用于锂二次电池的电解液及包含其的锂二次电池的制作方法_2

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(其中,X 及 y 为自 然数)、LiCl、Li I及LiB (C2O4) 2中的一种或两种以上。
[0032] 根据本发明一实施例的用于高电压锂二次电池的电解液中,所述锂盐可以以0. 1 至2. OM的浓度存在。
[0033] 此外,本发明提供一种高电压锂二次电池,所述高电压锂二次电池包含所述用于 高电压锂二次电池的电解液。
[0034] 发明的效果
[0035] 根据本发明的用于高电压锂二次电池的电解液通过包含具有下述结构的多腈化 合物,从而能够显著改善在高电压状态下电解液被氧化/分解而导致的电池膨胀现象,因 此不仅显示出优异的高温存储特性,而且在低温下也显示出优异的放电特性。所述多腈化 合物为,在被中心碳原子取代的4个取代基中,至少3个为氢以外的取代基的同时,至少2 个以上为腈基,即氰烷基或氰烷氧基烷基的结构的多腈化合物。
[0036] 并且,根据本发明的包含用于高电压锂二次电池的电解液的高电压锂二次电池能 够良好地维持高效率充放电特性、寿命特性等基本性能,并且能够显著改善在高电压状态 下电解液被氧化/分解而发生的电池膨胀现象,因此不仅显示出优异的高温存储特性,而 且在低温下也显示出优异的放电特性。
【附图说明】
[0037] 图1为实施例1至4和比较例1的氧化分解电压测定结果。
【具体实施方式】
[0038] 以下,对本发明进行更具体的说明。如果未对所使用的技术术语及科学术语进行 其它定义的情况下,则表明它们具有本领域技术人员通常理解的意思,在以下的说明中将 省略掉会对本发明的主旨造成不必要的混淆的公知功能及结构。
[0039] 本发明涉及一种用于高电压锂二次电池的电解液,所述电解液用于提供在高电压 状态下能够确保电池的稳定性的同时,高温存储特性和寿命特性优异的电池。
[0040] 本发明提供一种用于高电压锂二次电池的电解液,所述种用于高电压锂二次电池 的电解液包含锂盐;非水性有机溶剂;以及下述化学式1所示的多腈化合物:
[0041] [化学式1]
[0042]
[0043] 所述化学式1中,札至R 3分别独立地为氰基、-(CH 2) a-CN、- (CH2) b-0- (CH丄-CN或 C1-C5烷氧基羰基;R4为氢、氰基、-(CH 2) a-CN或-(CH2) b-0- (CH2) e-CN ;a及c分别独立地为2 至10的整数,b为1至10的整数J1SR4中至少两个以上为-(CH丄-CN或-(CH丄-O-(CH 2) n-CN〇
[0044] 根据两个腈基之间导入的结构物的形态,作为电解质添加剂的效果会不同,在导 入有两个腈基之间未导入氢以外的其它取代基的线型脂肪族烃基的化合物的情况下,由于 分子内原子的移动自由,因此,电容率相对会变小,从而显示出电解液在高电压下容易被氧 化分解的性质。因此,将导入有两个腈基之间未导入氢以外的其它取代基的线型脂肪族烃 基的化合物添加到电解液中时,电解液在高电压下容易被氧化分解而成为电池内副反应的 原因。然而,根据本发明的用于高电压锂二次电池的电解液包含具有下述结构的多腈化合 物,从而能够抑制电池内的副反应,由此能够显著改善在高电压状态下电解液被氧化/分 解而导致的电池膨胀现象,从而不仅能够显示出优异的高温存储特性,而且在低温下也能 够显示出优异的放电特性。所述多腈化合物为,在被中心碳原子取代的4个取代基中,至 少3个为氢以外的取代基的同时,至少2个以上为腈基,即氰烷基或氰烷氧烷基的多腈化合 物。
[0045] 根据本发明的一实施例的用于高电压锂二次电池的电解液中,所述多腈化合物用 下述化学式2或3表示:
[0046] [化学式2]
[0047]
[0048]
[0049]
[0050] 所述化学式 2 及 3 中,私为氰基、-(CH 2) a-CN、- (CH2) b-0- (CH2) ^CN 或 C1-C5 烷氧 基羰基;R4为氢、氰基、-(CH2)a-CN、或-(CH 2)b-O-(CH2)c-CN ;a及c分别独立地为2至10的 整数,b为1至10的整数。
[0051] 根据本发明一实施例的用于高电压锂二次电池的电解液中,所述多腈化合物最优 选为选自具有下述结构的多腈化合物:
[0052]
