锂二次电池用非水性电解质溶液及包含其的锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种锂二次电池用非水性电解质溶液和包含其的锂二次电池。更具体而言，本发明专利技术涉及以下锂二次电池用非水性电解质溶液和包含其的锂二次电池，所述锂二次电池用非水性电解质溶液包含：锂盐，含有碳酸酯化合物和丙酸酯化合物的有机溶剂，含有具体式表示的化合物的第一添加剂，以及含有1,3,6

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池用非水性电解质溶液及包含其的锂二次电池
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年7月9日递交的韩国专利申请10
‑
2020
‑
0084419号和2021年7月7日递交的韩国专利申请10
‑
2021
‑
0089129号的优选权，其公开内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及锂二次电池用非水性电解质溶液及包含其的锂二次电池，所述非水性电解质溶液可以在电极表面上形成稳定的膜。

技术介绍

[0004]随着信息社会的最新发展，个人IT设备和计算机网络得到发展，并且社会整体对电能的依赖性增加，需要开发高效地储存和利用电能的技术。
[0005]在发展的技术中，基于二次电池的技术是用于各种应用的最合适的技术。
[0006]特别地，鉴于锂二次电池与铅电池或镍镉电池相比可以被小型化以适用于个人IT设备、具有高能量密度和工作电压并且可以具有高容量的事实，锂二次电池已经用于电动车辆和电力储存装置以及笔记本计算机和移动电话的电源。
[0007]当锂二次电池在高电压和高温条件下工作时，在电极表面上形成的膜降解，同时，过渡金属离子可能因非水性电解质溶液和正极之间的副反应而溶解到非水性电解质溶液中，或者产生气体。这种现象在电压增加或储存温度升高时更为严重。
[0008]因此，尝试了研究和开发能够通过在电极表面上形成坚固的膜而消除高电压和高温工作降解的成因。

