[發明專利]鋰離子二次電池用電解液及包括該電解液的鋰離子二次電池

無效

• 申請號: 200910133674.8
• 申請日: 2009-04-15
• 公開（公告）號: CN101587971A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 金鎮誠;樸娜來;林珍赫;韓秀熙;金振范;吳正缸
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;C07F9/6593;C07D317/42;C07D317/36
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐江華;王珍仙

對相關申請的交叉引用

本申請要求2008年5月21日向韓國知識產權局遞交的韓國專利申請 2008-47026的權益，其全部內容通過引用合并于此。

技術領域

本發明的各方面涉及一種鋰離子二次電池用電解液以及包括該電解液 的鋰離子二次電池。更具體地，本發明的各方面涉及一種鋰離子二次電池用 電解液，該電解液通過包含三聚氟化磷腈(phosphonitrile?fluoride?trimer)， 即使所述電池被置于高溫下，也能夠防止鋰離子二次電池的厚度增加，由此 對電池提供改善的熱穩定性和耐久性。

背景技術

電池是通過電化學的氧化/還原反應將電池內化學材料的化學能轉化為 電能的設備。最近，隨著電子、通信和計算機產業的急速發展，已積極開發 了便攜式攝像機、便攜式電話、筆記本電腦等便攜式設備。因此，對可用在 上述便攜式設備的、具有高性能、耐久性和可靠性的小型二次電池的需求增 加。

鋰金屬具有較低的重量和標準電極電位。因此，在鋰用作電池陽極時， 具有非常高的操作電壓和能量密度。然而，由于與有機溶劑反應在電池內引 起電短路，鋰金屬能夠引起電池的不穩定性。由此，碳已被開發用作可代替 鋰金屬的陽極材料。碳材料因為具有與鋰金屬最相似的電極電位和層狀結 構，所以能夠可逆地嵌入和解嵌鋰離子。這種電池被稱為鋰離子電池。鋰離 子電池已被廣泛地用作二次電池，這是因為其具有接近4V的高放電電壓、 優異的單位重量的能量密度以及低的自放電率。

在鋰電池的最初充電過程中，從用作陰極的鋰金屬復合氧化物釋放的鋰 離子移動到用作陽極的石墨電極并被插入石墨電極層內。此時，鋰離子在石 墨陽極的表面上形成一種鈍化膜。該鈍化膜被稱為SEI(固體電解質界面) 膜。當形成SEI膜時，SEI膜充當僅允許鋰離子通過的通道。通過離子通道 的作用，在電解液內隨鋰離子移動的諸如EC、DMC或DEC等具有大分子 量的有機溶劑分子被插入石墨陽極以防止石墨陽極結構的惡化。一旦已形成 SEI膜，鋰離子不再與石墨陽極或其它材料反應。鋰離子在電解液內的含量 保持可逆并由此維持穩定的充電/放電特性。然而，在角形薄膜電池內，在 以上SEI形成反應中由于碳酸酯類有機溶劑的分解而產生諸如CO、CO₂、 CH₄、C₂H₆等氣體，在充電時會引起電池的厚度膨脹的問題。此外，當完全 充電的電池在高溫下儲藏時，SEI膜會隨時間慢慢惡化。因此，副反應、即 暴露的陽極表面和其周圍的電解液之間的反應連續發生，由于連續產生的氣 體增加了電池的內壓。結果，在為角形電池時，電池的厚度會增加。因此， 對在高溫下儲藏電池時具有不發生體積膨脹的優異的熱性能的電解液的需 求增加。

此外，大多數非水電解液溶劑通常具有低的耐電壓性。當包含具有低的 耐電壓性的溶劑的電解液被用在二次電池時，該溶劑因充電/放電循環的重 復而分解，由此產生氣體而引起電池的內壓增加。因此，降低了電池的充電 /放電效率，并且由于電池能量密度的降低而縮短了電池壽命。

為了解決上述問題，已提議了通過在鋰二次電池的電解液內加入作為添 加劑的少量特定化合物來改善熱性能的電池(參照日本專利申請1996-22839 和1990-10666)。

發明內容

因此，本發明的各方面提供一種鋰離子二次電池用電解液，即使電池被 置于高溫下，所述電解液也能夠防止鋰離子二次電池的厚度增加，由此改善 電池的熱穩定性和耐久性。

在以下的說明書中將會部分地闡述本發明的其它優點、方面和特征，部 分內容對本領域技術人員來說基于下面描述的分析是顯而易見的，或者可以 通過本發明的實踐而獲知。

根據本發明的實施方式，提供一種鋰離子二次電池用電解液，包括：非 水有機溶劑；鋰鹽；和作為添加劑的由以下化學式1表示的三聚氟化磷腈。

[化學式1]

根據本發明的一個方面，化學式1的所述三聚氟化磷腈的量相對全部電 解液100重量份可以為0.1～5重量份。

根據本發明的一個方面，所述鋰離子二次電池用電解液可以進一步包括 選自由碳酸亞乙烯酯(VC)、丙烯基磺酸內酯(propene?sultone)和化學式 2表示的碳酸亞乙酯類化合物構成的組中的至少一種。

[化學式2]