用于可再充电锂电池的电解质和可再充电锂电池制造技术

本发明专利技术提供了一种用于可再充电锂电池的电解质以及包括该电解质的可再充电锂电池。用于可再充电锂电池的包括：锂盐、非水有机溶剂、用下面的化学式1表示的第一添加剂以及用下面的化学式2表示的第二添加剂。可再充电锂电池包括所述电解质。化学式1化学式2

【技术实现步骤摘要】
用于可再充电锂电池的电解质和可再充电锂电池
本专利技术涉及一种用于可再充电锂电池的电解质和包含该电解质的可再充电锂电池。
技术介绍
近来储能技术已经受到关注。随着储能技术的应用扩展到移动电话、便携式摄像机、膝上计算机、个人计算机（PC）甚至汽车领域中，对用作电子装置的电源的高能量密度的电池的需求正在增长。可再充电锂电池是最好地满足这些技术的高能量需求的电池，研发人员正在更详细地研究可再充电锂电池。可再充电锂电池包括包含嵌入和脱嵌锂的正极活性材料的正极、包含嵌入和脱嵌锂的负极活性材料的负极以及电解质。当可再充电锂电池被首次充电时，从例如锂过渡金属氧化物的正极活性材料出来的锂离子传递到负极活性材料并且注入在负极活性材料的层之间。因为锂具有强的反应性，所以电解质和锂盐在负极活性材料的表面上彼此发生反应，从而形成固体电解质界面（SEI）膜。SEI膜用作离子隧道并且仅使锂离子穿过。SEI膜防止具有高分子量的有机溶剂分子在电解质中与锂离子一起传输，从而防止高分子量有机溶剂分子注入在负极活性材料的层之间并且防止破坏或损坏负极的结构。因此，因为SEI膜防止电解质中的有机溶剂分子与负极活性材料之间的接触，所以电解质不分解，并且保持电解质溶液中的锂离子的量。因此，可以获得稳定的充电和放电特性。稳定的SEI膜的信息涉及可再充电锂电池的充放电倍率能力和寿命。具体地讲，由于混合动力电池（例如，用于汽车的ISG（怠速停止和起动）电池）共同（例如，同时）需要高的充放电倍率能力、稳定的寿命特性以及低温下的稳定性，因此更重要的是形成稳定的SEI膜。
技术实现思路
本专利技术实施例的多个方面涉及一种能够提高可再充电锂电池的充放电倍率能力、循环寿命特性、低温稳定性的用于可再充电锂电池的电解质。另一实施例涉及一种包括该电解质的可再充电锂电池。根据本专利技术的实施例，一种用于可再充电锂电池的电解质包括：锂盐、非水有机溶剂、用下面的化学式1表示的第一添加剂以及用下面的化学式2表示的第二添加剂：化学式1其中，在化学式1中，A是硼（B）或磷（P），X是卤素，n是从0到2的整数，m是从1到3的整数，当A是硼（B）时，n+m=2，当A是磷（P）时，n+m=3，化学式2其中，在化学式2中，R1至R9均独立地选自于由氢、取代的C1至C10烷基或未取代的C1至C10烷基组成的组。第一添加剂可以为从由下面的化学式1a至化学式1e表示的化合物或它们的组合中选择的化合物：化学式1a化学式1b化学式1c化学式1d化学式1e基于电解质的总重量，可以均以大约0.1wt%至大约5wt%的量包含第一添加剂和第二添加剂。在一些实施例中，基于电解质的总重量，可以以大约0.5wt%至大约1.5wt%的量包含第一添加剂。在一些实施例中，基于电解质的总重量，可以以大约0.1wt%至大约1wt%的量包含第二添加剂。第一添加剂可以为用下面的化学式1d表示的化合物，第二添加剂可以为用下面的化学式2a表示的化合物：化学式1d化学式2a非水有机溶剂可以包括碳酸亚乙酯（EC）、碳酸乙甲酯（EMC）和碳酸二甲酯（DMC），基于非水有机溶剂的总重量，可以以大于或等于大约30wt%的量包含碳酸亚乙酯（EC）。在一些实施例中，一种可再充电锂电池包括：包括正极活性材料层的正极、包括负极活性材料层的负极以及如上所述的电解质。正极活性材料层可以包括锂金属氧化物和活性碳。基于锂金属氧化物和活性碳的总重量，可以以大约0.01wt%至大约20wt%的量包含活性碳。负极活性材料层可以包含软碳。在正极和负极中的至少一个中，第一添加剂可以为大约0.005M至大约2M，第二添加剂可以为大约0.005M至大约2M。可再充电锂电池可以包括位于负极的表面上的SEI（固体电解质界面）膜。在一些实施例中，一种包括上述电解质的可再充电锂电池具有高充放电倍率能力、稳定的循环寿命特性和低温下的稳定性。这种电池可以满足诸如用于汽车的ISG电池的混合动力电池的需要。因此，可以提供在具有高功率特性以及比传统电池小的紧凑尺寸的同时循环寿命是传统电池的5倍到10倍的电池。附图说明图1是根据一个实施例的可再充电锂电池的局部分解透视图。图2A和图2B是分析根据示例2制造的可再充电锂电池单体在充放电10次之后保留在正极中的可再充电锂电池单体的电解质组分的图。图3是根据示例2和对比示例2制造的可再充电锂电池单体的循环寿命特性的曲线图。图4是根据示例2以及对比示例1和对比示例2制造的可再充电锂电池单体的低温特性的图。具体实施方式在下文中将更充分地描述本公开，其中示出了本专利技术的示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，在全部不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，所描述的实施例可以以各种不同的方式修改。