可再充电锂电池制造技术

本发明专利技术涉及一种可再充电锂电池，所述可再充电锂电池包括：包含非碳类负极活性材料的负极；包含可逆地嵌入和解嵌锂离子的正极活性材料的正极；以及包含非水有机溶剂、包括ＬｉＰＦ↓［６］的锂盐、由右述通式１表示的第一添加剂和第二添加剂ＬｉＢ（Ｃ↓［２］Ｏ↓［４］）↓［２］的电解液，其中非水有机溶剂包含有相对其总体积占２０体积％或者更低的碳酸亚乙酯。所述电解液具有３．０２ｃＰ或者更低的粘度。所述化学通式１如上所示，其中，Ｒ↓［１］和Ｒ↓［２］独立地选自由氢、卤素、氰基（ＣＮ）、硝基（ＮＯ↓［２］）以及Ｃ１～Ｃ５的氟烷基构成的组，并且Ｒ↓［１］和Ｒ↓［２］至少之一选自由卤素、氰基（ＣＮ）、硝基（ＮＯ↓［２］）以及Ｃ１～Ｃ５的氟烷基构成的组。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的各方面涉及一种可再充电锂电池，更具体地，本专利技术的各方面涉及循环寿命优异的可再充电锂电池。
技术介绍
因为已知包括非水电解液的锂二次电池能够产生高电压，并且具有高能量密度和良好的储存特性、以及在低温下的操作性良好，所以锂二次电池被广泛用于便携式个人电子设备。相应地，已继续开发高容量电池而用作电子设备的电源。 为了提供高容量电池，已经开发如Si、Sn和Al等金属材料作为新材料来替代碳类负极活性材料。然而，与包括碳类负极的锂电池相比，包括非碳类负极的可再充电锂电池通常具有改善的容量，但通常体现较差的循环寿命。例如，将这些金属材料用作负极活性材料的高容量电池还未被商业化，这是因为在充电-放电循环期间，Si、Sn、Al等金属容易与锂形成合金并经受体积膨胀和收缩而导致粉化。由此，可能会恶化电池的循环寿命。 因此，已提出将非晶态合金用作负极活性材料以改善循环寿命特性。非晶态Si氧化物合金材料与结晶态合金材料相比，具有相对较高的初始容量保持率，但在反复充电和放电循环后，其容量保持率可能会急剧降低。 另外，韩国专利公开No.2006-41828中公开了包括诸如4-氟亚乙基碳酸酯的含卤碳酸酯的电解液，该电解液改善了包括非碳类负极的电池的循环寿命特性，但改善有限。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种具有优异的循环寿命特性的可再充电锂电池。 根据本专利技术的实施方式，可再充电锂电池包括包含非碳类负极活性材料的负极；包含可逆地嵌入和解嵌锂离子的正极活性材料的正极；以及包含非水有机溶剂、包括LiPF6的锂盐以及添加剂的电解液，其中所述非水有机溶剂包含有相对其总体积占20体积％或者更低的碳酸亚乙酯，所述添加剂包括由以下通式1表示的第一添加剂和包含LiB(C2O4)2的第二添加剂。所述电解液具有3.02cP或者更低的粘度。 在上述通式1中，R1和R2独立地选自由氢、卤素、氰基(CN)、硝基(NO2)以及C1～C5的氟烷基构成的组，并且R1和R2至少之一选自由卤素、氰基(CN)、硝基(NO2)以及C1～C5的氟烷基构成的组。 在非碳类负极和电解液的界面上的稳定的钝化膜改善了可再充电锂电池的循环寿命特性。 在以下的说明书中将会部分地阐述本专利技术的其它方面和/或优点，部分从说明书中是显而易见的，或者可以通过本专利技术的实践而了解。 附图说明 结合附图，从以下实施方式的描述中，本专利技术的这些和/或其它方面和优点会变得显而易见并更容易理解。 图1为根据本专利技术的一个实施方式的可再充电锂电池的示意图； 图2为表示根据实施例1和对比例1～3的可再充电锂电池的容量保持率； 图3A为表示位于根据实施例1的负极表面上的钝化膜的扫描电子显微镜(SEM)图像； 图3B为表示位于根据对比例1的负极表面上的钝化膜的扫描电子显微镜(SEM)图像。 具体实施例方式 现在将详细描述本专利技术的实施方式，其实施例被例示在附图中，其中，相同的附图标记在全文中指代相同的元件。为了说明本专利技术，下面参考附图对实施方式进行描述。 根据本专利技术的一个实施方式，该电解液包含非水有机溶剂、包括LiPF6的锂盐、由以下通式1表示的第一添加剂和第二添加剂LiB(C2O4)2，其中非水有机溶剂包含有相对其总体积占20体积％或者更低的碳酸亚乙酯。所述电解液具有3.02cP或者更低的粘度。 在上述通式1中，R1和R2独立地选自由氢、卤素、氰基(CN)、硝基(NO2)以及C1～C5的氟烷基构成的组，并且R1和R2至少之一选自由卤素、氰基(CN)、硝基(NO2)以及C1～C5的氟烷基构成的组。 根据本专利技术的另一个实施方式，该可再充电锂电池包括非碳类负极活性材料和上述的电解液。 