不过，这种膜可能会被广泛用于锂离子电池的锂盐(LiPF6等)热解形成的酸(如HF和PF5)降解。由于酸的侵蚀而在正极发生过渡金属元素的溶出，同时电极的表面电阻由于表面结构的变化而增加，并且理论容量因
作为氧化还原中心的金属元素的损失而降低，所以容量可能降低。而且，由于如此溶出的过渡金属离子电沉积于在强还原电势范围内反应的负极上，这不仅消耗电子，而且在电沉积时破坏膜而使负极表面露出，因此引起额外的电解质分解反应。结果，负极电阻增大，并且电池容量可能连续减小，同时不可逆容量增大。
[0031]因此，本专利技术试图提供一种非水性电解液以及包含该非水性电解液的锂二次电池，所述非水性电解液通过包含作为路易斯碱类化合物的能够形成SEI的添加剂作为非水性电解液的组分，可以增强负极表面上的固体电解质中间相(SEI)，同时通过清除由锂盐分解引起的酸而防止在高温储存期间过渡金属从正极溶出或SEI的降解。
[0032]锂二次电池用非水性电解液
[0033]首先，将描述本专利技术的锂二次电池用非水性电解液。
[0034]本专利技术的锂二次电池用非水性电解液包括：(1)锂盐，(2)有机溶剂，(3)作为第一添加剂的由下式1表示的化合物，和(4)作为第二添加剂的二氟磷酸锂(LiDFP)：
[0035][式1][0036][0037]其中，在式1中，
[0038]R是具有取代基或不具有取代基的具有1至5个碳原子的烷基。
[0039](1)锂盐
[0040]首先，在本专利技术的实施方式的锂二次电池用非水性电解液中，可以使用锂二次电池用电解液中通常使用的任何锂盐作为锂盐而无限制，例如，锂盐可以包括Li
+
作为阳离子，并且可以包括选自由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‑
、(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性电解液，其包括：锂盐；有机溶剂；作为第一添加剂的由式1表示的化合物；和作为第二添加剂的二氟磷酸锂(LiDFP)：[式1]其中，在式1中，R是具有取代基或不具有取代基的具有1至5个碳原子的烷基。2.如权利要求1所述的锂二次电池用非水性电解液，其中，在式1中，R是具有取代基或不具有取代基的具有1至3个碳原子的烷基。3.如权利要求1所述的锂二次电池用非水性电解液，其中，由式1表示的化合物包括由式1a表示的化合物：[式1a]4.如权利要求1所述的锂二次电池用非水性电解液，其中，基于所述非水性电解液的总重量，由式1表示的化合物的含量为0.1重量％至5重量％。5.如权利要求1所述的锂二次电池用非水性电解液，其中，基于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金铉承，安俞贺，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：