用于锂二次电池的非水电解质溶液及包含该非水电解质溶液的锂二次电池的制作方法

本申请要求于2021年1月15日提交的韩国专利申请第10-2021-0006096号和2021年1月15日提交的韩国专利申请第10-2021-0006097号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。本发明涉及用于锂二次电池的非水电解质溶液和包含该非水电解质溶液的锂二次电池。

背景技术：

1、最近，随着锂二次电池的应用领域不仅迅速扩展到电力、电子、通信和电子设备(如计算机)的电源领域，而且还迅速扩展到汽车或例如储能器件的大面积设备的储能领域，因此对具有高稳定性以及高容量和高输出的二次电池的需求也在不断增加。

2、通常，正极和负极分别通过用材料涂覆正极集电器和负极集电器来制备，该材料中由含锂过渡金属氧化物形成的正极活性材料或者能够嵌入和脱嵌锂离子的碳材料或硅负极活性材料分别与任选的粘合剂和导电剂混合，具有预定形状的电极组件通过将这些电极堆叠在隔板的两侧而形成，然后通过将电极组件和非水电解质溶液插入电池壳体中来制备锂二次电池。在此，为了确保电池的性能，几乎基本上执行了化成(formation)和老化(aging)过程。

3、化成过程是在组装电池后通过重复充电和放电来激活二次电池的步骤，其中在充电过程中，来自用作正极的含锂过渡金属氧化物的锂离子被转移并嵌入到用作负极的碳材料负极活性材料中。在这种情况下，高反应性锂离子与电解质反应形成例如li2co3、li2o和lioh等化合物，这些化合物在电极表面形成固体电解质界面(solid electrolyteinterface:sei)。由于sei与寿命和容量保持密切相关，因此sei的形成是一个重要因素。

4、特别地，高容量、高输出和长寿命特性对于汽车用锂二次电池很重要。由于在正极中使用能量密度高但稳定性低的正极活性材料以实现高容量，因此研究了通过保护正极活性材料的表面来形成能够稳定正极活性材料的活性材料-电解质界面的方法。另外，关于负极，由于出现了负极的表面物种在电解质溶液中分解而引起副反应的问题，因此需要形成坚固且低电阻的sei。

5、特别地，由于sei在高温储存过程中会逐渐塌陷，导致电极暴露等问题，因此需要在电解质溶液中开发一种添加剂，以帮助形成在高温储存期间可以抑制副反应的sei。

6、此外，由于非水电解质溶液的缺点在于不仅电极材料劣化和有机溶剂挥发的可能性高，而且由于环境温度和电池本身的温度升高引起的燃烧，安全性也很差，因此需要开发一种用于锂二次电池的电解质，通过补偿这些缺点同时确保性能和安全性。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的一个方面提供了一种包含低聚物的非水电解质溶液以及通过包含该非水电解质溶液而具有改进的安全性和高温性能的锂二次电池。

3、技术方案

4、根据本发明的一个方面，提供了一种用于锂二次电池的非水电解质溶液，其包含：由式1表示的低聚物；锂盐；和有机溶剂。

5、[式1]

6、

7、在式1中，

8、r是脂肪烃基或芳香烃基，

9、r'是未取代或取代的具有1-5个碳原子的烷撑基，

10、r1至r4彼此相同或不同，并且各自独立地为未取代或取代的具有1-3个碳原子的烷基，

11、r5是未取代或取代的具有1-5个碳原子的烷撑基，

12、n、m和x是每个单元的重次复数，

13、其中n为1-10的整数，m为1-5的整数，x为1-200的整数，并且

14、e和e'彼此相同或不同，并且各自独立地由式2表示，

15、[式2]

16、

17、在式2中，

18、ra和rb彼此相同或不同，并且各自独立地为氢、未取代或被卤素基团取代的具有1-6个碳原子的烷基、或者未取代或被卤素基团取代的具有1-6个碳原子的烯基，

19、rc和rd彼此相同或不同，并且各自独立地为氢或具有1-5个碳原子的烷基，

20、rb和rc可以彼此键合以形成包括o的环烷基，并且

21、p和k各自是重复数，

22、其中p是0-4的整数，并且

23、k是1-3的整数。

24、根据本发明的另一方面，提供了一种锂二次电池，包括：包含正极活性材料的正极；包含负极活性材料的负极；设置在正极和负极之间的隔板；以及非水电解质溶液。

25、有益效果

26、根据本发明，能够在电极表面上形成更薄且更致密的保护膜的非水电解质溶液可以通过在溶解有锂盐的有机溶剂中进一步包括具有特定结构的低聚物来制备。此外，可以通过使用该非水电解质溶液来制备具有改进的安全性和高温寿命的锂二次电池。

1.一种用于锂二次电池的非水电解质溶液，包括：

2.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的非水电解质溶液，其中式2由式2-1或式2-2表示：

3.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的非水电解质溶液，其中，在式1中，r的脂肪烃基选自未取代或取代的具有1-20个碳原子的烷撑基、未取代或取代的具有4-20个碳原子的环烷撑基、未取代或取代的具有2-20个碳原子的杂环烷撑基、未取代或取代的具有2-20个碳原子的烯撑基、以及未取代或取代的具有2-20个碳原子的炔撑基，并且

4.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的非水电解质溶液，其中式1由式1-1表示：

5.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的非水电解质溶液，其中基于所述非水电解质溶液的总重量，所述低聚物的量在0.1重量％至5重量％的范围内。

6.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的非水电解质溶液，进一步包含选自由锂盐类添加剂和腈类添加剂构成的群组中的至少一种添加剂。

7.根据权利要求6所述的用于锂二次电池的非水电解质溶液，其中所述锂盐类添加剂是选自由四氟硼酸锂、双(草酸)硼酸锂、二氟(草酸)硼酸锂、二氟磷酸锂和二氟双(草酸)磷酸锂构成的群组中的至少一种，并且

8.根据权利要求6所述的用于锂二次电池的非水电解质溶液，其中基于所述非水电解质溶液的总重量，所述锂盐类添加剂的量在0.05重量％至5重量％的范围内。

9.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的非水电解质溶液，进一步包含二氟(草酸)硼酸锂和双(草酸)硼酸锂。

10.根据权利要求9所述的用于锂二次电池的非水电解质溶液，其中所述二氟(草酸)硼酸锂与所述双(草酸)硼酸锂的重量比在10:90至90:10的范围内。

11.根据权利要求6所述的用于锂二次电池的非水电解质溶液，其中所述腈类添加剂是选自由丁二腈、己二腈、癸二腈、二氰基丁烯、己三腈、1,2,3-三(2-氰基乙氧基)丙烷和乙二醇双(丙腈)醚构成的群组中的至少一种。

12.根据权利要求6所述的用于锂二次电池的非水电解质溶液，其中基于所述非水电解质溶液的总重量，所述腈类添加剂的量在0.05重量％至10重量％的范围内。

13.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的非水电解质溶液，进一步包含二氰基丁烯和己三腈。

14.根据权利要求13所述的用于锂二次电池的非水电解质溶液，其中所述二氰基丁烯与所述己三腈的重量比在10:90至90:10的范围内。

15.一种锂二次电池，包括：