非水电解液添加剂、包含其的非水电解液和锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种非水电解液添加剂，其通过形成在应用于非水电解液时即使在高温下也稳定且具有低电阻的固体电解质界面，能够提高锂二次电池的寿命特性，本发明专利技术还涉及包含式I表示的磺内酯类化合物的非水电解液添加剂、包含该添加剂的非水电解液和锂二次电池。该添加剂的非水电解液和锂二次电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解液添加剂、包含其的非水电解液和锂二次电池


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年9月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10
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2020
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0125369号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

[0004]本专利技术涉及一种包含磺内酯类化合物的非水电解液添加剂、包含该添加剂的非水电解液以及锂二次电池。

技术介绍

[0005]近年来，随着信息社会的进步带来的个人IT设备和计算机网络的发展，以及由此导致的整个社会对电能依赖的日益增加，需要开发旨在高效地储存和利用电能的技术。
[0006]特别地，对解决环境问题和实现可持续的、循环型社会的日益增长的兴趣带来了对锂离子电池和电能储存装置(例如双电层电容器)的广泛研究。在基于电池的技术中，锂二次电池作为理论上具有最高能量密度的电池系统而备受关注。
[0007]通常，锂二次电池包括由含锂过渡金属氧化物形成的正极、负责储存锂的负极、充当锂离子传输介质的电解质和隔膜。在这些组件中，电解液已知是对电池的稳定性、安全性等有很大影响的组件，因此正在积极地对其进行研究。
[0008]同时，在锂二次电池的充放电过程中，电解液中所含的锂盐的分解产物使正极活性材料在结构上崩塌，从而使正极性能劣化，并且当正极结构崩塌时，过渡金属离子可以从正极表面溶出。溶出的过渡金属离子电沉积在正极或负极上，以增加正极电阻，或使负极劣化，并破坏固体电解质中间相(SEI)，从而引起电解质的额外分解，由此增加电池电阻并使电池寿命劣化。
[0009]这种电池性能的劣化倾向于随着正极电位的增加或电池暴露于高温而进一步加速。
[0010]因此，迫切需要研究一种可有助于在电极表面上产生稳定的SEI以抑制过渡金属离子从正极溶出或防止负极劣化的添加剂。

