新型化合物及包含其的锂二次电池电解液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明提供一种新型化合物及包含其的锂二次电池电解液，更具体地，涉及一种 可以用作锂二次电池电解液的添加剂的新型化合物、包含其的锂二次电池电解液以及使用 这种锂二次电池电解液的锂二次电池。
【背景技术】
[0002] 近来，随着移动电子设备的广泛普及，并随着这些移动电子设备的小型化、薄膜化 及轻量化，人们正在对作为其电源使用的二次电池的小型化和轻量化，以及能够使其长时 间充放电方面进行广泛地研究。
[0003] 锂二次电池是通过锂离子在所述正极及负极中进行插入及脱离时的氧化、还原反 应而产生电能，因此，通过将可插入及脱离锂离子的物质用作负极及正极，并且在所述正极 和负极之间，填充有机电解液或聚合物电解液来制备锂二次电池。
[0004]目前广泛使用的有机电解液可以列举如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、二甲氧基乙烷、 γ-丁内酯、N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃或乙腈等。但是，这些有机电解液通常容易挥发， 并且易燃性高，因此，在将其适用于锂离子二次电池时，因过充电、过放电而引起内部发热 时，会发生由内部短路而引起着火等高温下安全性问题。
[0005]并且，锂二次电池在最初充电时，从正极的锂金属氧化物中流出的锂离子移动至 负极的碳电极，并嵌入到碳中，此时，由于锂的反应性强，因此，作为负极活性物质的碳粒子 的表面和电解质进行反应，从而在负极表面形成一种称为固体电解质界面（So1id ElectrolyteInterface;SEI)膜的被膜。
[0006]锂二次电池的性能主要受到有机电解液结构和通过所述有机电解液和电极的反 应而形成的所述SEI膜的影响。
[0007]S卩，形成的SEI不仅能够防止碳材料和电解液溶剂的副反应，例如，在负极的碳粒 子的表面上抑制电解液的分解，并且防止因电解溶剂共嵌入(co-intercalation)负极材料 而引起的负极材料的崩塌，而且还通过准确可靠地执行作为现有锂离子通道的作用，从而 使电池性能的降低最小化。
[0008]因此，为了解决上述问题，人们希望开发出一种包含添加剂的新型有机电解液，并 尝试了多种研究。
[0009] 例如，日本专利JP2002260725公开了一种使用如联苯(biphenyl)等芳香族化合物 而能够防止过充电电流及由此引起的热失控现象的非水类锂离子电池。此外，美国专利5， 879,834中也记载了一种通过添加少量的联苯、3-氯噻吩（3〇111〇1'〇1:11；[(^116116)等芳香族化 合物来使得在非正常的过电压状态下以电化学聚合而增加内电阻，从而用于提高电池安全 性的方法。
[0010] 然而，在用于获得容量维持率高，并且提高高温及低温下的安全性方面仍然需要 进行研究。
[0011] 【现有技术文献】
[0012] 【专利文献】
[0013] (专利文献1)日本专利JP2002-260725 [0014](专利文献2)美国专利5，879，834号
【发明内容】
[0015] 本发明要解决的技术问题
[0016]本发明提供一种新型化合物、包含其的锂二次电池电解液以及使用本发明的锂二 次电池电解液的锂二次电池，所述新型化合物使得高倍率充放电特性、寿命特性等基本性 能良好地维持，并且高温及低温特性优异。
[0017] 解决技术问题的技术手段
[0018]本发明提供一种新型化合物，所述化合物是为了提高锂二次电池的特性而作为锂 二次电池电解液的添加剂使用，并且用下述化学式1表示：
[0019] [化学式1]
[0020]
[0021] 所述化学式1中，
[0022] R1至R4相互独立地为氢、氰基、卤代(C1-C10)烷基、（C1-C10)烷基、（C1-C10)烷氧基 或(Cl-C10)烷氧基羰基，
[0023] A为单键或-(CR3R4)n-，n为1至3的整数。
[0024]根据本发明一实施例的所述化学式1可以用下述化学式2或3表示：
[0025] [化学式2]
[0026]
[0027]
[0028]
[0029] 所述化学式2或3中，
[0030] R11至R16相互独立地为氢、氰基、卤代(C1-C10)烷基、（C1-C10)烷基、（C1-C10)烷氧 基或(Cl-C10)烷氧基羰基。
