用于二次电池的电解质溶液以及包括其的二次电池的制作方法

本发明涉及一种用于二次电池的电解质溶液以及包括其的二次电池，并且更特别地，涉及一种用于二次电池的非水电解质溶液和包括其的二次电池，其中将化学式1或化学式2的化合物添加到用于锂离子二次电池的非水电解质溶液中，从而有效地增加了非水电解质溶液的稳定性。

背景技术：

1、近来，便携式电子设备已经广泛普及，并且相应地，这些便携式电子设备变得更薄、更小和更轻。因此，正在对制造用作其电源的二次电池进行彻底的研究，这些二次电池小且重量轻，能够长时间充电和放电，并且具有增加的高倍率特性。

2、根据阳极材料或阴极材料的类型，二次电池被分类为铅酸电池、镍镉(ni-cd)电池、镍氢(ni-mh)电池、锂电池等，并且其电位和能量密度由电极材料的独特特性决定。其中，锂二次电池由于锂的低氧化/还原电位和分子量而具有高能量密度，并且因此主要用作驱动便携式电子设备诸如笔记本电脑、摄像机和移动电话的电源。然而，锂二次电池具有的主要问题在于连续充电期间其安全性劣化。由于阴极的结构坍塌而产生的热量是可以影响电池稳定性的原因之一，并且下面描述了基于二次电池，尤其是非水电解质二次电池的工作原理的电池稳定性。特别地，非水电解质二次电池的阴极活性材料包括能够嵌入和脱嵌锂和/或锂离子的含锂金属氧化物。这样的阴极活性材料被改性成热不稳定的结构，因为在过充电期间大量锂发生脱嵌。在这种过充电状态下，当电池温度由于外部物理影响(诸如暴露于高温等)而达到临界温度时，氧从具有不稳定结构的阴极活性材料中释放，并且所释放的氧引起与电解质溶液的溶剂的放热分解反应。特别地，由于电解质溶液的燃烧被从阴极释放的氧进一步加速，这一连串的放热反应导致电池因为热失控而着火和破裂。此外，沉积在阳极上的阴极过渡金属充当催化剂，其加速非水电解质的分解，在电池内部产生气体，或在充电/放电期间由于阳极的sei层而干扰锂离子的移动，最终大大降低电池性能和效率。

3、同时，在具有高容量富ni阴极的电池中，残留的锂(lioh，li2co3)和残留的水可以促进非水电解质溶液中锂盐的副反应。通过非水电解质溶液中锂盐的副反应产生副产物，这引起电解质溶液变色并损害电池特性。

4、因此，为了解决上述问题，日本专利申请公开号2013-157305公开了一种包括具有两种异氰酸酯基团的化合物的电解质溶液，并且韩国专利号10-0412522公开了一种电解质溶液，该电解质溶液包括二叔丁基硅烷基双(三氟甲磺酸酯)、甲磺酸三甲基硅烷酯、苯磺酸三甲基硅烷酯、三氟甲磺酸三甲基硅烷酯、三氟甲磺酸三乙基硅烷酯等，但是仍然需要研究具有优异的室温和高温热稳定性以及高温可储存性的电解质溶液。

5、目前，需要开发能够改善二次电池的热稳定性和高温可储存性的添加剂。

6、因此，本发明人已经付出了巨大努力来解决这样的问题，并且因此确定，当将化学式1或化学式2的化合物添加到非水电解质溶液中时，由于非水电解质溶液的稳定化可以抑制电解质溶液中副产物的产生，使得可以防止由于电解质溶液的分解而导致的变色，并且可以改善电池内阻特性并且可以增加高温存储效率(容量保持率/恢复率)，从而完成了本发明。此外，本发明具有不同的并区别于稳定电解质溶液的常规添加剂的结构，并具有优异的性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于二次电池的非水电解质溶液，该二次电池具有增加的室温和高温热稳定性以及高温可储存性。

2、本发明的其他目的是提供一种具有优异的室温和高温热稳定性以及高温可储存性的二次电池。

3、为了实现上述目的，本发明提供了一种用于二次电池的非水电解质溶液，该非水电解质溶液包括(a)锂盐，(b)非水有机溶剂，以及(c)至少一种添加剂，该添加剂选自由以下组成的组：以下由化学式1表示的化合物和由化学式2表示的化合物。