[0053] 根据本发明一实施例的用于高电压锂二次电池的电解液中,所以所述用于二次电 池的电解液总重量计,可以包含1至20重量%的所述化学式1所示的多腈化合物,更优选 包含1至15重量%的所述化学式1所示的多腈化合物。如果包含的所述化学式1所示的 多腈化合物的含量小于1重量%,则不能够显示出添加效果,即,在高温存储中抑制电池膨 胀或对容量维持率的改善效果甚微,并且对于锂二次电池的放电容量或输出等的提高效果 甚微,如果包含的含量大于20重量%,则会发生寿命急剧恶化等问题,反而会降低锂二次 电池的特性。
[0054] 根据本发明一实施例的用于高电压锂二次电池的电解液中,所述电解液可以进一 步包含用于提高电池寿命的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的化合物中的一种或两种以上的作为寿命提高添加剂 的添加剂。
[0055] 所述草酸硼酸酯类化合物可以为下述化学式4所示的化合物或双草酸硼酸锂 (LiB(C 2O4)2, LiBOB):
[0056] [化学式4]
[0057]
[0058] (所述化学式4中,R11及R 12分别独立地为卤素元素或被卤化的Cl至ClO的烷 基)。
[0059] 所述草酸硼酸酯类添加剂的具体例可列举如LiB(C2O4)F 2(二氟草酸硼酸锂, LiFOB)或 LiB(C2O4)2(双草酸硼酸锂,LiBOB)等。
[0060] 所述被氟取代的碳酸酯类化合物可以为氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二氟代碳酸乙烯 酯(DFEC)、氟代碳酸二甲酯(FDMC)、氟代碳酸甲乙酯(FEMC)或它们的组合。
[0061] 所述亚乙烯基碳酸酯类化合物可以为碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC) 或它们的混合物。
[0062] 所述含有亚砜基(S = 0)的化合物可以为砜、亚硫酸酯、磺酸酯及磺内酯(环状磺 酸酯),它们可以单独或混合使用。具体地,所述砜可以由下述化学式5表示,可以为二乙烯 砜。所述亚硫酸酯可以由下述化学式6表示,可以为亚硫酸乙烯酯或亚硫酸丙烯酯。磺酸 酯可以由下述化学式7表示,可以为己二烯磺酸酯(。另外,磺内酯非限制性例可列举乙烷 磺内酯、丙烷磺内酯、丁烷磺内酯、乙烯磺内酯、丁烯磺内酯、丙烯磺内酯等:
[0063] [化学式5]
[0064]
[0065]
[0066]
[0067] [化学式7]
[0068]
[0069] (所述化学式5、6及7中,R13及R 14分别独立地为氢、卤素原子、Cl-ClO的烷基、 C2-C10的烯基、被卤素取代的Cl-ClO的烷基或被卤素取代的C2-C10的烯基。)
[0070] 根据本发明一实施例的用于高电压锂二次电池的电解液中,更优选地,所述电解 液可进一步包含选自二氟草酸硼酸锂(LiFOB)、双草酸硼酸锂(LiB(C 2O4)2, LiBOB)、氟代碳 酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、二乙烯砜、亚硫酸乙烯酯、亚 硫酸丙烯酯、己二烯磺酸酯、乙烷磺内酯、丙烷磺内酯、丁烷磺内酯、乙烯磺内酯、丁烯磺内 酯及丙烯磺内酯的添加剂。
[0071] 根据本发明一实施例的用于高电压锂二次电池的电解液中,所述添加剂的含量不 受特别限制,但为了在二次电池电解液内提高电池的寿命,以电解液总重量计,可以包含 0. 1至5重量%的所述添加剂,更优选包含0. 1至3重量%的所述添加剂。
[0072] 根据本发明一实施例的用于高电压锂二次电池的电解液中,所述非水性有机溶剂 可以单独包含碳酸酯、酯、醚或酮,或者可以包含它们的混合溶剂,优选为选自环状碳酸酯 类溶剂、线型碳酸酯类溶剂及它们的混合溶剂,最优选为将环状碳酸酯类溶剂和线型碳酸 酯类溶剂混合使用。所述环状碳酸酯溶剂的极性大,可以充分解离锂离子,但是,因粘度大 而存在离子电导率低的缺点。因此,在所述环状碳酸酯溶剂中混合使用极性虽小但粘度较 低的线型碳酸酯溶剂,从而可以使锂二次电池的特性得到最佳化。
[0073] 所述环状碳酸酯类溶剂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,所述线型碳酸酯类溶剂可以选自 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。
[0074] 根据本发明一实施例的用于高电压
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