如这里所使用的，当不另外提供定义时，术语“取代的”可以表示用从卤素原子（F、Br、Cl或I）、羟基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、脒基、肼基、腙基、羰基、氨基甲酰基、硫羟基、酯基、羧基或其盐、硫酸基或其盐、磷酸基或其盐、C1至C20烷基、C2至C20烯基、C2至C20炔基、C6至C30芳基、C7至C30芳基烷基、C1至C4烷氧基、C1至C20杂烷基、C3至C20杂芳基烷基、C3至C30环烷基、C3至C15环烯基、C6至C15环炔基、C2至C20杂环烷基和/或它们的组合中选择的取代基取代的化合物或基团。如这里所使用的，当不另外提供定义时，术语“杂”可以表示包括从N、O、S和/或P中选择的1个至3个杂原子的化合物或基团。根据一个实施例的用于可再充电锂电池的电解质包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂。锂盐溶解在非水有机溶剂中，在可再充电锂电池中提供锂离子，并且改进正极和负极之间的锂离子传输。锂盐可以为LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiC4F9SO3、LiClO4、LiAlO2、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)（其中，x和y是自然数）、LiCl、LiI或它们的混合物，但不限于此。在一些实施例中，可以以大约0.1M至大约2.0M的浓度包含锂盐。当在上述浓度范围内包含锂盐时，由于最佳的电解质导电率和粘度，提高了电解质性能和锂离子迁移率。非水有机溶剂起到传输参与电池的电化学反应的离子的作用。非水有机溶剂可以包括碳酸酯类、酯类、醚类、酮类、醇类或非质子溶剂或它们的混合物。碳酸酯类溶剂可以包括碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二丙酯（DPC）、碳酸甲丙酯（MPC）、碳酸乙丙酯（EPC）、碳酸乙甲酯（EMC）、碳酸亚乙酯（EC）、碳酸亚丙酯（PC）、碳酸亚丁酯（BC）等。例如，碳酸酯类溶剂可以为碳酸亚乙酯（EC）、碳酸乙甲酯（EMC）和碳酸二甲酯（DMC）的组合。在一些实施例中，基于非水有机溶剂的总重量，以大于或等于大约30wt%的量包含碳酸亚乙酯（EC）。在一些实施例中，可以以大于或等于大约30wt%至大约90wt%的量包含碳酸亚乙酯（EC）。当碳酸亚乙酯（EC）的量落入上述范围内时，由于介电常数增加，所以可以提高离子导电率。酯类溶剂可以包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯、癸内酯、γ-戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯等。醚类溶剂可以包括二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、乙二醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于可再充电锂电池的电解质，所述电解质包括：锂盐，非水有机溶剂，第一添加剂，用下面的化学式1表示，以及第二添加剂，用下面的化学式2表示：化学式1其中，在化学式1中，A是硼或磷，X是卤素，n是从0到2的整数，m是从1到3的整数，当A是硼时，n+m=2，当A是磷时，n+m=3，化学式2其中，在化学式2中，R1至R9均独立地选自于由氢、取代的C1至C10烷基和未取代的C1至C10烷基组成的组。FDA00003135097400011.jpg,FDA00003135097400012.jpg

【技术特征摘要】
2012.04.30 KR 10-2012-00454761.一种用于可再充电锂电池的电解质，所述电解质包括：锂盐，非水有机溶剂，第一添加剂，用下面的化学式1表示，以及第二添加剂，用下面的化学式2表示：化学式1其中，在化学式1中，A是磷，X是卤素，n是从0到2的整数，m是从1到3的整数，当A是磷时，n+m＝3，化学式2其中，在化学式2中，R1至R9均独立地选自于由氢、取代的C1至C10烷基和未取代的C1至C10烷基组成的组。2.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的电解质，其中，第一添加剂包括从由下面的化学式1c至化学式1e表示的化合物和它们的组合组成的组中选择的化合物：化学式1c化学式1d化学式1e3.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的电解质，其中，基于电解质的总重量，包含0.1wt％至5wt％的第一添加剂，基于电解质的总重量，包含0.1wt％至5wt％的第二添加剂。4.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的电解质，其中，基于电解质的总重量，包含0.5wt％至1.5wt％的第一添加剂。5.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的电解质，其中，基于电解质的总重...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔延朱，金荣奇，石田澄人，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：