[發明專利]非水性電解質用添加物及使用該添加物的電化學裝置

有效

• 申請號: 200680033865.1
• 申請日: 2006-09-15
• 公開（公告）號: CN101263628A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 李鎬春;樸胎潤;崔龍洙;尹琇珍;樸洪奎
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王海川;樊衛民

技術領域

本發明涉及一種電池用的電解質，其包括非水性電解質用的添加物，該添加物能夠改善電池的循環特性以及高溫特性。本發明還涉及一種具有改善的熱安全性的電極，以及涉及包括該電解質和/或電極的電化學裝置，優選為非水性電解質二次電池。

背景技術

近年來，對能量存儲技術的關注正日益增加。隨著電池的使用擴大到移動電話、攝放相機、筆記本電腦、個人電腦以及電動車的能量存儲領域，針對電池所作研究與開發的努力已逐漸地具體化。有鑒于此，電化學裝置的領域引起了最大的關注，其中關注的聚焦點為可充/放電二次電池的開發。最近在此類電池的開發中，已進行了積極的研究用于設計可提供改善的容量密度和特定能量的新型電極及電池。

現今所使用的二次電池中，1990年代早期開發出的鋰二次電池因比常規電池具有更高的驅動電壓和高得多的能量密度這一優點，因而成為眾人注目的焦點，所述常規電池例如Ni-MH、Ni-Cd以及硫酸-鉛電池。然而，此類鋰二次電池具有的問題在于，其在重復充/放電循環期間質量會下降。當電池的驅動/存儲溫度上升時，上述問題變得更為嚴重。因此，對于改善非水性電解質鋰二次電池的高溫壽命特性的方法存在持續的需求。

韓國早期公開專利No.0450199以及美國專利No.2002-0197537，公開了一種改善電池循環特性以及高溫特性的方法，所述方法使用由下述式2表示的磺酸酯基化合物作為電解質用添加物：

[式2]

其中R₁以及R₂各自表示烷基、烯基或芳基。

此外，日本早期公開專利No.2000-13304公開了以下述式3表示的一種化合物，該化合物能夠改善電池的壽命特性以及存儲特性：

[式3]

其中R表示烷基。

如上所述，已經知道當使用磺酸酯(SO₃)類化合物作為電解質用添加物時可以改善電池的質量。

發明內容

本發明的發明人為了改善電池的質量，已使用磺酸酯(SO₃)類化合物進行了許多研究。最后，本發明的發明人發現，當使用被特定取代基取代的磺酸酯基化合物(例如被選自氰基、異氰酸酯基、硫氰酸酯基及異硫氰酸酯基的至少一種取代基取代的磺酸酯基化合物)作為電解質用添加物，相比較于不具有上述取代基的常規磺酸酯基化合物，可明顯地改善鋰電池的壽命特性以及高溫穩定性。

因此，本發明的一個目的是提供一種電池用的電解質，其包括具有至少一種上述取代基的磺酸酯基化合物，提供一種在電極活性材料上包括上述化合物的電極，以及提供一種包括該電解質和/或電極的電化學裝置。

根據本發明的一個方面，提供了一種電池用的電解質，其包括：(a)電解質鹽；(b)電解質溶劑；以及(c)磺酸酯基化合物，其含有選自氰基(-CN)、異氰酸酯基(-NCO)、硫氰酸酯基(-SCN)以及異硫氰酸酯基(-NCS)的至少一種吸電子基團(EWG)。同時提供一種包括該電解質的電化學裝置，優選地為鋰二次電池。

根據本發明的另一方面，提供了一種電極，其包括部分或全部形成于其表面上的磺酸酯基化合物或其化學反應產物，其中磺酸酯基化合物包含選自氰基(-CN)、異氰酸酯基(-NCO)、硫氰酸酯基(-SCN)以及異硫氰酸酯基(-NCS)的至少一種吸電子基團(EWG)。同時提供一種包含該電極的電化學裝置，優選為鋰二次電池。

下文將對本發明作詳細描述。

本發明提供了一種電解質，其特征在于包括被特定取代基取代的磺酸酯基化合物作為其構成要素，所述特定取代基例如為選自氰基、異氰酸酯基、硫氰酸酯基以及異硫氰酸酯基的至少一種取代基。

由于上述特性，當相比較于使用包括常規未取代的磺酸酯基化合物(不具有如上所述的取代基)的電解質的電池時，根據本發明所述的鋰二次電池可以實現優良的壽命特性以及高溫特性。認為是由于下述機制，使得當相較于其他類似的磺酸酯基化合物時，以至少一種吸電子基團(EWG)所取代的磺酸酯基化合物可以提供優良的效果。