以下，更详细地描述电解液的构成组分，包括非水有机溶剂、锂盐、第一添加剂和第二添加剂。 锂盐在电池内供应锂离子，进行可再充电电池的基本操作并改善锂离子在正极和负极之间的传输。对于锂盐，可以使用任何用于可再充电电池的锂盐，例如LiPF6。 LiPF6可以在1.15～2.5M的浓度下使用。根据一个实施方式，LiPF6可以在1.3～2.0M的浓度下使用。当LiPF6在低于1.15M的浓度下使用时，由于锂离子不足，可能会降低锂离子传输速度。另一方面，如果LiPF6在高于2.5M的浓度下使用，可能会急剧增加界面电阻。 第一添加剂改善了可再充电锂电池的安全性，由以下通式1表示 其中，R1和R2独立地选自由氢、卤素、氰基(CN)、硝基(NO2)以及C1～C5的氟烷基构成的组，并且R1和R2至少之一选自由卤素、氰基(CN)、硝基(NO2)以及C1～C5的氟烷基构成的组。 第一添加剂的实例包括从氟代亚乙基碳酸酯、二氟代亚乙基碳酸酯、氯代亚乙基碳酸酯、二氯代亚乙基碳酸酯、溴代亚乙基碳酸酯、二溴代亚乙基碳酸酯、硝基亚乙基碳酸酯、氰基亚乙基碳酸酯及其组合构成的组中选择之一。作为特定、非限制性实例，第一添加剂可以为氟代亚乙基碳酸酯。 相对于100重量份的电解液，包含0.1～10重量份第一添加剂。作为非限制性实例，相对于100重量份的电解液，包含1～8重量份第一添加剂。当第一添加剂的含量低于0.1重量份时，在活性材料表面上发生的电解液分解反应可能不会被充分抑制，而且分解产物可能会降低电池的循环寿命特性。当第一添加剂的含量高于10重量份时，可能会减少从电解液输送给活性材料内部的锂离子。 第二添加剂LiB(C2O4)2改善了电池的循环寿命特性。作为非限制性实例，相对于100重量份的电解液，可以包含0.1～5重量份第二添加剂，或者优选0.2～3重量份。当第二添加剂的含量低于0.1重量份时，可能不会充分地改善循环寿命特性，而当第二添加剂的含量高于5重量份时，可能会增加电解液粘度。 非水有机溶剂充当用于传输离子的介质，该离子参加电池的电化学反应。 相对于非水有机溶剂的总体积，非水有机溶剂所包含的碳酸亚乙酯占20体积％或者更低。根据一个实施方式，碳酸亚乙酯的含量为5～20体积％。当碳酸亚乙酯的含量高于20体积％时，由于增加的粘度可能会恶化循环寿命特性。当碳酸亚乙酯在5体积％或者更高的含量使用时，由于在负极表面上形成的钝化膜可以改善电池的循环寿命特性。 作为非限制性实例，非水有机溶剂可以包括醚类、碳酸酯类、酯类、酮类、醇类或者非质子溶剂的至少一种，以及碳酸亚乙酯。非水有机溶剂可以单独或者以混合物的形式使用。当以混合物的形式使用有机溶剂时，可以根据所需的电池性能来控制混合比。 醚类溶剂的具体实例包括从二甲氧基乙烷(DME)、双(2-甲氧基乙基)醚(DGM)、三甘醇二甲醚(TriGM)、四甘醇二甲醚(TetGM)、聚乙二醇二甲醚(PEGDME)、丙二醇二甲醚(PGDME)、二氧戊环及其组合构成的组中选择的至少一种。 碳酸酯类溶剂的实例包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲基丙酯(MPC)、碳酸乙基丙酯(EPC)、碳酸甲基乙酯(MEC)、碳酸乙基甲酯(EMC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)等。(因为在非水有机溶剂中单独指定了碳酸亚乙酯的含量，所以从其他的碳酸酯类溶剂的列表中省略了碳酸亚乙酯。) 酯类溶剂的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可再充电锂电池，包括：　负极，包含非碳类负极活性材料；　正极，包含可逆地嵌入和解嵌锂离子的正极活性材料；和　电解液，包含非水有机溶剂、包括ＬｉＰＦ↓［６］的锂盐、由以下通式１表示的第一添加剂和第二添加剂ＬｉＢ（Ｃ↓［２］Ｏ↓［４］）↓［２］，所述非水有机溶剂包含有相对其总体积占２０体积％或者更低的碳酸亚乙酯，其中所述电解液具有３．０２ｃＰ或者更低的粘度，　［化学通式１］　＊＊＊　其中，在上述通式１中，Ｒ↓［１］和Ｒ↓［２］独立地选自由氢、卤素、氰基（ＣＮ）、硝基（ＮＯ↓［２］）以及Ｃ１～Ｃ５的氟烷基构成的组，并且Ｒ↓［１］和Ｒ↓［２］至少之一选自由卤素、氰基（ＣＮ）、硝基（ＮＯ↓［２］）以及Ｃ１～Ｃ５的氟烷基构成的组。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李斗庆，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]