锂电池用电解液、包括它的锂电池和运行该锂电池的方法技术

本发明专利技术涉及用于锂电池的电解液，包括所述电解液的锂电池以及运行所述锂电池的方法，所述锂电池包括具有镍－钴－锰类活性材料的正极，所述电解液包括非水有机溶剂和锂盐，所述非水有机溶剂包括碳酸亚乙酯和碳酸二甲酯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施方式的各方面涉及用于锂电池的电解液和正极活性材料。
技术介绍
通常，锂电池会将化学物质的电化学氧化还原反应产生的化学能转化为电能。典 型的锂电池包括正极、负极和电解液。更新的电子设备常常因相对较高的性能而需要具有高容量和高功率输出的电池。 为了制造具有高容量的电池，可使用具有高容量或高充电电压的活性材料。并且还希望增 加锂电池在长时间段内的稳定性，以使锂电池具有改善的寿命特性。
技术实现思路
在本专利技术的实施方式中，锂电池包括电解液和含镍(Ni)-钴(Co)-锰(Mn)类活性 材料的正极。在本专利技术的实施方式中，锂电池可具有高容量、长循环寿命和甚至在高温下的 高稳定性。本专利技术的实施方式包括运行锂电池的方法。在本专利技术的实施方式中，锂电池包括含镍(Ni)-钴(Co)-锰(Mn)类活性材料的 正极；和包括非水有机溶剂和锂盐的电解液。所述非水有机溶剂包括碳酸亚乙酯(EC)和碳 酸二甲酯(DMC)。以100体积份的所述非水有机溶剂计，碳酸亚乙酯(EC)的量可等于或小 于20体积份，且以100体积份的所述非水有机溶剂计，碳酸二甲酯(DMC)的量可等于或大 于60体积份。所述Ni-Co-Mn类活性材料可由以下通式1表示通式1Lix(NipCoqMnr) Oy其中 0.95 彡χ彡 1.05，0<p<l，0<q<l，0<r< l,p+q+r = 1，且0<y《2。在本专利技术的实施方式中，所述Ni-Co-Mn类活性材料可由LiNia 5Co0.2Mn0.302表示。在本专利技术的实施方式中，以100体积份的所述非水有机溶剂计，碳酸亚乙酯(EC) 的量可在约10体积份至约20体积份的范围内。在本专利技术的实施方式中，以100体积份的所述非水有机溶剂计，碳酸二甲酯(DMC) 的量可在约60体积份至约90体积份的范围内。在本专利技术的实施方式中，以100体积份的所述非水有机溶剂计，碳酸亚乙酯(EC) 的量可在约10体积份至约20体积份的范围内，且以100体积份的所述非水有机溶剂计，碳 酸二甲酯(DMC)的量可在约60体积份至约90体积份的范围内。在本专利技术的实施方式中，以100体积份的所述非水有机溶剂计，碳酸亚乙酯(EC) 的量可在约10体积份至约20体积份的范围内，且以100体积份的所述非水有机溶剂计，碳 酸二甲酯(DMC)的量可在约60体积份至约80体积份的范围内。在本专利技术的实施方式中，所述非水有机溶剂可进一步包括选自由碳酸甲乙酯 (EMC)和碳酸二乙酯(DEC)组成的组中的至少一种第一材料。在本专利技术的实施方式中，以100体积份的所述非水有机溶剂计，所述第一材料的 量可等于或小于30体积份在本专利技术的实施方式中，锂电池包括含镍(Ni)-钴(Co)-锰(Mn)类活性材料 的正极；负极；和包括非水有机溶剂和锂盐的电解液，所述非水有机溶剂包括碳酸亚乙酯 (EC)和碳酸二甲酯(DMC)，以100体积份的所述非水有机溶剂计，碳酸亚乙酯(EC)的量等 于或小于20体积份，且以100体积份的所述非水有机溶剂计，碳酸二甲酯(DMC)的量等于 或大于60体积份。 在本专利技术的实施方式中，运行锂电池的方法包括提供锂电池，所述锂电池包括含 有镍(Ni)-钴(Co)-锰(Mn)类活性材料的正极、负极以及包括非水有机溶剂和锂盐的电解 液，所述非水有机溶剂包括碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)，以100体积份的所述非水 有机溶剂计，碳酸亚乙酯(EC)的量等于或小于20体积份，且以100体积份的所述非水有机 溶剂计，碳酸二甲酯(DMC)的量等于或大于60体积份；和对所述锂电池充电以具有等于或 大于4. 25V的充电截止电压。附图说明结合附图，参照以下详细说明，本专利技术以上和其它特征以及各方面将变得更显然， 其中图1为根据本专利技术一个实施方式的锂电池的示意性透视图；和图2至4为说明根据实施例1和3至5以及比较例1至4和7至16的锂电池的 循环-容量特性的图。具体实施例方式现将参照附图更完整地说明示例性实施方式。然而，本专利技术可以不同形式实施，且 不应解释为受限于本文所述的实施方式。更确切地说，提供这些实施方式以使本公开全面、 完整，并将本专利技术的范围完全传达给本领域技术人员。