本发明专利技术提供一种用于电化学装置的电解液及其电化学装置，所述电解液含有新颖添加剂，该添加剂为化学式（Ｉ）所示的化合物：其中，Ｒ１与Ｒ２各自独立为氢、甲基、乙基或卤素，ｎ与ｍ各自独立为１，２或３。该添加剂可保护电池中负极碳材的表面，抑制崩解现象的发生，提高电池的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于一种用于电化学装置的电解液及其电化学装置，特别是关于一种有 助于抑制电池材料崩解的电解液及具有该电解液的电化学装置。
技术介绍
近年来，对于储存能量科技的研究日见增长。电池已被广泛地应用于例如行动电 话、摄录象机、笔记型电脑等，相关人员对此已投入不少研究。其中，二次电池(secondary battery)更引发广大的兴趣。对于二次电池的主要研究方向为提升其能量密度(energy density)与循环寿命(cycle life)。在目前所使用的二次电池中，锂离子二次电池于1990年代被开发出来。相较于使 用水性电解质的传统电池(例如镍氢电池、镍镉电池及铅酸电池)，锂离子二次电池具有 较高的工作电压(working voltage)与能量密度，因此在二次电池中引发较多的研究。然 而，锂离子二次电池有一个缺点，就是其在重复的充放电过程中会产生质量退化。随着锂离 子二次电池的电容量的增大，这个问题会越来越严重。因此，锂离子二次电池的使用寿命有 待进一步提高，一般都以改进电解质为主要方向。锂离子二次电池的电解液多半以有机碳酸酯(carbonate)作为溶剂，依结构和特 性，其可分为两大类(一)环状碳酸酯，如碳酸乙烯酯(ethylenecarbonathEC)和碳酸丙 烯酯(propylene carbonate, PC)等，其具有较高的介电常数和黏度的特性；(二)链状碳 酸酯，如碳酸二甲酯(dimethyl carbonate, DMC)、碳酸二乙酯(diethyl carbonate, DEC) 和碳酸甲基乙基酯(ethyl methylcarbonate, EMC)等，此类成分具有较低的介电常数与黏 度的特性。理想的电解液须同时具有高介电常数和低黏度的特性，所以一般的电解液会同 时含有高介电常数的环状碳酸酯和低黏度的链状碳酸酯。但是，EC和PC分别具有以下的特性(一)EC于第一次充电过程中，会于电池的负 极表面生成良好的钝性膜，而PC、DEC、DMC与EMC皆无法生成良好的钝性膜，但是EC的熔点 高达37摄氏度，会造成电池在低温状态下的充放电效能不佳。(二)PC的熔点为-49摄氏 度，在低温下仍有良好的流动性，但PC易与锂离子产生「共迁入」(co-intercalation)而进 入碳材层状结构内部，当电位达PC的还原电位时，PC会产生还原性裂解，同时会生成气体 造成负极结构性的破坏，因此PC的含量过高往往会造成电池寿命的减少。为了解决上述问题，一般商用电解液大多会采用EC与PC的混合溶剂，避免上 述缺点，以提高电池的性能；除了调整溶剂成分的配比之外，添加剂的使用成为改善电 池寿命、电容量和低温效能最有效的方式；但常见的添加剂如碳酸乙烯基酯(vinylene carbonate)、亚硫酸烷类(sulfites)、硫酸烷类(sulfates)、磷酸酯或其衍生物化合物等， 价格上不仅较为昂贵，效果亦差强人意。对此，日本专利公开2002-158034号揭示了一种丙烯酸化合物作为锂离子二次电 池电解液的添加物。该丙烯酸添加物可抑制锂离子二次电池中气体的产生及阳极的退化。 此外，日本专利公开2003-168479公开了一种具有至少三个丙烯醛基团的丙烯酸化合物作为锂离子二次电池电解液的添加物，该化合物可经由在阳极上的还原反应产生固体电解质 界面膜(SEI膜，solid electrolyte interface layer)。SEI膜可以抑制电解液在阳极上 的分解反应，因此可以增加电池的寿命。另外，WO 2008/050971揭示了一种具有可聚合双 键的丙烯酸化合物作为锂离子二次电池电解液添加物，其亦具有形成SEI膜的效果。我们期待在现有技术的基础上开发新颖的锂离子二次电池电解液添加物，其有助 于在碳材表面形成结构稳定的SEI膜，抑制碳材的崩解，以进一步提高锂离子二次电池的 使用寿命。