4、[化学式1]

5、

6、在化学式1中，r1独立地是c1-c3烷基。

7、[化学式2]

8、

9、在化学式2中，r1和r2各自独立地是氢原子或c1-c9烷基。

10、此外，本发明提供了一种二次电池，该二次电池包括(a)阴极，包括能够嵌入和脱嵌锂的阴极活性材料，(b)阳极，包括能够嵌入和脱嵌锂的阳极活性材料，(c)上述电解质溶液，以及(d)隔膜。

技术特征：

1.一种用于二次电池的非水电解质溶液，包括：

2.根据权利要求1所述的用于二次电池的非水电解质溶液，其中，所述由化学式1表示的化合物是由化学式1-1表示的化合物：

3.根据权利要求1所述的用于二次电池的非水电解质溶液，其中，所述由化学式2表示的化合物是由化学式2-1表示的化合物：

4.根据权利要求1所述的用于二次电池的非水电解质溶液，其中，所述锂盐是选自由以下组成的组中的至少一种：lipf6、libf4、lisbf6、liasf6、liclo4、lin(c2f5so2)2、lin(cf3so2)2、cf3so3li以及lic(cf3so2)3。

5.根据权利要求4所述的用于二次电池的非水电解质溶液，其中，所述锂盐以0.1至2.0m的浓度包含在所述非水有机溶剂中。

6.根据权利要求1所述的用于二次电池的非水电解质溶液，其中，所述非水有机溶剂是选自由以下组成的组中的至少一种：直链碳酸酯、环状碳酸酯、直链酯和环状酯。

7.根据权利要求6所述的用于二次电池的非水电解质溶液，其中：

8.根据权利要求6所述的用于二次电池的非水电解质溶液，其中，所述非水有机溶剂包括以1:9至9:1的体积比混合的所述直链碳酸酯和所述环状碳酸酯。

9.根据权利要求1所述的用于二次电池的非水电解质溶液，其中，基于所述电解质溶液的总量，所述由化学式1或化学式2表示的化合物的量为10至100,000ppm。

10.根据权利要求1所述的用于二次电池的非水电解质溶液，进一步包括至少一种选自由以下组成的组中的寿命延长添加剂：碳酸乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯、氟代碳酸亚乙酯和四氢呋喃并[3,2-b]呋喃-2,5-二酮。

11.根据权利要求1所述的用于二次电池的非水电解质溶液，进一步包括至少一种选自由以下组成的组中的高温性能增强添加剂：1,3-丙烷磺内酯、1,3-丙烯-1,3-磺内酯、硫酸亚乙酯、1,4-丁烷磺内酯、1,3-丙二醇环硫酸酯、4,4'-二-1,3,2-二氧杂硫杂环戊烷-2,2,2',2'-四氧化物、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷和2,4,8,10-四氧杂-3,9-二硫杂螺[5.5]十一烷。

12.根据权利要求1所述的用于二次电池的非水电解质溶液，进一步包括至少一种选自由以下组成的组中的功率增强添加剂：硫酸双(三乙基硅烷基)酯、硫酸双(三甲基硅烷基)酯、乙烯磺酸三甲基硅烷酯、乙烯磺酸三乙基硅烷酯和四苯基(丙烷-2,2-二基双(4,1-亚苯基))双(磷酸酯)。

13.根据权利要求1所述的用于二次电池的非水电解质溶液，进一步包括至少一种选自由以下组成的组中的高温性能和功率增强添加剂：二氟磷酸锂、双(草酸)硼酸锂、双(氟磺酰基)酰亚胺锂、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂、六氟磷酸铯、双(氟磺酰基)酰亚胺铯、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺铯、二氟(草酸)硼酸锂、四氟草酸磷酸锂、二氟双(草酸)磷酸锂以及乙烯磺酸双(二氟磷酸)三乙基铵锂。

14.一种锂二次电池，包括：

技术总结
本发明涉及一种用于二次电池的非水电解质溶液以及包括其的二次电池。向根据本发明的用于二次电池的非水电解质溶液中添加由化学式1或化学式2表示的化合物具有改善室温和高温热稳定性特性以及高温储存特性的效果。

技术研发人员：孙范硕,宾维林,朴钟皓,申宰旭,权世园,朴在焕
受保护的技术使用者：东和新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15