锂二次电池用非水电解液及包含其的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用非水电解液及包含其的锂二次电池。具体地，所述锂二次电池用非水电解质包含锂盐、有机溶剂和由式1表示的化合物，以形成稳固的SEI膜，从而改善电池的性能。的性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池用非水电解液及包含其的锂二次电池


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年10月12日提交的韩国专利申请10
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2021
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0135188号和2022年10月5日提交的10
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2022
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0127418号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

[0003][0004]本专利技术涉及一种锂二次电池用非水电解液，其包含可以形成稳固的SEI膜的添加剂，以及通过包含其而能够抑制初始电阻的增加并改善输出特性的锂二次电池。

技术介绍

[0005]随着近年来信息社会的发展，个人IT设备和计算机网络得到发展，整个社会对电能的依赖性也随之增加，因此需要开发有效储存和利用电能的技术。
[0006]二次电池是已开发的技术中最适合各种应用的技术，在二次电池中，可以小型化以适用于个人IT设备并具有最高能量密度的锂离子电池成为关注的焦点。
[0007]锂离子电池由包含含锂的过渡金属氧化物的正极、包含能够存储锂的碳类材料(例如石墨)的负极、作为用于传输锂离子的介质的电解液以及隔膜构成。为了改善电池的电化学特性，适当地选择这些组分至关重要。
[0008]另一方面，当锂二次电池在高温条件下运行时，PF6‑
阴离子可以从电解液中包含的锂盐(例如LiPF6)热分解出以产生路易斯酸(例如PF5)，其与水分反应生成HF。诸如PF5和HF等材料不仅可以破坏在电极表面上形成的膜，还可以引起有机溶剂的分解。因此，电极的暴露表面和电解液之间的副反应导致过渡金属离子从正极中洗脱出来。因此，随着正极的过渡金属离子被洗脱出来，正极的晶格结构变得不稳定，从而导致正极中产生活性氧。这进一步促进了电解质溶剂的分解，从而加速了气体的产生。此外，当洗脱出的过渡金属离子通过电解液移动到负极，然后电沉积在负极表面时，由于固体电解质界面(SEI)膜的破坏和再生反应造成了额外的锂离子消耗，并导致电阻增加和容量劣化。
[0009]因此，目前正在进行各种研究，以开发一种即使在高温条件下也保持SEI膜的钝化能力从而实现优异性能的二次电池。

