[發明專利]二次電池用電解質和包含所述電解質的二次電池

有效

• 申請號: 201880047984.5
• 申請日: 2018-07-30
• 公開（公告）號: CN110945704B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 樸昶勛;李鎬春;姜成振;張民哲;金度延;金炫志
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學;大邱慶北科學技術院
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/42;H01M10/054;C07F19/00;C07F7/10
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 王海川;陳海濤

本發明涉及一種二次電池用電解質和包含所述電解質的二次電池，并且更具體地，涉及一種二次電池用電解質，其包含電解質鹽、有機溶劑和添加劑，其中所述添加劑包含選自由具有N?Si類鍵的化合物和具有O?Si類鍵的化合物構成的組中的至少一種化合物。由于包含含有特定化學鍵的添加劑，所述二次電池用電解質抑制在多價金屬表面上的成膜，并且由此可以提高多價金屬二次電池的效率和壽命特性。

技術領域

本申請要求于2017年8月16日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請號10-2017-0103526的權益，該韓國專利申請的公開內容以引用的方式整體并入本文中。

本發明涉及一種二次電池用電解質和包含所述電解質的二次電池。

背景技術

隨著電子裝置和通信裝置近來迅速變得更小、更輕和更復雜并且在環境問題方面電動車輛的必要性已經高度凸顯，已經對能夠用作這些產品的能源的二次電池進行了深入的研究。在許多二次電池中，鋰二次電池可以被制造為小且輕，并且在能量密度、放電電壓和輸出功率穩定性方面具有許多優勢，并且使用范圍正在擴大。

鋰二次電池為其中鋰離子(Li⁺)參與氧化還原反應的電池。具體地，當在充電時正極活性材料中包含的鋰離子經由電解質遷移到負極，然后插入層狀結構的負極活性材料之間，并且在放電時插入在負極活性材料之間的鋰離子遷移回到正極，由此使電池進行工作。在此，根據電極活性材料的類型，鋰二次電池的容量是不同的，并且由于在實際工作中不能確保達到理論容量水平的足夠的容量并且充放電的穩定性和可靠性不足，因此鋰二次電池尚未完全商業化。

此外，鋰為一種稀有金屬，其在地殼中僅以0.002％存在。除此之外，廣泛用作鋰二次電池的正極活性材料的鈷和銅也是稀有的，并且僅主要在南非和南美洲生產，這在確保資源方面引起了憂慮。

為了確保二次電池的高容量、高輸出功率和價格競爭力，最近一直在進行使用便宜得多并且具有高能量密度容量的鎂(Mg)、鈣(Ca)、鋁(Al)、釔(Y)、鋅(Zn)等代替鋰的研究。

與通過諸如鋰離子或鈉離子(Na⁺)的單價金屬陽離子工作的常規二次電池相比，通過諸如鎂離子(Mg²⁺)、鈣離子(Ca²⁺)、鋁離子(Al³⁺)或釔離子(Y³⁺)的多價金屬陽離子工作的二次電池能夠儲存更多的能量，這在增加容量方面是特別有利的。

然而，與諸如鋰或鈉的單價金屬不同，諸如鎂、鈣、鋁、釔或鋅的多價金屬難以用作二次電池的負極材料。這是因為以下事實：多價金屬陽離子難以分散到現有技術中使用的大多數二次電池用鋰電解質組合物中。特別是，在電解質中使用的有機溶劑在多價金屬表面上形成膜，并且由于此時產生的膜的電阻顯著高于在單價金屬表面上形成的膜的電阻，因此在驅動電池時會抑制負極中金屬離子的電化學沉積/溶解反應。

鑒于上述情況，已經提出了關于多價金屬二次電池用電解質的各種技術。

作為一個實例，Se-Young Ha等和Tomokazu Fukutsuka等已經報道了鎂電池的性能可以通過使用包含甘醇二甲醚類溶劑的電解質來改善，并且Sung-Jin Kang等報道了鎂電池的性能可以通過使用包含二烷基砜類溶劑的電解質來改善。此外，A.Kitada等已經報道了包含鋁金屬的二次電池的沉積/溶解性能可以通過使用甘醇二甲醚類溶劑來提高。

此外，韓國專利申請公布號2016-0070025已經公開了通過多價金屬陽離子進行工作的二次電池的性能可以通過使用包含特定的砜類溶劑或醚類溶劑和電解質鹽的電解質來改善。