【技术实现步骤摘要】
本专利技术多个实施方式涉及锂电池。
技术介绍
1、锂电池被用作便携式电子设备(包括摄像机、移动电话、笔记本电脑等)的驱动电源。锂二次电池可以以高倍率再充电，并且每单位重量的能量密度是现有铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池或镍锌电池的至少三倍。
技术实现思路
1、本专利技术多个实施方式涉及锂电池，所述锂电池包括：包含阴极活性物质的阴极，包含阳极活性物质的阳极，以及在阴极和阳极之间的有机电解质溶液。阴极活性物质包括含镍层状锂过渡金属氧化物。相对于锂过渡金属氧化物中过渡金属的总摩尔数，锂过渡金属氧化物中的镍含量为约60mol％或更多。有机电解质溶液包括第一锂盐、有机溶剂和由下式1表示的基于双环硫酸酯的化合物：
2、<式1>
3、
4、其中，在式1中，a1、a2、a3和a4各自独立地为共价键、取代或未取代的c1-c5亚烷基、羰基或亚磺酰基，其中a1和a2不都是共价键，并且a3和a4不都是共价键。
5、a1、a2、a3和a4中的至少一个为未取代或取代的c1-c5亚烷基，其中取代的c1-c5亚烷基的取代基为选自下列中的至少一种：卤素取代或未取代的c1-c20烷基、卤素取代或未取代的c2-c20烯基、卤素取代或未取代的c2-c20炔基、卤素取代或未取代的c3-c20环烯基、卤素-取代或未取代的c3-c20杂环基、卤素取代或未取代的c6-c40芳基、卤素取代或未取代的c2-c40杂芳基或具有至少一个杂原子的极性官能团。
6、a1、a
7、取代的c1-c5亚烷基的取代基可包括具有至少一个杂原子的极性官能团，其中所述极性官能团是选自下列中的至少一种：-f、-cl、-br、-i、-c(＝o)or16、-or16、-oc(＝o)or16、-r15oc(＝o)or16、-c(＝o)r16、-r15c(＝o)r16、-oc(＝o)r16、-r15oc(＝o)r16、-c(＝o)-o-c(＝o)r16、-r15c(＝o)-o-c(＝o)r16、-sr16、-r15sr16、-ssr16、-r15ssr16、-s(＝o)r16、-r15s(＝o)r16、-r15c(＝s)r16、-r15c(＝s)sr16、-r15so3r16、-so3r16、-nnc(＝s)r16、-r15nnc(＝s)r16、-r15n＝c＝s、-nco、-r15-nco、-no2、-r15no2、-r15so2r16、-so2r16、其中，在上述式中，r11和r15各自独立地为卤素取代或未取代的c1-c20亚烷基、卤素取代或未取代的c2-c20亚烯基、卤素取代或未取代的c2-c20亚炔基、卤素取代或未取代的c3-c12亚环烷基、卤素取代或未取代的c6-c40亚芳基、卤素取代或未取代的c2-c40亚杂芳基、卤素取代或未取代的c7-c15烷基亚芳基或卤素取代或未取代的c7-c15亚芳烷基；并且r12、r13、r14和r16各自独立地为氢、卤素、卤素取代或未取代的c1-c20烷基、卤素取代或未取代的c2-c20烯基、卤素取代或未取代的c2-c20炔基、卤素取代或未取代的c3-c12环烷基、卤素取代或未取代的c6-c40芳基、卤素取代或未取代的c2-c40杂芳基、卤素取代或未取代的c7-c15烷基芳基、卤素取代或未取代的c7-c15三烷基甲硅烷基或卤素取代或未取代的c7-c15芳烷基，并且表示与相邻原子的结合位点。
8、基于双环硫酸酯的化合物可由式2或3表示：
9、
10、其中，在式2和3中，b1、b2、b3、b4、d1和d2各自独立地为-c(e1)(e2)-、羰基或亚磺酰基；并且e1和e2各自独立地为氢、卤素、卤素取代或未取代的c1-c20烷基、卤素取代或未取代的c2-c20烯基、卤素取代或未取代的c2-c20炔基、卤素取代或未取代的c3-c20环烯基、卤素取代或未取代的c3-c20杂环基、卤素取代或未取代的c6-c40芳基或卤素取代或未取代的c2-c40杂芳基。
11、e1和e2可各自独立地为氢、卤素、卤素取代或未取代的c1-c10烷基、卤素取代或未取代的c6-c40芳基或卤素取代或未取代的c2-c40杂芳基。
12、e1和e2可各自独立地为氢、氟(f)、氯(cl)、溴(br)、碘(i)、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、三氟甲基、四氟乙基、苯基、萘基、四氟苯基、吡咯基或吡啶基。
13、基于双环硫酸酯的化合物可由式4或式5表示：
14、
