本申请公开一种二次电池的电解质，包含一种电解质盐以及一种电解质溶剂，该电解质还包含一种内酰胺基化合物，该内酰胺基化合物在其氮原子位置以一种吸电子基团（ＥＷＧ）取代。该电解质能在阳极表面形成坚固且致密的ＳＥＩ薄膜，使阴极处不可逆的氧化分解反应减到最少，由此可提供寿命、稳定性以及高温特性显著改善的电池。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种可用作电解质添加剂的内酰胺基化合物，其能在 二次电池阳极上被还原形成固态电解质界面薄膜。更具体而言，本发 明涉及一种电解质添加剂，该电解质添加剂由这样一种内酰胺基化合物构成，即其氮原子位置以吸电子基团(EWG)取代，而且具有增强的 还原电位。
技术介绍
近来，由于便携式电子装置如可携式计算机、移动电话以及可携 式摄像录像机等持续向小尺寸与轻量型方向发展，因此作为电子装置 的驱动能源的锂二次电池亦需要具有体积小、重量轻的特性。锂二次电池包括阴极、阳极以及电解质。充电时，锂离子自阴极 活性材料脱出。接着，锂离子嵌入阳极活性材料例如碳颗粒中，并在 放电时自阳极活性材料中脱出。锂离子在阴极与阳极之间以这种方式 往复运动，同时传递能量，从而使电池进行充电/放电。然而，锂二 次电池的品质会因重复的充放电循环过程中阳极的劣化而下降。而 且，电池暴露在高温情况下时，会由于电池中产生气体，造成其稳定 性变差。为解决上述问题，EU 683537以及JP 1996-45545提出 一种通过利 用碳酸亚乙烯酯(以下也称作VC)在阳极上形成SEI薄膜来减少阳极劣 化的方法。然而，由VC形成的SEI薄膜显示出相对较高的电阻，且暴 露于高温下时容易分解产生气体如二氧化碳，导致电池的稳定性变 差。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个目的在于，考察引入内酰胺基化合物的氮原子位置 的取代基的供电子性与内酰胺基化合物的还原/氧化电位之间的相互 关系。本专利技术的另一目的在于，考察二次电池因引入内酰胺基电解质添 加剂的氮原子位置的取代基的供电子性而表现出的不同特性，从而提 供能改善二次电池寿命、稳定性以及高温特性的电解质。技术方案本专利技术提供一种二次电池的电解质，其包含一种电解质盐以及一 种电解质溶剂，该电解质还包含一种在其氮原子位置被一种吸电子基 团取代的内酰胺基化合物。本专利技术亦提供一种包含该电解质的二次电 池。此外，本专利技术提供一种在其表面部分地或全部地形成有固态电解 质界面薄膜的电极，该固态电解质界面薄膜包含一种在其氮原子位置 被一种吸电子基团取代的内酰胺基化合物的还原形态。本专利技术亦提供 一种包含该电极的二次电池。再者，本专利技术提供一种电解质的添加剂，其由一种可在二次电池 的阳极被还原形成一种固态电解质界面薄膜的内酰胺基化合物构成， 该内酰胺基化合物在其氮原子位置被一种吸电子基团取代，且具有增 加的还原电位。除了上述之外，本专利技术提供一种通过改变引入内酰胺基化合物的 氮原子位置的取代基的供电子性而控制该内酰胺基化合物的还原电 位或氧化电位的方法。附图说明图示结合下述详细说明，本专利技术前述及其它目的、特征及优点将更为明确，其中图l是实施例l、实施例2与比较例1-4的二次电池的DSC (差示扫 描量热仪)分析结果的示意图，这些电池所包含的电解质中各含有一 种内酰胺基添加剂，且这些添加剂带有引入其氮原子位置的具有不同 供电子性的取代基。具体实施方式 接下来，将更详细地解释本专利技术。在锂二次电池中，初始充电循环期间阳极活化材料会与电解质溶剂在阳极表面上反应，形成固态电解质界面(以下也称作SEI)薄膜。 上述所形成的SEI薄膜能用来防止电解质在阳极表面分解，且能用来 阻止电解质溶剂共嵌入阳极活性材料，从而防止阳极结构的坍塌。然 而，由常规电解质溶剂(如碳酸酯基有机溶剂)形成的SEI薄膜，其 强度差、多孔而且粗糙，因而容易由于在重复的充电/放电循环过程 中升高的电化学能与热能而分解。因此，副反应可能会在由于SEI薄 膜分解而暴露出的阳极表面和其周围的电解质间持续不断地发生。 故，电池中的锂离子会在重复的充电/放电循环过程中不断地消耗掉， 而导致电池的容量特性与循环寿命特性降低。