一种用于锂电池的电解液及包含它的锂电池制造技术

一种用于锂电池的电解液，其包括非水有机溶剂，锂盐，及添加剂，所述添加剂包括ａ）砜基化合物；及ｂ）Ｃ↓［３］－Ｃ↓［３０］有机过氧化物或偶氮基化合物。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于锂电池的电解液及包含它的锂电池，更具体地，本专利技术涉及一种用于改善锂电池充电-放电，循环寿命，高温时容量恢复，及膨胀抑制性能的电解液及含有这种电解液的锂电池。
技术介绍
由于高技术电子工业的发展，随着电子设备变得更小和更轻，便携式电子仪器的使用正在日益增加。由于对于具有高能量密度的用作这些便携式电子仪器中能源的电池的需要不断增长，人们正在积极地从事锂二次电池的研究。这类锂二次电池，它具有3.7 V的平均放电电压(也就是，基本具有4 V的平均放电电压的电池)，被认为是数字生成的一个基本的要素，这是因为对于便携式数字设备如蜂窝式电话，笔记本电脑，摄像机之类通常称作“3C”设备来说，它是一种不可替代的能量来源。在负极和正极处的锂离子的嵌入和脱出反应的过程中，由于活性材料化学势的变化，锂二次电池形成电能。锂二次电池使用在充电和放电反应过程中能够可逆嵌入或放出锂离子的材料，作为正极和负极的活性材料，并且它们包括一种流体或聚合物电解液存在于所述负极和正极之间。代表性的正极活性物质包括锂金属氧化物，而代表性负极活性物质包括锂金属，含锂合金，结晶或无定形碳，和含碳组合物。选用合适的电解液，是提高电池性能的众多因素中的一种，因为电极与电解液之间的反应，会影响电池性能。为了提高低温性能，采用液体电解液的蓄电池，是使用一种具有低沸点的有机溶剂，它在高温存储过程中能够引发棱形或盒状电池发生膨胀。其结果是，电池的可靠性和安全性在高温时变差。为了解决内部压力问题，已经公开了一种方法，其中，含有一种不含水电解液的蓄电池的安全性，是通过安装一个排气孔或一个电流开关而得到改善的，在内部压力提高到某一水平时，用于排出内部电解液溶液。但是，这种方法存在一个问题，就是，内部压力自身的提高可能会导致误操作。而且，通过注入添加剂到电解液中以抑制内部压力的提高而改变SEI形成反应的方法，是公知的。例如，日本专利申请97-73918公开了一种方法，其中，电池的高温贮存性能，是通过添加1％或更低的二苯基间三硝苯基偕腙肼化合物到电解液中而得到改善的。日本专利申请96-321312公开了一种方法，其中，循环寿命和长期贮存性能，是通过在一种电解液中使用1～20％的N-丁基胺基化合物而得到改善的。日本专利申请96-64238公开了一种方法，其中，电池的贮存性能，是通过添加3×10-4～3×10～3M的钙盐到电解液中而得到改善的。日本专利申请94-333596公开了一种方法，其中，电池的贮存性能是通过添加一种偶氮基化合物以抑制电解液与电池负极之间的反应而得到改善的。另外，为了防止电解液分解，日本专利申请95-176323公开了一种方法，其中CO2被添加到电解液中，日本专利申请95-320779公开了一种方法，其中硫化物基化合物被添加到电解液中。如上所述这类方法，用来通过添加少量有机或无机材料，在负极表面上引起形成一种合适薄膜，如一种有机SEI薄膜，以改善电池的贮存性能和安全性。但是，这些方法存在着很多问题。例如，所述添加化合物，由于固有的电化学性能，在初始充电和放电过程中通过与碳负极相互作用，会分解或形成一种不稳定的薄膜，导致在电子中离子迁移性变差。而且，在所述电池内部会产生气体，使得内部压力增大，从而导致所述电池的贮存，安全，循环寿命，和容量性能明显变差。为了抑制由使用液体电解液引起的膨胀，人们建议使用一种聚合物固体电解液。所述聚合物固体电解液泄漏低于液体电解液，从而改善了电池的安全性。但是，所述聚合物固体电解液较液体电解液具有较低的离子电导率。具有环氧乙烷作为基本单元的均聚物或共聚物的线性或交联聚合物，业已经用作用于形成一种聚合物固体电解液的离子导电聚合物的单体。