[發(fā)明專利]鋰二次電池用電解質(zhì)添加劑、包含所述電解質(zhì)添加劑的非水電解質(zhì)及鋰二次電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480003015.1
• 申請(qǐng)日: 2014-02-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104781976A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林永敏;李哲行;梁斗景;安俞賀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社LG化學(xué)
• 主分類號(hào): H01M10/0567
• 分類號(hào): H01M10/0567;H01M10/0569;H01M10/052
• 代理公司: 北京北翔知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11285
• 代理人: 王媛;鐘守期

本發(fā)明提供一種電解質(zhì)溶液添加劑，其包含：二氟磷酸鋰(LiDFP)、碳酸亞乙烯酯基化合物、以及磺內(nèi)酯基化合物。此外，還提供一種包含電解質(zhì)溶液添加劑的非水電解質(zhì)溶液以及包含該非水電解質(zhì)溶液的鋰二次電池。本發(fā)明的包含電解質(zhì)溶液添加劑的鋰二次電池可以改善低溫輸出特性、高溫循環(huán)特性、高溫儲(chǔ)存后的輸出特性、以及溶脹特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包含多種化合物的鋰二次電池用電解質(zhì)溶液添加劑、包含所述電解質(zhì)溶液添加劑的非水電解質(zhì)溶液、以及包含所述非水電解質(zhì)溶液的鋰二次電池。

背景技術(shù)

隨著技術(shù)發(fā)展和對(duì)移動(dòng)設(shè)備的需求的增加，對(duì)作為能源的二次電池的需求已經(jīng)顯著增加。在這些二次電池中，具有高能量密度和高電壓的鋰二次電池已被商業(yè)化并廣泛地使用。

鋰金屬氧化物被用作鋰二次電池的正極(cathode)活性材料，并且鋰金屬、鋰合金、結(jié)晶碳或無(wú)定形碳、或碳復(fù)合材料被用作負(fù)極(anode)活性材料。集電器可以用適當(dāng)厚度和長(zhǎng)度的活性材料涂布或者活性材料本身可以以薄膜的形式涂布，所得產(chǎn)品隨后用絕緣體的隔膜卷繞或?qū)盈B以制備電極組。此后，將電極組放入罐或與其類似的容器中，并隨后通過(guò)注入電解質(zhì)溶液來(lái)制備二次電池。

鋰二次電池在進(jìn)行充電和放電時(shí)，重復(fù)著鋰離子從鋰金屬氧化物的正極向石墨的負(fù)極嵌入(intercalation)并脫嵌(deintercalation)的過(guò)程。在這種情況下，由于鋰是高活性的，因此鋰與碳電極發(fā)生反應(yīng)而形成Li₂CO₃、LiO或LiOH等，由此在負(fù)極的表面上可形成薄膜。該薄膜被稱為“固體電解質(zhì)界面(Solid Electrolyte Interface；SEI)”膜，其中，在充電初始階段所形成的SEI膜防止在充電和放電過(guò)程中鋰離子與碳負(fù)極或其他材料的反應(yīng)。此外，SEI膜起到離子通道(Ion Tunnel)的作用而僅僅使鋰離子通過(guò)。離子通道可防止電解質(zhì)溶液中具有高分子量的有機(jī)溶劑共嵌入碳負(fù)極而破壞碳負(fù)極的結(jié)構(gòu)，所述有機(jī)溶劑使鋰離子溶劑化 (solvation)并與其一起移動(dòng)。

因此，為了改善鋰二次電池的高溫循環(huán)特性和低溫輸出特性，必須在鋰二次電池的負(fù)極上形成耐用(robust)的SEI膜。只要SEI膜在初始充電過(guò)程中一旦形成，SEI膜就可以阻止由隨后使用電池引起的在重復(fù)充電和放電循環(huán)過(guò)程中鋰離子與負(fù)極或其他材料的反應(yīng)，并且SEI膜可起到在電解質(zhì)溶液和負(fù)極之間僅僅使鋰離子通過(guò)的離子通道的作用。

通常，在不包含電解質(zhì)溶液添加劑或包含特性差的電解質(zhì)溶液添加劑的電解質(zhì)溶液的情況下，因形成不均勻的SEI膜而難以期待低溫輸出特性的改善。此外，即使在包含電解質(zhì)溶液添加劑的情況下，當(dāng)加入的電解質(zhì)溶液添加劑未被調(diào)整至所需量時(shí)，由于所述電解液添加劑，則在高溫反應(yīng)過(guò)程中正極表面可能分解或電解質(zhì)溶液可發(fā)生氧化反應(yīng)，從而最終使二次電池的不可逆容量增加且其輸出特性降低。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明是為了解決如上所述要求的本領(lǐng)域的技術(shù)問(wèn)題。

本申請(qǐng)的發(fā)明人意識(shí)到，在鋰二次電池用電解質(zhì)溶液包含多種特定添加劑的情況下，不僅可以改善低溫輸出特性，而且可以改善高溫循環(huán)特性、高溫儲(chǔ)存后的輸出特性以及溶脹特性，從而完成本發(fā)明。

技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種電解質(zhì)溶液添加劑，其包含二氟磷酸鋰(LiDFP)、碳酸亞乙烯酯基化合物、以及磺內(nèi)酯基化合物。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種非水電解質(zhì)溶液，其包含：含有二氟磷酸鋰(LiDFP)、碳酸亞乙烯酯基化合物、以及磺內(nèi)酯基化合物的電解質(zhì)溶液添加劑；非水性有機(jī)溶劑；以及鋰鹽。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種鋰二次電池，其包含正極、負(fù)極和非水電解質(zhì)溶液。