锂离子二次电池的非水电解质溶液和具有该溶液的锂离子二次电池制造技术

一种用于锂离子二次电池的非水电解质溶液包含一种锂盐和一种有机溶剂。所述有机溶剂包含一种碳酸酯化合物、一种线型酯化合物和一种线型酯分解抑制剂。该非水电解质溶液由于含有线型酯化合物和线型酯分解抑制剂可抑制膨胀，同时与常规电解质相比可改进二次电池的低温充电／放电特性。所述非水电解质溶液可在制备锂离子二次电池中使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于锂离子二次电池的非水电解质溶液，和一种具 有该非水电解质溶液的锂离子二次电池。
技术介绍
进来随着信息通信工业的快速发展，电子装置变得更小、更轻、更 细长和更轻便，这增加了对作为电子装置的驱动能源的具有更高能量密 度的电池的需求。在这类电池中，锂离子二次电池满足该需求，并且现 正对改进积极进行大量研究。锂离子二次电池包括一个阴极、 一个阳极、 一种电解质和一个为锂离子在所述阴极和阳极之间运动提供通道的隔 膜。当锂离子嵌入所述阴极或阳极或从其中脱出时，锂离子二次电池通 过氧化还原反应产生电能。所述锂离子二次电池的最初设计使用 一种具有高能量密度的锂金属 作为阳极和使用一种液体溶剂作为电解质。但是，该类型的锂离子二次 电池由于树枝状晶体的形成而具有较短的寿命周期。为解决该问题，开 发了使用能够大量吸收锂离子的碳材料作为阳极来替代锂金属、并且使 用 一种有机液体或固体聚合物作电解质的锂离子二次电池。使用碳材料作为阳极活性材料的锂离子二次电池使用一种环状碳酸 酯(例如碳酸亚乙酯和碳酸异丙烯酯)和一种线型碳酸酯(例如碳酸二 甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯)的混合物作为电解质溶液。但是，这 类非水电解质溶液在低温下不利地显示出较低的锂离子电导率。因此， 该锂离子二次电池具有较低的充电/放电循环效率，这对低温充电/放电性 能具有消极影响。因此，进行了不断的研究以试图通过使用一种非水电解质溶液来改进二次电池的高速率充电/放电特性。例如，日本专利No.3，032，338和 No. 3，032，339公开了 一种使用环状碳酸酯、线型碳酸酯和线型酯化合物 的三元体系的非水电解质溶液，以便改进高速率充电/放电特性和低温充 电/放电循环效率。但是，所述三元体系的非水电解质溶液显示出的问题是，虽然部分 地改进了低温充电/放电特性，但却增加了在高温下的膨胀。因此，需要 改进锂离子二次电池中的充电/放电效率，并解决高温下的膨胀问题
技术实现思路
技术问题本专利技术意在解决现有技术的上述问題，因此本专利技术的一个目标是提 供一种用于锂离子二次电池的非水电解质溶液，其可以极大地减少在高 温下的膨胀现象，同时确保优良的充电/放电特性。技术方案为实现上述目标，本专利技术提供了一种用于锂离子二次电池的非水电 解质溶液，其包含一种锂盐和一种有机溶剂，其中所述有机溶剂包含一 种碳酸酯化合物、 一种线型酯化合物和一种线型酯分解抑制剂。本专利技术 的用于锂离子二次电池的非水电解质溶液，由于本专利技术电解质包含线型 酯化合物和线型酯分解抑制剂，因此能抑制膨胀现象，同时与常规电解 质溶液相比可改进二次电池的低温充电/放电特性。本专利技术所用线型酯化合物可通过以下化学式1表述 化学式l0其中Ri和R2独立地为直链或支链的Cu烷基，且Rt和R2可未被 取代或分别被至少 一个面素取代。所述线型酯化合物可选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸曱酯、丙酸乙 酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸曱酯和丁酸乙酯，但其不限于此。作为代表性实例，本专利技术所用的线型酯分解抑制剂可包括选自以下 的任意一种材料或至少两种材料的混合物吡咯、蓬吩、苯胺、联苯、 环己基苯、氟代曱苯、三(三氟乙基)磷酸酯、Y-丁内酯、Y-戊内酯、丁 腈、己腈、琥珀腈、己二腈、戊腈、硅氧烷、硅烷、及它们的卣代化合 物，但其不限于此。对于掺入本专利技术非水电解质溶液中的锂盐，可使用在用于锂离子二次电池的电解质溶液中常规使用的任意锂盐材料。所述锂盐可代表性地为选自以下的任意一种材料或至少两种材料的混合物LiPF6、 LiBF4、 LiSbF6、 LiAsF6、 LiC104、 LiN(C2FsS02)2、 LiN(CF3S02)2、 CF3S03Li 和LiC(CF3S02)3。对于本专利技术非水电解质溶液中包含的碳酸酯化合物，可使用在锂离 子二次电池的电解质中常规使用的任意碳酸酯材料。