[0031] 在根据本发明一实施例的所述化学式2及3中，R11至R16可以相互独立地为氢、氰 基、卤代(C1-C10)烷基、（C1-C10)烷基、（C1-C10)烷氧基或(C1-C10)烷氧基羰基。
[0032] 此外，本发明提供一种锂二次电池电解液，所述锂二次电池电解液包含锂盐;非水 性有机溶剂；以及用下述化学式1表示的化合物：
[0033] [化学式1]
[0034]
[0035] 所述化学式1中，
[0036]R1至R4相互独立地为氢、氰基、卤代(C1-C10)烷基、（C1-C10)烷基、（C1-C10)烷氧基 或(Cl-C10)烷氧基羰基，
[0037] A为单键或_(CR3R4)n-，n为1至3的整数。
[0038] 优选地，根据本发明一实施例的所述化学式1可以用下述化学式2或3表示：
[0039] [化学式2]
[0040]
[0041]
[0042] Vr14
[0043] 所述化学式2或3中，
[0044]R11至R16相互独立地为氢、氰基、卤代(C1-C10)烷基、（C1-C10)烷基、（C1-C10)烷氧 基或(Cl-C10)烷氧基羰基。
[0045]在根据本发明一实施例的锂二次电池电解液中，所述化学式1可以选自下述结构， 但不限定于此：
[0046]
[0047]
[0048] 在根据本发明一实施例的锂二次电池电解液中，以所述电解液总重量计，可以包 含〇. 1至5重量％的所述化学式丨所示的化合物。
[0049] 在根据本发明一实施例的锂二次电池电解液中，所述电解液可以包含选自草酸硼 酸酯类化合物、被氟取代的碳酸酯类化合物、亚乙烯基碳酸酯类化合物及含有亚砜基 (sulfinyl)的化合物中的一种或两种以上的附加添加剂。
[0050]更具体地，在根据本发明一实施例的锂二次电池电解液中，所述电解液可以包含 选自二氟草酸硼酸锂(LiFOB)、双草酸硼酸锂(LiB(C204)2，LiB0B)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、 碳酸亚乙稀酯(VC)、碳酸乙稀亚乙酯(VEC)、二乙稀砜(divinylsulfone)、亚硫酸乙稀酯 (ethylenesulfite)、亚硫酸丙稀酯（propylenesulfite)、磺酸二稀丙酯（diallyl sulfonate)、乙烧磺内酯、丙烷磺内酯（propanesultone，PS)，丁烧磺内酯（butane sultone)、乙稀磺内酯、丁稀磺内酯及丙稀磺内酯(propenesultone，PRS)中的一种以上的 附加添加剂。
[0051 ]在根据本发明一实施例的锂二次电池电解液中，以电解液总重量计，可以包含0.1 至5. 〇重量％的所述附加添加剂。
[0052]在根据本发明一实施例的锂二次电池电解液中，所述非水性有机溶剂可以选自环 状碳酸酯类溶剂、线型碳酸酯类溶剂及它们的混合溶剂，所述环状碳酸酯可以选自碳酸乙 烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯及它们的 混合物，所述线型碳酸酯可以选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸 甲丙酯、异丙基碳酸甲酯、碳酸乙丙酯及它们的混合物。
[0053]在根据本发明一实施例的锂二次电池电解液中，所述非水性有机溶剂中线型碳酸 酯溶剂:环状碳酸酯溶剂的混合体积比可以为1至9:1。
[0054]在根据本发明一实施例的锂二次电池的电解液中，所述锂盐可以选自LiPF6、LiBF4、LiCl〇4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(S〇2C2F5)2、LiN(CF3S〇2)2、LiN(S〇3C2F5)2、LiN(S〇2F)2、 1^〇卩33〇3、1^〇4卩95〇3、1^〇61153〇3、1^5^1^厶1〇2、1^厶1(：14、1^~((^2計13〇2)((：疋2"13〇2)(其中，叉 及y为自然数）、LiCl、LiI及LiB(C2〇4)2中的一种或两种以上。
[0055] 在根据本发明一实施例的锂二次电池的电解液中，所述锂盐可以以0.1至2.0M的 浓度存在。
[0056] 此外，本发明提供一种锂二次电池，所述锂二次电池包含根据本发明的锂二次电 池电解液。
[0057]发明的效果
[0058]本发明的新型化合物包含在锂二次电池电解液中，从而提高包含该电解液的锂二 次电池的特性。
[0059]根据本发明的锂二次电池电解液包含含有两个氧的杂环烷基环化合物，能够显著