[發明專利]非水液體電解質以及包含該非水液體電解質的鋰二次電池

有效

• 申請號: 201580051704.4
• 申請日: 2015-09-25
• 公開（公告）號: CN107078346B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 林永敏;李哲行
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0567;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 11006 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐金國

本發明提供一種鋰二次電池，包括含有雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)和三甲基甲硅烷基磷酸酯(TMSPa)添加劑的非水液體電解質、含有鋰?鎳?錳?鈷系氧化物作為正極活性材料的正極、負極和隔膜。本發明的鋰二次電池用非水液體電解質能夠在對包含該電解質的鋰二次電池進行初始充電時于負極形成牢固的SEI膜，能夠改進所述鋰二次電池的輸出性質，也能夠增強在高溫存儲后的輸出性質和容量性質。

技術領域

相關申請的交叉引用

本申請主張于2014年9月26日向韓國知識產權局遞交的韓國專利申請No.10-2014-0128885的優先權，該申請的全部內容在此以引用方式全部并入本文中。

技術領域

本發明涉及一種鋰二次電池，包括含有雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI，Lithium bis(fluorosulfonyl)imid)和三甲基甲硅烷基磷酸酯(TMSPa)添加劑的非水液體電解質、含有鋰-鎳-錳-鈷系氧化物作為正極活性材料的正極、負極和隔膜。

背景技術

隨著技術發展以及對于移動裝置需求的增長，對于作為能源的二次電池的需求迅猛增長，在這些二次電池中，具有高能量密度和電壓的鋰二次電池已經商業化并廣為使用。

已使用鋰金屬氧化物作為鋰二次電池的正極活性材料，且已使用鋰金屬、鋰合金、結晶或無定型碳、或碳復合物作為負極活性材料。通過將活性材料涂敷在集電器上至合適的厚度以及長度、或者以膜的形式涂敷活性材料本身，并用隔膜(其為絕緣體)卷繞或堆疊該所得物以形成電極組，再將所得物置于罐或者類似的容器中，然后向其中注入液體電解質來制造二次電池。

這種鋰二次電池經歷充電和放電，同時重復鋰離子從正極的鋰金屬氧化物至負極的石墨電極的嵌入(intercalation)和脫嵌(deintercalation)。在此，由于高反應性鋰與碳電極反應，并通過產生Li₂CO₃、LiO、LiOH等等而在負極表面形成膜。這種膜稱為固體電解質界面(Solid Electrolyte Interface，SEI)膜，且在充電伊始形成的SEI膜防止了在充電和放電期間鋰離子與碳負極或其他材料的反應。此外，SEI膜起到離子通道(Ion Tunnel)的作用，且僅傳遞鋰離子。這種離子通道溶劑化鋰離子，并通過液體電解質的高分子量有機溶劑一并遷移并共嵌入至碳負極而起到防止碳負極結構崩塌的作用。

因此，為了增強鋰二次電池的高溫循環性質和低溫電力輸出，需要在鋰二次電池的負極上形成牢固的SEI膜。一旦在初始充電時形成SEI膜，在隨后電池使用而重復充電和放電時，該膜防止鋰離子與負極或其他材料的反應，并起到在液體電解質和負極之間僅傳遞鋰離子的離子通道的作用。

現有技術中，在不含液體電解質添加劑或含具有性質不佳的液體電解質添加劑的液體電解質中，由于非均一SEI膜的形成而難以希冀在低溫輸出性質方面的增強。而且，甚至在含有液體電解質添加劑但所加入的添加劑的量未調至所需量時，存在著正極表面由于液體電解質添加劑而在高溫反應中分解、或者液體電解質導致氧化反應并最終導致二次電池的不可逆容量增加且輸出性質下降的問題。

發明內容

技術問題

鑒于上述，本發明致力于提供一種能夠增強壽命性質以及改進輸出性質的鋰二次電池用非水液體電解質，以及包含該非水液體電解質的鋰二次電池。

技術方案

本發明的一個實施方式提供一種鋰二次電池，包括含有雙氟磺酰亞胺鋰(Lithiumbis(fluorosulfonyl)imide；LiFSI)和三甲基甲硅烷基磷酸酯(TMSPa)添加劑的非水液體電解質、含有鋰-鎳-錳-鈷系氧化物作為正極活性材料的正極、負極和隔膜。