15、其中，在式4和式5中，r1、r2、r3、r4、r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27和r28各自独立地为氢、卤素、卤素取代或未取代的c1-c20烷基、卤素取代或未取代的c6-c40芳基或卤素取代或未取代的c2-c40杂芳基。
16、r1、r2、r3、r4、r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27和r28可各自独立地为氢、f、cl、br、i、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、三氟甲基、四氟乙基、苯基、萘基、四氟苯基、吡咯基或吡啶基。
17、基于双环硫酸酯的化合物可由以下式6至式17中的一个表示：
18、
19、
20、基于有机电解质溶液的总重量，基于双环硫酸酯的化合物的量可为约0.4wt％至约5wt％。
21、基于有机电解质溶液的总重量，基于双环硫酸酯的化合物的量可为约0.4wt％至约3wt％。
22、有机电解质溶液中的第一锂盐可包括选自下列中的至少一种：lipf6、libf4、lisbf6、liasf6、liclo4、licf3so3、li(cf3so2)2n、lic4f9so3、lialo2、lialcl4、lin(cxf2x+1so2)(cyf2y+1so2)(其中2≤x≤20且2≤y≤20)、licl和lii。
23、有机电解质溶液可进一步包含环状碳酸酯化合物，其中环状碳酸酯化合物选自碳酸亚乙烯酯(vc)，被选自卤素、氰基(-cn)和硝基(-no2)中的至少一个取代基所取代的vc，碳酸乙烯基亚乙酯(vec)，被选自卤素、-cn和-no2中的至少一个取代基所取代的vec，氟代碳酸亚乙酯(fec)，以及被选自卤素、-cn和-no2中的至少一个取代基所取代的fec。
24、基于有机电解质溶液的总重量，环状碳酸酯化合物的量可为约0.01wt％至约5wt％。
25、有机电解质溶液可进一步包含第二锂盐，第二锂盐与第一锂盐不同，并且由以下
26、式18至式25中的一个表示：
27、
28、
29、基于有机电解质溶液的总重量，第二锂盐的量可为约0.1wt％至约5wt％。
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1.一种锂电池，包括：
2.如权利要求1所述的锂电池，其中A1、A2、A3和A4中的至少一个为未取代或取代的C1-C5亚烷基，其中所述取代的C1-C5亚烷基的取代基为选自下列中的至少一种：卤素取代或未取代的C1-C20烷基、卤素取代或未取代的C2-C20烯基、卤素取代或未取代的C2-C20炔基、卤素取代或未取代的C3-C20环烯基、卤素-取代或未取代的C3-C20杂环基、卤素取代或未取代的C6-C40芳基、卤素取代或未取代的C2-C40杂芳基或具有至少一个杂原子的极性官能团。
3.如权利要求1所述的锂电池，其中A1、A2、A3和A4中的至少一个为未取代或取代的C1-C5亚烷基，其中所述取代的C1-C5亚烷基的取代基为卤素、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、三氟甲基、四氟乙基、苯基、萘基、四氟苯基、吡咯基或吡啶基。
4.如权利要求2所述的锂电池，其中所述取代的C1-C5亚烷基的所述取代基包括所述具有至少一个杂原子的极性官能团，其中所述极性官能团为选自下列中的至少一种：-F、-Cl、-Br、-I、-C(＝O)OR16、-OR16、-OC(＝O
5.如权利要求1所述的锂电池，其中所述基于双环硫酸酯的化合物由式2或式3表示：
6.如权利要求5所述的锂电池，其中E1和E2各自独立地为氢、卤素、卤素取代或未取代的C1-C10烷基、卤素取代或未取代的C6-C40芳基或卤素取代或未取代的C2-C40杂芳基。
7.如权利要求5所述的锂电池，其中E1和E2各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、三氟甲基、四氟乙基、苯基、萘基、四氟苯基、吡咯基或吡啶基。
8.如权利要求1所述的锂电池，其中所述基于双环硫酸酯的化合物由式4或式5表示：
9.如权利要求8所述的锂电池，其中R1、R2、R3、R4、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27和R28各自独立地为氢、F、Cl、Br、I、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、三氟甲基、四氟乙基、苯基、萘基、四氟苯基、吡咯基或吡啶基。