在附图和说明书中，相似的附图标记 表示相似元件。根据本专利技术的实施方式，包括含镍(Ni)-钴(Co)-锰(Mn)类活性材料的正极的锂 电池所用的电解液包括非水有机溶剂和锂盐。非水有机溶剂包括碳酸亚乙酯(EC)和碳酸 二甲酯(DMC)。以100体积份的非水有机溶剂计，碳酸亚乙酯(EC)的量等于或小于20体积 份，且以100体积份的非水有机溶剂计，碳酸二甲酯(DMC)的量等于或大于60体积份。可在锂电池中使用Ni-Co-Mn类活性材料以帮助提供高容量、长寿命和在高温下 改善的稳定性。Ni-Co-Mn类活性材料可由以下通式1表示通式1在通式 1 中，0. 95 彡 χ 彡 1. 05,0 < ρ < 1，0 < q < 1，0 < r < 1，p+q+r = 1，且 0 < y 彡 2。例如，0.97彡χ彡1.03，？可为0.54可为0.2，1~可为0.3，且7可为2。然而，可使用根据通式1的任何适宜的Ni-Co-Mn类活性材料。Ni-Co-Mn类活性材料可为LiNia5CO(1.2Mn(1.302。然而，根据通式1的任何适宜的 Ni-Co-Mn类活性材料均可使用。为了改善包括含Ni-Co-Mn类活性材料的正极的锂电池的容量，可通过用高电压， 即等于或大于4. 25V对锂电池充电，以使用大量Li离子。然而，通常在锂电池充电至高电 压时，大量的Li离子移动到负极，从而加速了负极板的恶化。因此，容量保持率会降低，且 容量在运行电池的相对早期(例如在低于100次循环时)会明显下降。然而，在包括含 Ni-Co-Mn类活性材料的正极和包括含上述含量EC和DMC的非水有机溶剂的电解液的锂电 池中，即便在锂电池充电至高电压时，容量保持率仍得到改善(部分是由于电解液的低粘 度和高导电性)，且可推迟容量急剧下降时的次数(例如在100次或更多次循环之后)。因此，在上述包括含Ni-Co-Mn类活性材料的正极和电解液的锂电池中，高电压充 电可用于实现高容量，可改善容量保持率，且可推迟容量急剧下降时的次数。包含在电解液中的非水有机溶剂可用作参与到锂电池电化学反应中的Li离子的 迁移介质。在本专利技术的实施方式中，锂电池含有包括EC和DMC的非水有机溶剂。以100体积份的非水有机溶剂计，EC的实际含量可为等于或小于20体积份。在本 专利技术的实施方式中，以100体积份的非水有机溶剂计，EC的量可在约10体积份至约20体 积份的范围内。例如，以100体积份的非水有机溶剂计，EC的量可在10体积份或20体积 份的范围内。然而，可使用任何适宜量的EC。以100体积份的非水有机溶剂计，DMC的量可等于或大于60体积份。在本专利技术的 实施方式中，以100体积份的非水有机溶剂计，DMC的量可在约60体积份至约90体积份的 范围内。在其他实施方式中，以100体积份的非水有机溶剂计，DMC的量可在约60体积份 至约80体积份的范围内。在其他实施方式中，以100体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解液，用于包括含Ｎｉ－Ｃｏ－Ｍｎ类活性材料的正极的锂电池，所述电解液包括：非水有机溶剂，所述非水有机溶剂包括以１００体积份的所述非水有机溶剂计，实际含量等于或小于２０体积份的碳酸亚乙酯，和以１００体积份的所述非水有机溶剂计，实际含量等于或大于６０体积份的碳酸二甲酯；和锂盐。

【技术特征摘要】
KR 2009-10-30 10-2009-01043041.一种电解液，用于包括含Ni-Co-Mn类活性材料的正极的锂电池，所述电解液包括 非水有机溶剂，所述非水有机溶剂包括以100体积份的所述非水有机溶剂计，实际含量等于或小于20体积份的碳酸亚乙酯，和以100体积份的所述非水有机溶剂计，实际含量 等于或大于60体积份的碳酸二甲酯；和锂盐。2.根据权利要求1所述的电解液，其中所述Ni-Co-Mn类活性材料由以下通式1表示 通式1Lix (NipCoqMnr) Oy其中 0. 95 ≤ χ ≤ 1. 05,0 < ρ < 1,0 < q < 1,0 < r < 1, p+q+r = 1 且 0 < y ≤ 2。3.根据权利要求1所述的电解液，其中所述Ni-Co-Mn类活性材料为LiNia5Coa2Mna3O2t54.根据权利要求1所述的电解液，其中以100体积份的所述非水有机溶剂计，所述碳酸 亚乙酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴美贤，金镇诚，韩秀熙，林珍赫，朴奈婡，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]