作为代表性实例， 碳酸酯化合物可包括选自以下的任意一种材料或至少两种材料的混合 物碳酸亚乙酯、碳酸3-氟亚乙酯、碳酸异丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸 二乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲乙酯和碳酸亚丁酯(butylene carbonate )。基于IOO重量份碳酸酯化合物计，本专利技术的用于锂离子二次电池的 非水电解质溶液优选包含约100至约250重量份的线型酯化合物，和约 0.1至约20重量份的线型酯分解抑制剂，从而提供本专利技术所需效果。上述非水电解质溶液可用于制备锂离子二次电池。具体实施例方式下文中，将详细描述本专利技术的优选实施方案。在描述之前，应理解 的是，本说明书及所附权利要求书中所用术语不应解释为限于一般含义 和字典含义，而应在允许专利技术者为进行最佳解释而对该术语进行适当限 定的原则基础上，基于与本专利技术技术方面相对应的含义和概念进行解释。本专利技术的用于锂离子二次电池的非水电解质溶液包含一种锂盐和一 种有机溶剂。所述有机溶剂包含一种碳酸酯化合物、 一种线型酯化合物 和一种线型酯分解抑制剂。本专利技术的特征在于，将一种线型酯化合物和一种线型酯分解抑制剂 掺入用于锂离子二次电池的非水电解质溶液中。本专利技术非水电解质溶液 可由于含有所述线型酯化合物而改进低温充电/放电特性。但是，该线型 酯化合物在阴极界面产生副反应，产生导致膨胀现象的气体。因此，使 用线型酯分解抑制剂来抑制所述膨胀现象。本专利技术所用线型酯化合物优选使用由以下化学式1表述的化合物， 从而进一步改进低温充电/放电特性。化学式l<formula>formula see original document page 7</formula>其中Ri和R2独立地为直链或支链的d.s烷基，且Ri和/或R2可未 4皮取代或被至少 一个卤素取代。作为代表性实例，所述线型酯化合物选自乙酸曱酯、乙酸乙酯、丙 酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸曱酯和丁酸乙酯，但其 不限于此。作为代表性实例，本专利技术所用线型酯分解抑制剂包括选自以下的任 意一种材料或至少两种材料的混合物吡咯、噻吩、苯胺、联苯、环己 基苯、氟代甲苯、三(三氟乙基)磷酸酯、Y-丁内酯、Y-戊内酯、丁腈、 己腈、琥珀腈、己二腈、戊腈、硅氧烷、硅烷、及它们的卣代化合物， 但其不限于此。对于掺入本专利技术非水电解质溶液中的锂盐，可使用在用于锂离子二 次电池的电解质溶液中常规使用的任意锂盐材料。作为代表性实例，所 述锂盐包括选自以下的任意一种材料或至少两种材料的混合物LiPF6、 LiBF4、 LiSbF6、 LiAsF6、 LiC104、 LiN(C2F5S02)2、 LiN(CF3S02)2、 CF3S03Li 和LiC(CF3S02)3。作为代表性实例，本专利技术非水电解质溶液中所含的碳酸酯化合物包 括选自以下的任意一种材料或至少两种材料的混合物碳酸亚乙酯、碳 酸3-氟亚乙酯、碳酸异丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、 碳酸乙丙酯、碳酸曱乙酯和碳酸亚丁酯。特别地，在基于碳酸酯的有机 溶剂中，可优选使用环状碳酸酯，例如碳酸亚乙酯和碳酸异丙烯酯，因 为它们具有较高的粘度，从而使它们显示出较高的介电常数，并因此易 于使电解质中的锂盐分解。此外，如果将具有较低粘度和较低介电常数 的线型碳酸酯，例如碳酸二曱酯和碳酸二乙酯，与环状碳酸酯以适宜比 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于锂离子二次电池的非水电解质溶液，其包含一种锂盐和一种有机溶剂，　其中所述有机溶剂包含一种碳酸酯化合物、一种基于丙酸酯的酯化合物，和一种基于丙酸酯的酯的分解抑制剂，其中所述基于丙酸酯的酯化合物通过以下化学式１表述　化学式１　＊＊ ＊　其中Ｒ↓［１］为ＣＨ↓［３］ＣＨ↓［２］基团，Ｒ↓［２］为直链或支链的Ｃ↓［１－５］烷基，且Ｒ１和Ｒ↓［２］可未被取代或被至少一个卤素取代，并且　其中所述抑制剂为选自以下的任意一种材料或至少两种材料的混合物：吡咯、噻吩、苯胺、联苯、 环己基苯、氟代甲苯、三（三氟乙基）磷酸酯、γ－丁内酯、γ－戊内酯、丁腈、己腈、琥珀腈、己二腈、戊腈、硅氧烷、硅烷、及它们的卤代化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李镐春，全钟昊，曹正柱，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]