技术实现思路

[0009][技术问题][0010]本专利技术的一个方面提供了一种锂二次电池用非水性电解质溶液，其包含两种类型的腈类化合物，所述腈类化合物具有能够在正极表面上形成坚固的膜的特定结构。
[0011]本专利技术的另一方面提供了一种锂二次电池，其中通过包含所述锂二次电池用非水性电解质溶液，高温储存期间的电池膨胀较低，并且容量特性得到改善。
[0012][技术方案][0013]根据本专利技术的一个方面，提供了一种锂二次电池用非水性电解质溶液，所述非水性电解质溶液包含：
[0014]锂盐，
[0015]含有碳酸酯化合物和丙酸酯化合物的有机溶剂，
[0016]含有式1表示的化合物的第一添加剂，以及
[0017]含有1,3,6
‑
己烷三甲腈的第二添加剂，
[0018]其中，第一添加剂和第二添加剂以1:1.1至1:5.5的重量比存在：
[0019][式1][0020]NC
‑
R
‑
CH＝CH
‑
R
‑
CN
[0021]其中，在式1中，R是无取代基或具有取代基的具有1至5个碳原子的亚烷基。
[0022]具体地，式1表示的化合物可以是1,4
‑
二氰基
‑2‑
丁烯(DCB)。
[0023]基于非水性电解质溶液的总重量，式1表示的化合物的含量可以为0.01重量％至2.5重量％。
[0024]根据本专利技术的另一方面，提供了一种锂二次电池，其包含：含有正极活性材料的正极；含有负极活性材料的负极；置于所述负极和所述正极之间的隔膜；以及本专利技术的锂二次电池用非水性电解质溶液。
[0025][有利效果][0026]由于本专利技术的非水性电解质溶液包含在结构中含有两个以上腈基(
‑
CN)的1,3,6
‑
己烷三甲腈和式1表示的化合物，因此其可以在正极表面上形成牢固的膜，以防止正极和电解质溶液之间的副反应并防止正极的崩塌，因此，可以有效地控制过渡金属从正极的溶出。
[0027]本专利技术的非水性电解质溶液可以通过减少有机溶剂组分中的碳酸酯化合物(其在高电压下容易分解)的量来抑制高电压下的气体产生。
[0028]因此，如果使用本专利技术的非水性电解质溶液，可以获得高电压工作期间和高温储存期间的电池膨胀被抑制并且容量特性得到改善的锂二次电池。
具体实施方式
[0029]下文中将更详细地描述本专利技术。
[0030]将理解的是，说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应解释为常用词典中定义的含义，并且还将理解，基于专利技术人可以适当地定义词语或术语的含义以最好地解释本专利技术的原则，词语或术语应理解为具有与它们在相关技术和本专利技术的技术思想的上下文中的含义相一致的含义。
[0031]关于锂二次电池，当非水性电解质溶液在初始充电和放电期间分解时，在负极和正极的表面上形成具有钝化能力的膜以改善高温储存特性。然而，当膜在高电压工作和高温储存期间降解时过渡金属元素从正极溶出，造成金属元素损失，因此放电容量可能降低。另外，由于因此溶解的过渡金属离子不仅电沉积在负极上(在强还原电位范围内反应以消耗电子)而且还破坏负极表面上的膜，因此导致用于固体电解质中间相(SEI)再生的电解质分解和电子和锂离子的额外消耗。因此，电阻可能增加，并且电池容量可能持续减少，同时增加不可逆容量。
[0032]因此，本专利技术旨在提供包含非水性电解质溶液添加剂的二次电池用非水性电解质溶液，其通过在正极表面上形成稳定的膜而防止过渡金属的溶出并抑制正极和电解质溶液之间的副反应，从而能够减少电池中的金属杂质的量。另外，本专利技术旨在提供一种锂二次电池，其中，通过包含所述非水性电解质溶液，容量特性得到改善，并且高温储存期间的电池膨胀受到抑制。
[0033]锂二次电池用非水性电解质溶液
[0034]根据一个实施方式，本专利技术提供了一种锂二次电池用非水性电解质溶液。
[0035]所述非水性电解质溶液包含：
[0036]锂盐，
[0037]含有碳酸酯化合物和丙酸酯化合物的有机溶剂，
[0038]含有下述式1表示的化合物的第一添加剂，以及
[0039]含有1,3,6
‑
己烷三甲腈(HTCN)的第二添加剂，
[0040]其中第一添加剂和第二添加剂以1:1.1至1:5.5的重量比存在：
[0041][式1][0042]NC
‑
R
‑
CH＝CH
‑
R
‑
CN
[0043]其中，在式1中，R是无取代基或具有取代基的具有1至5个碳原子的亚烷基。
[0044](1)锂盐
[0045]首先，将如下描述锂盐。
[0046]可使用锂二次电池电解质溶液中常用的任何锂盐作为锂盐而没有具体限制，例如，锂盐可包括Li
+
作为阳离子，并且可包括选自由F
‑
、Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
、NO3‑
、N(CN)2‑
、BF4‑
、ClO4‑
、B
10
Cl
10
‑
、AlCl4‑
、AlO4‑
、PF6‑
、CF3SO3‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种锂二次电池用非水性电解质溶液，所述非水性电解质溶液包含：锂盐，含有碳酸酯化合物和丙酸酯化合物的有机溶剂，含有式1表示的化合物的第一添加剂，以及含有1,3,6
‑
己烷三甲腈的第二添加剂，其中，第一添加剂和第二添加剂以1:1.1至1:5.5的重量比存在：[式1]NC
‑
R
‑
CH＝CH
‑
R
‑
CN其中，在式1中，R是无取代基或具有取代基的具有1至5个碳原子的亚烷基。2.如权利要求1所述的锂二次电池用非水性电解质溶液，其中，所述碳酸酯化合物包括选自环状碳酸酯化合物和直链碳酸酯化合物中的至少一种。3.如权利要求2所述的锂二次电池用非水性电解质溶液，其中，所述环状碳酸酯化合物是选自由碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯组成的组的至少一种。4.如权利要求1所述的锂二次电池用非水性电解质溶液，其中，所述丙酸酯化合物是选自由丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯和丙酸丁酯组成的组的至少一种。5.如权利要求1所述的锂二次电池用非水性电解质溶液，其中，所述碳酸酯化合物和所述丙酸酯化合物以1:9至4:6的体积比存在。6.如权利要求1所述的锂二次电池用非水性电解质溶液，其中，式1表示的化合物是1,4
‑
二氰基
‑2‑
丁烯。7.如权利要求1所述的锂二次电池用非水性电解质溶液，其中，基于所述非水性电解质溶液的总重量，式1表示的化合物以0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：李政旻，林永敏，李哲行，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：