技术实现思路

[0011][技术问题][0012]作为为解决上述问题而进行的各种研究的结果，本专利技术的一个方面提供了一种包含磺内酯类化合物的非水电解液添加剂，其是能够在电极表面上形成固体电解质中间相(SEI)的非水电解液添加剂。
[0013]此外，本专利技术的另一方面提供了一种非水电解液，其包括所述非水电解液添加剂。
[0014]本专利技术的另一方面提供一种锂二次电池，其包括所述非水电解液。
[0015][技术方案][0016]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种非水电解液添加剂，其包
含下式I表示的磺内酯类化合物。
[0017][式I][0018][0019]在式I中，
[0020]A是单键、或经取代或未经取代的直链或支化C1‑
C6亚烷基，
[0021]X是O或S，
[0022]Y是O、S或NR，
[0023]在NR中，R为氢、经取代或未经取代的直链或支化C1‑
C
10
烷基、经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C
10
烯基、或经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C
10
炔基，
[0024]Z是经取代或未经取代的直链或支化C1‑
C
10
亚烷基、C＝O基团、O＝S＝O基团、C＝S基团或S＝O基团，并且
[0025]R1和R2各自独立地为氢、经取代或未经取代的直链或支化C1‑
C
10
烷基、经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C
10
烯基、或经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C
10
炔基。
[0026]此外，根据本专利技术的另一方面，提供了一种非水电解液，其包含有机溶剂、锂盐和所述添加剂。
[0027]根据本专利技术的另一方面，提供了一种锂二次电池，其包括正极、负极、设置在正极和负极之间的隔膜和所述非水电解液。
[0028][有利效果][0029]根据本专利技术，当应用包含式I表示的化合物的添加剂时，将形成低电阻且坚固的SEI层，因此可以提供具有优异的高温长寿命特性的锂二次电池。
具体实施方式
[0030]在下文中，将更详细地描述本专利技术。
[0031]应当理解，本专利技术的说明书和权利要求中使用的词语或术语不应被解释为限于在常用词典中定义的含义。应当进一步理解，基于专利技术人可以适当地定义词语或术语的含义以最佳地解释本专利技术的原则，这些词语或术语应当被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义和本专利技术的技术思想一致的含义。
[0032]本文所用的术语仅用于描述具体实施方式而并不旨在限制本专利技术。单数形式也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。如本文所用，应当理解，术语“包括”或“具有”旨在指定本公开中所描述的特征、整数、步骤、操作、要素、组件或其组合的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、组件或其组合。
[0033]非水电解液添加剂
[0034]本专利技术的非水电解液添加剂包括下式I表示的磺内酯类化合物。
[0035][式I][0036][0037]在上述式I中，
[0038]A是单键；或经取代或未经取代的直链或支化C1‑
C6亚烷基，
[0039]X是O或S，
[0040]Y是O、S或NR，
[0041]在NR中，R为氢、经取代或未经取代的直链或支化C1‑
C
10
烷基、经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C
10
烯基、或经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C
10
炔基，
[0042]Z是经取代或未经取代的直链或支化C1‑
C
10
亚烷基、C＝O基团、O＝S＝O基团、C＝S基团或S＝O基团，并且
[0043]R1和R2各自独立地为氢、经取代或未经取代的直链或支化C1‑
C
10
烷基、经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C
10
烯基、或经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C
10
炔基。
[0044]当应用包含式I表示的磺内酯类化合物的添加剂时，会形成低电阻且坚固的SEI层，因此可提供具有优异的高温长寿命特性的锂二次电池。
[0045]式I表示的磺内酯类化合物充当阴离子受体以使阴离子在电解液中稳定，从而增加锂离子和阴离子之间的离子对分离。此外，式I表示的磺内酯类化合物包括含有一个或多个N、O和S元素的杂五边形结构，以用于诱导在电极和电解液之间的界面处形成稳定的SEI层，并且有效减少高温下电解液分解引起的电池膨胀。
[0046]在NR中，R可以是氢、经取代或未经取代的直链或支化C1‑
C6烷基、经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C6烯基、或经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C6炔基。在这种情况下，碳数较少而产生低电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非水电解液添加剂，其包含下式I表示的磺内酯类化合物：[式I]其中，在式I中，A是单键、或经取代或未经取代的直链或支化C1‑
C6亚烷基，X是O或S，Y是O、S或NR，在NR中，R为氢、经取代或未经取代的直链或支化C1‑
C
10
烷基、经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C
10
烯基、或经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C
10
炔基，Z是经取代或未经取代的直链或支化C1‑
C
10
亚烷基、C＝O基团、O＝S＝O基团、C＝S基团或S＝O基团，并且R1和R2各自独立地为氢、经取代或未经取代的直链或支化C1‑
C
10
烷基、经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C
10
烯基、或经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C
10
炔基。2.如权利要求1所述的非水电解液添加剂，其中，上述R是氢、经取代或未经取代的直链或支化C1‑
C6烷基、经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C6烯基、或经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C6炔基。3.如权利要求1所述的非水电解液添加剂，其中，上述R1和R2各自独立地为氢、经取代或未经取代的直链或支化C1‑
C6烷基、经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C6烯基、或经取代或未经取代的直链或支化C2‑
C6炔基。4.如权利要求1所述的非水电解液添加剂，其中，式I表示的磺内酯类化合物为下式1所示的化合物：[式1]其中，在式1中，X是O或S，
Y是O、S或NR，在上述NR中，R为氢、经取代或未经取代的直链或支化C1‑

【专利技术属性】
技术研发人员：金廷根，林永敏，李源均，张德训，鲁燦佑，廉澈殷，尹正爱，金敬勋，李哲行，金书奇，崔溁哲，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：