[發明專利]鋰二次電池用非水電解液和含有所述非水電解液的鋰二次電池

有效

• 申請號: 200980146587.4
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN102265446A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 金秀珍;曹正柱;尹琇珍;河龍浚;李哲行;高政煥
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 陳海濤;樊衛民

相關申請的交叉引用

本申請要求2008年11月20日在韓國提交的韓國專利申請10-2008-0115591的優先權，通過參考將其全部內容并入到本文中。

技術領域

本發明涉及鋰二次電池用非水電解液，其可以解決由具有硅氧烷化合物的非水電解液所應用到的鋰二次電池的長時間使用而引起的容量下降現象。本發明也涉及含有這種非水電解液的鋰二次電池。

背景技術

最近，對于能量儲存技術的興趣受到更大增加。隨著能量儲存技術延伸到移動電話、便攜式攝像機和筆記本電腦，并且進一步延伸到電動汽車，提高了對用作這種電子器件電源的電池的高能量密度的需要。鋰離子二次電池是最滿意的電池之一，并且許多研究目前正在活躍地進行。

在目前使用的二次電池中，在二十世紀九十年代早期開發的鋰二次電池包含由能嵌入和脫嵌鋰離子的碳材料制成的負極、由含鋰氧化物制成的正極、和通過將適合量的鋰鹽溶解在混合有機溶劑中而獲得的非水電解液。

鋰二次電池具有約3.6～3.7V的平均放電電壓，這有利地高于其它電池諸如堿性電池或鎳-鎘電池的平均放電電壓。為了產生這種高操作電壓，需要在0～4.5V的充放電電壓范圍中電化學穩定的電解質組合物。為此目的，將其中適當地混合環狀碳酸酯化合物如碳酸亞乙酯或碳酸亞丙酯和直鏈碳酸酯化合物如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯的混合溶劑用作電解質的溶劑。電解質的溶質通常使用鋰鹽如LiPF₆、LiBF₄和LiClO₄，其用作在電池中提供鋰離子的源，并因而使鋰電池能夠運行。

將在鋰二次電池的初始充電過程期間從正極活性物質如鋰金屬氧化物出來的鋰離子移動到負極活性物質如石墨中，然后嵌入到負極活性物質的層間。在這時，由于鋰的強反應性，電解質與負極活性物質如石墨表面上的負極活性物質的碳發生反應，從而產生化合物如Li₂CO₃、Li₂O和LiOH。這些化合物在負極活性物質如石墨的表面上形成一種SEI(固體電解質界面)膜。

SEI膜起離子通道的作用，其僅容許鋰離子通過。由于離子通道的效果，SEI膜防止與電解液中的鋰離子一起移動且具有大分子量的有機溶劑分子被嵌入到負極活性物質的層中并因而破壞負極結構。因而，因為電解液不與負極活性物質接觸，因此電解液不分解，并且也可逆地保持電解液中鋰離子的量，從而確保穩定的充放電。

然而，SEI膜不足以起負極的連續保護膜的作用，所以電池的生命周期和性能隨著電池重復充放電而惡化。特別地，鋰二次電池的SEI膜是熱不穩定的。因而，如果在高溫環境下運行或放置電池，則電池可能容易地因隨時間經過而增加的電化學能量和熱能而毀壞。在這個原因下，電池性能在高溫環境下進一步惡化。

為了解決上述問題，已經提議了具有多種添加劑的非水電解液。

韓國公開專利公布2003-59729和日本公開專利公布2003-323915、2002-134169和2003-173816公開了含有硅氧烷化合物如1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷的非水電解液。如上述文件中所公開的，如果將預定的硅氧烷化合物添加到非水電解液中，則改善電池的生命周期和低溫特性。然而，如果長時間使用采用向其添加預定硅氧烷化合物如1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷的非水電解液的鋰二次電池，則可能降低電池的容量。

發明內容

技術問題

設計本發明以解決現有技術的問題，因此本發明的一個目的是提供鋰二次電池用非水電解液和含有所述非水電解液的鋰二次電池，所述非水電解液可以解決由具有硅氧烷化合物的非水電解液所應用到的鋰二次電池的長時間使用所引起的容量下降現象。

本發明的另一個目的是提供可以解決除上述問題以外的溶脹問題的非水電解液，和含有所述非水電解液的鋰二次電池。

技術方案

為了實現上述目的，本發明提供鋰二次電池用非水溶液，其包含鋰鹽和有機溶劑，其中所述非水電解液還包含由下列化學式1表示的化合物；和由下列化學式2表示的磺酸酯化合物。

化學式1

其中R1～R6各自是具有1～4個碳的烷基、烯基或亞烷基，并且R1～R6可以彼此相同或不同。

化學式2