[發明專利]電解液及包含該電解液的二次電池

有效

• 申請號: 201080009815.6
• 申請日: 2010-03-02
• 公開（公告）號: CN102405550A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 金汝珍;李漢浩;崔丞惇
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M4/583;H01M4/48
• 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

技術領域

本文中公開的本發明涉及一種包含化合物的電解液，所述化合物具有能與二次電池中的負極材料的副反應位點發生反應的官能團和能與水氣發生反應的官能團，本發明還涉及一種通過包含所述電解液以防止電池性能劣化而具有改善的高溫儲存性能的二次電池。

本申請要求2009年2月27日提交的韓國專利申請10-2009-0016798和2010年3月2日提交的韓國專利申請10-2010-0018477的優先權，特此通過參考將其全部內容并入本申請中。

背景技術

廣泛地用作膝上型計算機、便攜式攝像機、移動電話等的電源的鋰二次電池由如下組成：包含能夠嵌入和脫嵌鋰離子或硫的鋰金屬復合氧化物的正極、包含碳材料或金屬鋰等的負極、以及其中將合適量的鋰鹽溶于混合的有機溶劑中的電解液。

在鋰二次電池的初始充電過程期間，由正極活性材料如鋰金屬氧化物釋放的鋰離子向負極活性材料如石墨移動，然后嵌入到負極活性材料的層間。此時，由于鋰的高反應性，電解液與負極活性材料如石墨的表面上的負極活性材料的碳發生反應，從而產生化合物如Li₂CO₃、Li₂O和LiOH。這些化合物在負極活性材料如石墨的表面上形成一種固態電解液界面(SEI)膜。

SEI膜充當僅允許鋰離子通過的離子隧道。由于離子隧道效應，SEI膜防止了與電解液中的鋰離子一起移動的、具有高分子量的有機溶劑嵌入到負極活性材料層中并由此破壞負極結構。因此，因為電解液不與負極活性材料接觸，所以電解液不分解，且還可逆地保持了在所述電解液中的鋰離子量，從而確保了穩定的充電/放電。

然而，如果以全充電的狀態將電池置于高溫下，則由于隨著時間而增加的電化學能和熱能，SEI膜被緩慢地損壞。結果，在負極的暴露表面和周圍的電解液之間不斷地發生副反應。由于此時不斷地產生氣體，所以電池的內部壓力增加，從而增加了棱柱狀電池和袋狀電池的厚度，且這可能在電子設備如移動電話和膝上型計算機中引起問題。即，所述電池的高溫穩定性差。

因此，已經進行了各種研究以提高電池的高溫穩定性。為了抑制電池內部壓力的增加，對于向電解液中加入添加劑以改變形成反應的SEI膜的相的方法的研究是其中具有代表性的。例如，日本特開平07-176323號公報公開了其中添加CO₂的電解液。日本特開平07-320779號公報公開了將硫化物基化合物添加到電解液中以抑制電解液分解的技術。日本特開平09-73918號公報公開了添加二苯基苦基偕腙肼(DPPH)以提高電池的高溫穩定性的技術。日本特開平08-321313號公報公開了添加特定的化合物以提高電池的充電/放電循環壽命的技術。

發明內容

提供了本發明以解決如下現有技術問題：由于電極活性材料與電解液成分的副反應而導致電池的高溫穩定性劣化。

因此，本發明可改善電池的高溫儲存性能和電池的循環性能，這是因為可包含具有兩個官能團的化合物作為電解液的成分以防止負極和正極因電極活性材料與電解液的副反應而預先分解，其中一個官能團能夠與導致負極材料成分分解的副反應位點發生反應，另一個官能團能夠與導致正極材料成分分解的水氣發生反應。

本發明的一個目的是提供一種使電池具有優異的高溫儲存性能的電解液，所述電解液可防止電池性能的劣化。

本發明的另一個目的是提供一種通過向電池中添加所述電解液而具有改善的高溫儲存性能和循環性能的二次電池。

具體實施方式

根據本發明的電解液包含由下式1表示的化合物：

式1

B-R-A

在式1中，B是選自NO₂、NH₂、SiOH或(RCO)₂O(其中R是C₁-C₁₀亞烷基、C₁-C₁₀鹵代亞烷基或C₆-C₁₂亞芳基)中的一種或多種；

R表示氫原子、鹵素原子、R、OR、SR、COR、OCOR、NRR’或CONRR’，其中R和R’各自是C₁-C₁₀亞烷基、C₁-C₁₀鹵代亞烷基或C₆-C₁₂亞芳基，且可一起形成環；以及

A選自NCO或CN。

另外，本發明的二次電池通過向電解液中添加由式1表示的化合物而制得。