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，其包括含有锂盐、有机溶剂、由式1表示的第一添加剂和由式2表示的第二添加剂的非水性电解质溶液、包含磷酸铁锂类复合氧化物的正极、包括负极活性材料的负极、以及介于正极和负极之间的隔膜，其中基于非水性电解质溶液的总重量，第一添加剂的量和第二添加剂的量各自为0.1重量％至5重量％。量％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池


[0001]本申请要求于2020年11月13日提交的韩国专利申请第10
‑
2020
‑
0151754号的优先权，其公开内容通过引用整体上并入本文。
[0002]本专利技术涉及锂二次电池，并且更具体地涉及通过增强电极上膜的稳定性而具有改善的高温性能的锂二次电池。

技术介绍

[0003]锂二次电池通常通过下述步骤来制造：在正极和负极之间插入隔膜，所述正极包括由含有锂的过渡金属氧化物组成的正极活性材料，所述负极包括能够存储锂离子的负极活性材料，从而提供电极组件，将所述电极组件插入电池壳中，向其注入作为用于转移锂离子的介质的非水性电解质溶液，然后密封所述电池壳。
[0004]锂二次电池可以小型化，并且具有高能量密度和工作电压，从而应用于各种领域，包括移动设备、电子产品、电动车辆等。随着锂二次电池的应用领域变得多种多样，锂二次电池的所需物理特性条件也增加，并且特别地，需要开发即使在高温条件下也可以稳定地驱动的锂二次电池。
[0005]在高温下，PF6‑
阴离子从包括在电解质溶液中的锂盐(例如LiPF6)热分解得到以生成路易斯酸例如PF5，并且所生成的路易斯酸与水分反应以生成HF。由于分解产物(例如PF5和HF)、根据充电
‑
放电的正极的不稳定的结构变化等，正极材料的过渡金属可以溶出到电解质溶液中，并且特别地，当包括磷酸铁锂(LFP)正极时，由于铁的溶出引起的电解质分解以及电池性能的降低加剧，因此需要进行改进。