技术实现思路

[0010]技术问题
[0011]为了解决上述问题，本专利技术旨在提供一种包含能够提供SEI增强效果的添加剂的锂二次电池用非水电解液，以及通过包含该电解液而使得输出特性得以改善且电池电阻增加受到抑制的锂二次电池。
[0012]技术方案
[0013]根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种锂二次电池用非水电解液，其包含锂盐、非水有机溶剂和由下式1表示的化合物。
[0014][式1][0015][0016]在上式1中，
[0017]R1和R2各自独立地为具有1至10个碳原子的亚烷基，R3是取代有一个或多个氟的具有1至20个碳原子的烷基。
[0018]根据本专利技术的另一方面，提供了一种锂二次电池，其包括：包含正极活性材料的正极、包含负极活性材料的负极、设置在负极和正极之间的隔膜；以及本专利技术的锂二次电池用非水电解液。
[0019]有益效果
[0020]由于本专利技术的锂二次电池用非水性电解质中包含的由式1表示的化合物在结构中包含炔丙基(
‑
C≡C
‑
)和取代有一种或多种氟元素的碳氟官能团，因此其可以先于有机溶剂被还原，在电极表面形成包含碳氟组分的低电阻SEI膜，从而抑制非水性电解液额外的还原分解。
[0021]因此，当包含这种锂二次电池用非水电解液时，可以防止负极的自放电反应，并且抑制初始电阻的增加，从而可以实现在室温和低温下都具有改善的输出特性的锂二次电池。
具体实施方式
[0022]首先，在对本专利技术进行描述之前，应当理解的是，说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应被解释为常用词典中定义的含义，并且应当进一步理解的是，基于专利技术人可以适当地定义词语或术语的含义以最佳地解释本专利技术的原则，词语或术语应被解释为具有与其在相关技术背景和本专利技术的技术思想的含义一致的含义。同时，本文中使用的术语仅用于描述示例性实施方式，并不旨在限制本专利技术。除非上下文明确指出，否则单数形式也包括复数形式。应当理解的是，本文使用的术语例如“包括”、“包含”或“具有”，旨在体现所述特征、数字、步骤、要素或其组合，并不排除存在或添加其他特征、数字、步骤、要素或其组合。
[0023]在本说明书中，除非另有明确说明，否则表述“％”表示重量％。
[0024]在描述本专利技术之前，说明书中“a至b个碳原子”的表述中“a”和“b”分别表示特定官能团中包含的碳原子数。即官能团可以包括“a”至“b”个碳原子。
[0025]另外，除非在说明书中另有定义，否则表述“取代”是指至少有一个与碳结合的氢被氢以外的元素(如，具有1至5个碳原子的烷基或氟元素)取代。
[0026]下文中，将更详细地描述本专利技术。
[0027]通常，就锂二次电池而言，可以在初始充放电期间非水电解液分解的同时，在负极和正极的表面形成具有钝化能力的膜，以确保高温存储特性。然而，该膜由于广泛用于锂离子电池的锂盐(LIPF6等)的热分解产生的路易斯酸材料(例如HF和PF5)而劣化。也就是说，当因为路易斯酸材料的攻击使得过渡金属元素从正极中洗脱时，由于表面结构的变化，电极的表面电阻会增加，并且随着作为氧化还原中心的金属元素的流失，理论容量也会降低，因此表达容量可能会下降。此外，这样洗脱出的过渡金属离子不仅会电沉积在强还原电位范
围内发生反应以消耗电子的负极上，在电沉积期间还会破坏膜，使得负极表面露出，从而引起额外的电解质分解反应。因此，负极电阻和不可逆容量增加，从而导致电芯输出特性的持续劣化。
[0028]因此，为了形成稳定的膜，本专利技术旨在提供一种锂二次电池用非水电解液以及包含该电解液的锂二次电池，通过包含在分子结构中含有炔丙基(
‑
C≡C
‑
)、取代有一个或多个氟的碳氟官能团的化合物作为添加剂，该电解液能够形成低电阻的SEI膜。
[0029]锂二次电池用非水电解液
[0030]本专利技术提供了一种锂二次电池用非水电解液，其包含锂盐、非水有机溶剂和由下式1表示的化合物。
[0031][式1][0032][0033]在式1中，
[0034]R1和R2各自独立地为具有1至10个碳原子的亚烷基，R3是取代有一个或多个氟的具有1至20个碳原子的烷基。
[0035](1)锂盐
[0036]首先，将如下描述锂盐。
[0037]在本专利技术的实施方式的锂二次电池用非水电解液中，作为锂盐，可以使用任何通常用于锂二次电池的电解液的锂盐而没有限制，例如，锂盐可以包括Li
+
作为阳离子，以及选自由以下组成的组中的至少一种作为阴离子：F
‑
、Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
、NO3‑
、N本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种锂二次电池用非水电解液，所述非水电解液包含：锂盐，非水有机溶剂，和由式1表示的化合物：[式1]其中，在式1中，R1和R2各自独立地为具有1至10个碳原子的亚烷基，且R3是取代有一个或多个氟的具有1至20个碳原子的烷基。2.如权利要求1所述的锂二次电池用非水电解液，其中，在式1中，R1和R2各自独立地为具有1至5个碳原子的亚烷基，R3是取代有一个或多个氟的具有3至20个碳原子的烷基。3.如权利要求1所述的锂二次电池用非水电解液，其中，在式1中，R1和R2各自独立地为具有1至3个碳原子的亚烷基，R3是取代有一个或多个氟的具有3至15个碳原子的烷基。4.如权利要求1所述的锂二次电池用非水电解液，其中，在所述由式1表示的化合物中，R3是取代有一个或多个氟的具有3至10个碳原子的烷基。5.如权利要求1所述的锂二次电池用非水电解液，其中，所述由式1表示的化合物可以是由以下式1a至式1c表示的化合物中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩俊赫，安庆昊，申元景，李哲行，李沅泰，池守贤，吴永豪，郑裕暻，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：