[發明專利]鋰二次電池用非水電解質溶液及包含該非水電解質溶液的鋰二次電池

無效

• 申請號: 200980112492.0
• 申請日: 2009-04-07
• 公開（公告）號: CN101990722A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: R-Y·黃;劉智相
• 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: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 鐘守期;吳曉萍

技術領域

本發明涉及一種鋰二次電池用非水電解質溶液，和一種包含該非水電解質溶液的鋰二次電池。更具體而言，本發明涉及通過包含特定鋰鹽和添加劑能夠改善高溫性能和低溫功率特性的鋰二次電池用非水電解質溶液和包含該非水電解質溶液的鋰二次電池。

背景技術

近來，人們對儲能技術的關注不斷增加。隨著儲能技術延伸至移動電話、可攜式攝像機、筆記本電腦以及電動車，對用作此類電子設備電源的電池的高能量密度要求日益提高。鋰離子二次電池是最令人滿意的電池之一，并且很多研究正在積極進行。

在目前使用的二次電池中，在20世紀90年代初開發的鋰二次電池包括一個由能夠吸附或放出鋰離子的碳材料等制成的陰極，一個由含鋰氧化物等制成的陽極，和一種在非水溶劑中適量溶解鋰鹽而得到的非水電解質溶液。

作為多項優點之一，鋰二次電池具有約3.6V至3.7V的平均放電電壓，比其他電池如堿性電池或鎳-鎘電池要高。為產生這種較高工作電壓，需要電解質組合物在從0V至4.5V的充電/放電電壓范圍內是電化學穩定的。為此，將一種其中一種環狀碳酸酯化合物和一種直鏈碳酸酯化合物適當混合的混合溶劑用作電解質溶劑，其中環狀碳酸酯化合物如碳酸亞乙酯或碳酸亞丙酯，直鏈碳酸酯化合物如碳酸二甲酯、碳酸乙基甲基酯或碳酸二乙酯。電解質的溶質使用鋰鹽，通常使用LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄和LiN(CF₃SO₂)₂等，其作為電池中的鋰離子源，使鋰電池工作。

根據其用途，所述鋰二次電池要求不同特性。例如，用作混合動力車輔助電源的高功率電池應具有較高功率密度及出色的循環和高溫特性，并且該電池還應具有較高的低溫功率，以輔助車輛在低溫下啟動。

基于此，碳酸乙烯酯(VC)用于改善鋰二次電池的高溫循環性能。然而，碳酸乙烯酯會使所述電池的低溫功率性能低下。同時，已知硫酸亞乙酯有助于改善鋰離子電池的低溫特性。

如上所述，已提出多種添加劑以改善電池的特性，但沒有提出能夠總體上提高電池的高溫和低溫特性的非水電解質溶液。

發明內容

技術問題

因此，本發明的一個目的是提供可總體上保持高溫性能并同時改善低溫功率特性的非水電解質溶液及包含該非水電解質溶液的鋰二次電池。

技術方案

為達到上述目的，本發明提供一種鋰二次電池用非水電解質溶液，其包括一種非水溶劑和一種溶于所述非水溶劑的鋰鹽，其中所述鋰鹽包括LiN(CF₃SO₂)₂，且其中所述非水電解質溶液還包括一種由以下化學式1表示的基于硫酸酯的化合物和碳酸乙烯酯。

化學式1

其中n為2至5范圍內的一個整數。

在本發明的非水電解質溶液中，以1mol鋰鹽計，LiN(CF₃SO₂)₂的含量優選為0.1至0.5mol。

還優選，以所述非水電解質溶液的總重量計，所述基于硫酸酯的化合物和碳酸乙烯酯的含量分別為0.5至10重量％。特別地，優選所述基于硫酸酯的化合物與碳酸乙烯酯的含量比為1∶1至1∶4，且以所述非水電解質溶液的總重量計，所述基于硫酸酯的化合物和碳酸乙烯酯的總含量為0.5至10重量％。

上述非水電解質溶液可有益地用于含有陰極和陽極的常規鋰二次電池。

有益效果

如在本發明中，如果將使用LiN(CF₃SO₂)₂作鋰鹽且同時添加預先確定的硫酸酯化合物和碳酸乙烯酯的非水電解質溶液用于鋰二次電池，可以保持出色的高溫儲存特性和出色的高溫循環特性，并通過降低低溫下電池電阻從而改善低溫功率特性。

最佳方式

下文將詳細描述本發明的優選實施方案。在描述之前，應理解說明書和附隨的權利要求書中使用的術語不應被解釋為限于一般和詞典含義，而應以發明人為以最好方式說明而對術語概念進行靈活定義的原則為基礎，基于相應于本發明技術方面的含義和概念解釋。