技术实现思路
有鉴于现有技术的缺失，本专利技术的目的在于提供一种用于电化学装置(例如锂离 子二次电池)的电解液，通过电解液中新的添加剂成分使负极碳材表面形成结构稳定的 SEI膜以抑制崩解现象的发生，提高电池的寿命。并且，该电解液有助于减缓正极片在充放 电过程中电容量的衰减，长时间维持较佳的性能。本专利技术的另一目的在于提供使用该电解液的电化学装置。该电解液中含有新颖添 加剂，能够在负极碳材表面形成结构稳定的SEI膜以抑制崩解现象的发生，提高电池的寿 命。并且，该电解液有助于减缓正极片在充放电过程中电容量的衰减，长时间维持较佳的性 能。为达上述目的，本专利技术提供一种用于电化学装置的电解液，其包含一有机溶剂； 一电解质；以及如化学式(I)所示的化合物<formula>formula see original document page 5</formula>其中，R1与R2各自独立为氢、甲基、乙基或卤素，η与m各自独立为1、2或3。将化学式(I)所示的化合物作为电解液添加剂时可在电化学装置(例如锂离子 二次电池)的负极碳材表面形成特殊的SEI膜。此特殊的SEI膜不仅可以保护碳材结构， 且抑制多次充放电造成的崩解现象，提高电池寿命。并且，该新添加剂与传统已知添加剂 PS (propane sultone)与VC (vinylenecarbonate)比较，不仅可以提高碳材在PC电解液中 的耐受度，且添加量更少即可以达到碳材保护效果。此外，该添加剂有助于减缓正极片在充 放电过程中电容量的衰减，长时间维持较佳的性能。较佳地，本专利技术的电解液包含化学式(I-a)所示的化合物<formula>formula see original document page 6</formula>较佳地，所述化学式(I)所示的化合物含量为0. 1至10重量百分比。更佳地，所 述化学式(I)所示的化合物含量为0. 5至5重量百分比。较佳地，所述有机溶剂选自于由环状碳酸酯(cyclic carbonates)、线性碳 酸酉旨(linear carbonates)> 内酉旨(lactones)、 Bl 类(ethers)> 酉旨类(esters)> 乙月青 (acetonitrile)、内酰胺(lactams)、酮类(ketones)以及其卤素衍生物所组成的群组。较佳地，所述电解质的阳离子选自于由Li+、Na+及K+所组成的群组；所述电解 质的阴离子选自于由 PFp BFp Cr、Br\ Γ、ClOp AsFf、CH3CO2^ CF3SOp N(CF3SO2)2-及 C (CF2SO2)3-所组成的群组。本专利技术也提供一种电化学装置，其包含一阴极；一阳极；以及本专利技术的电解液。 较佳地，所述电化学装置为锂离子二次电池。本专利技术亦包含一种将化学式(I)所示的化合物用于电解液中的添加剂的用途。综上所述，本专利技术的用于电化学装置的电解液是使用新的添加剂成分。该添加 剂可在负极碳材表面形成特殊的SEI膜以抑制崩解现象的发生，提高电池的寿命，并且在 正极上具有减缓电容量衰减的效果。其相较于传统的电解液添加剂(例如PS(pr0pane sultone)或VC(Vinylene carbonate))具有更优本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于电化学装置的电解液，其包含：一有机溶剂；一电解质；以及如化学式（Ⅰ）所示的化合物＊＊＊（Ⅰ），其中，Ｒ↓［１］与Ｒ↓［２］各自独立为氢、甲基、乙基或卤素，ｎ与ｍ各自独立为１、２或３的整数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何丽贞，黄志伟，陈博正，
申请(专利权)人：聚和国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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