技术实现思路

[0006]技术问题
[0007]本专利技术的一个方面是解决由于铁在包括如上所述的LFP正极的电池中的溶出而引起的电解质分解的问题，并且最终提供具有改善的初始电阻和耐久性的锂二次电池。
[0008]技术方案
[0009]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：含有锂盐、有机溶剂、由下式1表示的第一添加剂和由下式2表示的第二添加剂的非水性电解质溶液；包含5磷酸铁锂类复合氧化物的正极；包含负极活性材料的负极；和介于所述正极与所述负极之间的隔膜；其中，基于所述非水性电解质溶液的总重量，所述第一添加剂的量和所述第二添加剂的量各自为0.1重量％至5重量％。
[0010][式1][0011][0012]在上式1中，
[0013]R1和R2彼此相同或不同，并且各自独立地是具有取代基或不具有取代基的C1‑
C
10
烷基、具有取代基或不具有取代基的C3‑
C
15
环烷基、或具有取代基或不具有取代基的C6‑
C
30
芳基。
[0014][式2][0015][0016]在上式2中，
[0017]Cy1是具有取代基或不具有取代基的C2‑
C
30
杂环基，且
[0018]L1是直接键合，或具有取代基或不具有取代基的C1‑
C
10
亚烷基。
[0019]有益效果
[0020]本专利技术使用包括特定添加剂组合的电解质溶液和LFP类正极活性材料，因此可以实施在表现出低初始电阻的同时具有优异耐久性的锂二次电池。
具体实施方式
[0021]在下文中，将更详细地描述本专利技术。
[0022]在本公开中，术语“具有取代基或不具有取代基”意指不具有取代基或取代有一个或多个选自以下的取代基：氘、卤素基团、羟基、氨基、硫醇基、硝基、腈基、甲硅烷基、直链或支链C1‑
C
10
烷基、或直链或支链C1‑
C
10
烷氧基，或不具有任何取代基。
[0023]在本公开中，亚烷基是指具有两个键合位置的烷烃，即，二价不饱和烃基。除了这些是二价基团之外，可应用烷基的描述。
[0024]通常，LiPF6是广泛用于锂二次电池中的锂盐，其因高温或水分所致形成分解产物，例如氟化氢(HF)和PF5。这种分解产物具有酸的性质，并且使电极的膜或表面劣化。
[0025]例如，分解产物容易地使构成正极的过渡金属溶出到电解质溶液中，并且溶出的过渡金属离子通过电解质溶液移动到负极，然后电沉积在形成于负极上的固体电解质界面(SEI)膜上，从而引起另外的电解质分解反应。
[0026]这样的一系列反应减少了电池中的可用锂离子的量，这导致电池容量的劣化，并且还导致额外的电解质溶液分解反应，这导致电阻的增加，因此电池的寿命和高温性能可能劣化。
[0027]因此，本专利技术人已经确认，可以通过包括由下式1表示的第一添加剂和包括由下式2表示的第二添加剂来改善包括磷酸铁锂(LFP)类正极的电池的初始电阻性质和耐久性，所述第一添加剂能够通过吸附水分来抑制另外的路易斯酸(HF)的形成，所述第二添加剂能够通过去除分解产物(例如PF5)和从正极溶出的金属离子来形成腈类和聚合物组分的稳固SEI膜。
[0028]具体地，本专利技术人已经发现，可以通过第一添加剂来改善初始容量保持率，并且通过第二添加剂来改善长期寿命，并且作为两种添加剂的协同效应，当通过第二添加剂形成SEI膜时，第一添加剂通过水分控制减少作为存在于电极表面上的盐的分解产物的LiF组分，因此可以形成相对富含有机物的膜以获得进一步降低电阻的效果。
[0029]本专利技术的锂二次电池包括：含有锂盐、有机溶剂、由下式1表示的第一添加剂和由下式2表示的第二添加剂的非水性电解质溶液；包含磷酸铁锂类复合氧化物的正极；包含负极活性材料的负极；和介于所述正极与所述负极之间的隔膜，并且各组分的描述如下。
[0030](1)非水性电解质溶液
[0031]本专利技术的非水性电解质溶液包括锂盐、有机溶剂、第一添加剂和第二添加剂。
[0032](a)锂盐
[0033]锂盐可以包括Li
+
作为阳离子，并且可以包括选自以下中的任一种作为阴离子：F
‑
、Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
、NO3‑
、N(CN)2‑
、ClO4‑
、B
10
Cl
10
‑
、AlCl4‑
、AlO4‑
、PF6‑
、CF3SO3‑
、CH3CO2‑
、CF3CO2‑
、AsF6‑
、SbF6‑
、CH3SO3‑
、(CF3CF2SO2)2N
‑
、(CF3SO2)2N
‑
、(FSO2)2N
‑
、BF2C2O4CHF
‑
、PF4C2O4‑
、PF2C4O8‑
、PO2F2‑
、(CF3)2PF4‑
、(CF3)3PF3‑
、(CF3)4PF2‑
、(CF3)5PF
‑
、(CF3)6P
‑
、C4F9SO3‑
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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，其包括：非水性电解质溶液，所述非水性电解质溶液含有锂盐、有机溶剂、由下式1表示的第一添加剂和由下式2表示的第二添加剂；正极，所述正极包含磷酸铁锂类复合氧化物；负极，所述负极包含负极活性材料；和隔膜，所述隔膜介于所述正极与所述负极之间；其中，基于所述非水性电解质溶液的总重量，所述第一添加剂的量和所述第二添加剂的量各自为0.1重量％至5重量％；[式1]其中，在上式1中，R1和R2彼此相同或不同，并且各自独立地是具有取代基或不具有取代基的C1‑
C
10
烷基、具有取代基或不具有取代基的C3‑
C
15
环烷基、或具有取代基或不具有取代基的C6‑
C
30
芳基，和[式2]其中，在上式2中，Cy1是具有取代基或不具有取代基的C2‑
C
30
杂环基，和L1是直接键合，或具有取代基或不具有取代基的C1‑
C
10
亚烷基。2.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，R1和R2彼此相同或不同，并且各自独立地为具有取代基或不具有取代基的C3‑
C
15
环烷基。3.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，上式2的Cy1是含氮杂环基，L1由
‑
(CH2)
n
‑
表示，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：安俞贺，黄丞彗，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：