此外，由于SEI薄膜在 高温下会加速分解，因此电池表现出差的高温特性。同时，已知内酰胺基化合物用作电解质添加剂时，在室温时能提 高电池的品质。然而，由于内酰胺基化合物通常具有低氧化电位，因 此其在重复的充电/放电循环期间，很容易由于在电池阴极处的氧化 而分解。此外，像内酰胺基化合物的这种氧化分解是不可逆的，而且 在高温下更为剧烈，以至于在利用内酰胺基化合物作为电解质添加剂 时，会造成电池的稳定性以及高温特性变差的问题。为了解决此问题， 进行了多种尝试，如利用甲基或乙烯基基团取代内酰胺基化合物，或 者改变内酰胺环的碳原子数。尽管作出了这些尝试，仍然无法解决电 池的稳定性以及高温特性变差的相关问题。在这些情况中，本专利技术的专利技术人认为内酰胺环中氮原子的电子密 度，是影响内酰胺基化合物还原/氧化电位的重要因素。因此，本发 明的专利技术人研究通过改变引入内酰胺环中氮原子位置的取代基的供 电子性，而升高或降低氮原子的电子密度，以控制内酰胺基化合物的 还原/氧化电位。当一种内酰胺基化合物被吸电子基团(以下也称作EWG)取代，以 降低氮原子的电子密度时，该内酰胺基化合物可更容易从外界接受电 子，但向外界供给电子的难度增加。因此，具有EWG取代基的内酰胺 基化合物表现出还原/氧化电位增加的特性。相反地，当一种内酰胺 基化合物在其氮原子位置以一种供电子基团(以下也称作EDG)取代 时，该内酰胺基化合物表现出还原/氧化电位下降的特性(见下表1)。 此处，还原/氧化电位是基于Li7Li电位的电位，而且在全电池中， 当引入内酰胺基化合物的氮原子位置的取代基的供电子性变化时，内 酰胺基化合物的还原电位与上述反向变化。此外，根据本专利技术专利技术人的考察，二次电池的品质取决于引入内 酰胺基添加剂的氮原子位置的取代基的供电子性。与氮原子位置未被取代或以EDG取代的内酰胺基化合物相比，氮 原子位置被EWG取代的内酰胺基化合物具有较高的还原电位。因此， 当用作二次电池的电解质添加剂时，在其氮原子位置以EWG取代的内 酰胺基化合物更容易还原，亦能更容易地在第一次充电循环期间在阳 极表面形成SEI薄膜，甚至在原来的SEI薄膜因重复充电/放电循环 而分解时，能容易地重新产生新的SEI薄膜。因此，氮原子位置以 EWG取代的内酰胺基添加剂，能将因可逆反应锂量的降低所造成的电 池容量的下降程度减到最小。此外，氮原子位置以EWG取代的内酰胺 基添加剂，能于阳极表面形成稳固且致密的SEI薄膜，以防止因为阳 极劣化造成的电池品质下降。最终能改善电池的寿命、高温特性以及 稳定性(见下表2)。同时，氮原子位置未被取代或以EDG取代的内酰胺基化合物用作 电解质添加剂时，会因为此种化合物的低氧化电位，而加速此种化合 物在阴极的氧化分解，结果造成电池的总体品质下降。相反地，由于 EWG的吸电子性，氮原子位置以EWG取代的内酰胺基化合物相比氮原 子位置未被取代或以EDG取代的内酰胺基化合物，具有更高的氧化电 位。因此，使用以EWG取代的内酰胺基化合物作为电解质添加剂时， 内酰胺基化合物在阴极的氧化分解减少，使得电池的寿命、稳定性以 及高温特性得以改善(见表1及表2)。因此，本专利技术的一个特征在于使用一种在其氮原子位置以EWG取 代并具有相对较高的还原/氧化电位的内酰胺基化合物作为电解质添 加剂。藉此特点，可在阳极表面形成坚固且致密的SEI薄膜，可将内 酰胺基添加剂在阴极处的不可逆氧化分解减到最少，并可使电池的寿 命、稳定性以及高温特性获得改善。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二次电池的电解质，包含一种电解质盐以及一种电解质溶剂，该电解质还包含一种内酰胺基化合物，该内酰胺基化合物在其氮原子位置被一种吸电子基团（ＥＷＧ）取代。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹琇珍，曹正柱，李镐春，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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