但是，由这类单体得到的聚合物，可能会结晶，因此它在低温时具有差的性能。因此，聚合物固体电解液对于抑制电池膨胀存在着限制。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于锂电池的电解液，该电解液包括非水有机溶剂，锂盐，及添加剂，所述碳甲基包括a)砜基化合物；和b)C3-C30有机过氧化物或偶氮基化合物。本专利技术还提供了一种用于锂电池的电解液，该电解液包括非水有机溶剂，锂盐，及添加剂，该添加剂包括a)砜基化合物；b)C3-C30有机过氧化物或偶氮基化合物；及c)聚(酯)(甲基)丙烯酸酯或其聚合物，其为源自具有至少三个羟基(-OH)的(聚酯)多元醇的聚合物，其中所述羟基部分或全部被(甲基)丙烯酸酯所取代，余下的未被(甲基)丙烯酸酯取代的羟基被不具有自由基反应活性的基团所取代。本专利技术还提供了一种含有所述电解液的锂电池。已发现，本专利技术的电解液可以改善电池的充电-放电特性，循环寿命，高温时的容量恢复的速率，及抑制膨胀性能。本专利技术的其它特征和/或优点，通过下述描述连同附图，将会得到清楚的说明，其中，在其整个图形中的相同标记表示相同或相似的部件。附图说明并入本专利技术并构成其一部分，图示说明本专利技术的实施方式的附图，与所述描述一起，用来解释本专利技术的原理。图1为锂二次电池的断面图；和图2为根据实施例1的电池的循环寿命性能曲线图。具体实施例方式在下述详细描述中，本专利技术的下述实施方式，简单地借助于由实施本专利技术的专利技术人所预料的最佳方法说明，将得到说明和描述。能够理解，本专利技术可以多个方面进行改进，它们都不脱离本专利技术。因此，所述附图和说明实质上应当被认为是说明性的，而不是限制性的。图1示出了普通的非水锂离子电池的断面图。锂离子电池1是通过将电极组件8嵌入电池盒10中而制备的，所述电极组件8包括正极2和负极4以及介于其间的隔板6。将电解液26注入电池盒10中，并浸渍到隔板6中。将电池盒10的上部用盖板12和密封垫14密封，盖板12具有泄压的安全排气孔16。正极接头18和负极接头20，分别连接到在正极2和负极4上。绝缘体22和24安装在电极组件8的下部和侧部，以防止电池内发生短路。按照本专利技术的第一方面，提供一种用于具有改善锂电池高温容量恢复和膨胀抑制性能的电解液，它包括非水有机溶剂，锂盐，及添加剂，所述添加剂包括a)砜基化合物；及b)C3-C30有机过氧化物或偶氮基化合物。砜基化合物抑制膨胀，并由下述结构式(1)-(3)之一表示 式中R1和R2独立地选自伯烷基，仲烷基，叔烷基，链烯基，及芳基，优选C1-C4烷基，C2-C4烯基，或C6-C14芳基； 式中p范围为0～3；和 砜基化合物的具体实例包括乙烯基砜，甲基砜，苯基砜，苄基砜，四亚甲基砜和丁二烯砜。添加到非水溶剂中的砜基化合物的量为电解液总量的0.001～10wt％，优选为0.1～5wt％，更优选为0.3-1.5wt％。当所述砜基化合物的用量低于0.001wt％时，所述化合物的添加效果不是很明显，而当所述砜基化合物的用量超过10wt％时，则所述电池的容量性能就会降低。所述有机过氧化物的实例包括异丁基过氧化物，月桂基过氧化物，月桂酰过氧化物，苯甲酰过氧化物，间甲苯酰过氧化物，叔丁基过氧-2-乙基己酸酯，叔丁基过氧重硼酸酯，叔丁氧基新癸酸酯，二异丙基过氧重碳酸酯，二乙氧基过氧重碳酸酯，二(4-叔丁基环己基)过氧重碳酸酯，二甲氧基异丙基过氧重碳酸酯，二环己基过氧重碳酸酯，3，3，5-三甲基己酰过氧化物，二烷基过氧化物等。苯甲酰过氧化物和月桂酰过氧化物是优选的。所述月桂酰过氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朴容彻，丁元一，金根培，曹在弼，郑喆洙，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：