10.如权利要求1所述的锂电池，其中所述基于双环硫酸酯的化合物由以下式6至式17中的一个表示：
11.如权利要求1所述的锂电池，其中基于所述有机电解质溶液的总重量，所述基于双环硫酸酯的化合物的量为大于0.5wt％至3wt％。
12.如权利要求1所述的锂电池，其中所述有机电解质溶液中的所述第一锂盐包括选自下列中的至少一种：LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、LiC4F9SO3、LiAlO2、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(其中2≤x≤20且2≤y≤20)、LiCl和LiI。
13.如权利要求1所述的锂电池，其中所述有机电解质溶液进一步包含环状碳酸酯化合物，其中所述环状碳酸酯化合物选自碳酸亚乙烯酯，被选自卤素、氰基和硝基中的至少一个取代基所取代的碳酸亚乙烯酯，碳酸乙烯基亚乙酯，被选自卤素、氰基和硝基中的至少一个取代基所取代的碳酸乙烯基亚乙酯，氟代碳酸亚乙酯，以及被选自卤素、氰基和硝基中的至少一个取代基所取代的氟代碳酸亚乙酯。
14.如权利要求13所述的锂电池，其中，基于所述有机电解质溶液的总重量，所述环状碳酸酯化合物的量为0.01wt％至5wt％。
15.如权利要求1所述的锂电池，其中所述有机电解质溶液进一步包含第二锂盐，所述第二锂盐与所述第一锂盐不同，并且由以下式18至式25中的一个表示：
16.如权利要求15所述的锂电池，其中，基于所述有机电解质溶液的总重量，所述第二锂盐的量为0.1wt％至5wt％。
17.如权利要求1所述的锂电池，其中所述锂过渡金属氧化物是由下式27或式28表示的化合物：
...【技术特征摘要】
1.一种锂电池，包括：
2.如权利要求1所述的锂电池，其中a1、a2、a3和a4中的至少一个为未取代或取代的c1-c5亚烷基，其中所述取代的c1-c5亚烷基的取代基为选自下列中的至少一种：卤素取代或未取代的c1-c20烷基、卤素取代或未取代的c2-c20烯基、卤素取代或未取代的c2-c20炔基、卤素取代或未取代的c3-c20环烯基、卤素-取代或未取代的c3-c20杂环基、卤素取代或未取代的c6-c40芳基、卤素取代或未取代的c2-c40杂芳基或具有至少一个杂原子的极性官能团。
3.如权利要求1所述的锂电池，其中a1、a2、a3和a4中的至少一个为未取代或取代的c1-c5亚烷基，其中所述取代的c1-c5亚烷基的取代基为卤素、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、三氟甲基、四氟乙基、苯基、萘基、四氟苯基、吡咯基或吡啶基。
4.如权利要求2所述的锂电池，其中所述取代的c1-c5亚烷基的所述取代基包括所述具有至少一个杂原子的极性官能团，其中所述极性官能团为选自下列中的至少一种：-f、-cl、-br、-i、-c(＝o)or16、-or16、-oc(＝o)or16、-r15oc(＝o)or16、-c(＝o)r16、-r15c(＝o)r16、-oc(＝o)r16、-r15oc(＝o)r16、-c(＝o)-o-c(＝o)r16、-r15c(＝o)-o-c(＝o)r16、-sr16、-r15sr16、-ssr16、-r15ssr16、-s(＝o)r16、-r15s(＝o)r16、-r15c(＝s)r16、-r15c(＝s)sr16、-r15so3r16、-so3r16、-nnc(＝s)r16、-r15nnc(＝s)r16、-r15n＝c＝s、-nco、-r15-nco、-no2、-r15no2、-r15so2r16、-so2r16、
5.如权利要求1所述的锂电池，其中所述基于双环硫酸酯的化合物由式2或式3表示：
6.如权利要求5所述的锂电池，其中e1和e2各自独立地为氢、卤素、卤素取代或未取代的c1-c10烷基、卤素取代或未取代的c6-c40芳基或卤素取代或未取代的c2-c40杂芳基。
7.如权利要求5所述的锂电池，其中e1和e2各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、甲基、乙基、丙基...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙美暎，金暻洙，金允熙，金载弘，罗哈娜，柳洙烈，禹明希，李承泰，李河林，郑明焕，车始英，崔善珠，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：
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