非水电解质和包含该非水电解质的锂二次电池的制作方法

本发明涉及一种非水电解质和包含该非水电解质的锂二次电池。

背景技术：

1、近年来，由于信息社会的发展，个人it设备和计算网络得到了发展，随着整个社会对电能依赖程度的提高，一直存在开发用于高效存储和利用电能的电池技术的需求。

2、特别是，人们对于解决环境问题和实现可持续循环社会很感兴趣，并且进行了广泛的对于锂离子电池和双电层电容器等储能设备的研究。其中，锂二次电池备受关注，因为它是电池技术中理论能量密度最高的电池系统。

3、锂二次电池主要由含锂的过渡金属氧化物组成的正极、能够存储锂的负极、作为传输锂离子的介质的电解质以及隔膜构成。已知双电解质对于电池的稳定性、安全性等具有很大影响，并且已经对此进行了许多研究。

4、在这方面，通常使用包含锂盐和有机溶剂的非水电解质作为锂二次电池的电解质，所述有机溶剂是碳酸酯类有机溶剂。此时可以使用lipf6等作为锂盐，在易受热影响的pf6-阴离子的情况下，存在以下问题：当电池暴露在高温时，由于锂盐的热分解而产生路易斯酸(例如pf5)。例如pf5等路易斯酸会引起有机溶剂本身的分解，并通过破坏在负极活性材料表面形成的固体电解质界面层(sei层)，从而导致锂二次电池的电阻增加和寿命降低的问题。

5、因此，迫切需要开发能够改善锂离子传输特性、电化学稳定性、电池耐久性等的用于锂二次电池的非水电解质。

6、美国专利公开2018-0316061号公开了一种酰胺类电解质电池，但是没有提供上述问题的替代解决方案。

7、[相关技术文献]

8、[专利文献]

9、美国专利公开2018-0316061号

技术实现思路

1、[技术问题]

2、本公开的一个目的是提供一种能够改善锂二次电池的高温储存稳定性和高温寿命特性的非水电解质。

3、另外，本公开的另一个目的是提供一种包含上述非水电解质的锂二次电池。

4、[技术方案]

5、本公开提供了一种非水电解质，其包含：锂盐；有机溶剂；和化学式1所示的化合物。

6、[化学式1]

7、

8、在化学式1中，l1和l2各自独立地为单键或具有1至5个碳原子的亚烷基，r1为氢或具有1至5个碳原子的烷基。

9、另外，本公开提供一种锂二次电池，其包含：负极；面向负极的正极；设置于负极和正极之间的隔膜；和上述的非水电解质。

10、[有益效果]

11、本公开的非水电解质包含锂盐；有机溶剂；以及由特定化学式表示的化合物，其特征在于可以改善锂二次电池的高温储存特性和高温寿命特性。具体而言，当锂二次电池暴露于高温时，包含在本公开的非水电解液中的化合物可以起到去除锂盐产生的路易斯酸的作用，从而防止由锂盐产生的路易斯酸引起的有机溶剂的分解、防止负极活性材料或负极的固体电解质界面层(sei层)的破坏。另外，由于特定化学式所表示的化合物具有低的lumo能级，因此可以它参与负极sei层的形成反应，从而可以进一步改善负极sei层的耐久性。

12、因此，包含所述非水电解质的锂二次电池可以具有改善的高温储存特性和高温寿命特性。

技术特征：

1.一种非水电解质，其包含：

2.如权利要求1所述的非水电解质，其中，化学式1所示的化合物包括化学式1a所示的化合物，

3.如权利要求1所述的非水电解质，其中，化学式1所示的化合物包括选自化学式2a所示的化合物和化学式2b所示的化合物中的至少一种，

4.如权利要求1所述的非水电解质，其中，化学式1所示的化合物包括化学式2b所示的化合物，

5.如权利要求1所述的非水电解质，其中，所述非水电解质中的化学式1所示的化合物的含量为0.01重量％至7重量％。

6.如权利要求1所述的非水电解质，其中，所述非水电解质中的化学式1所示的化合物的含量为1.5重量％至3.5重量％。

7.如权利要求1所述的非水电解质，其中，所述锂盐包括选自由以下组成的组的至少一种：lipf6、libf4、lisbf6、liasf6、liclo4、lin(c2f5so2)2、lin(cf3so2)2、cf3so3li、lic(cf3so2)3、lic4bo8、litfsi、lifsi和liclo4。

8.如权利要求1所述的非水电解质，其中，所述锂盐包含lipf6。

9.如权利要求1所述的非水电解质，其中，所述非水电解质中的所述锂盐的含量为0.5m至5m。

10.如权利要求1所述的非水电解质，其中，所述有机溶剂包含选自线性碳酸酯或环状碳酸酯的至少一种。

11.如权利要求1所述的非水电解质，其中，所述非水电解质还包含选自由以下组成的组的至少一种添加剂：碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙酯、丙烷磺内酯、琥珀腈、己二腈、硫酸亚乙酯、丙烯磺内酯、氟代碳酸亚乙酯、lipo2f2、二氟草酸硼酸锂(liodfb)、双(草酸)硼酸锂(libob)、3-三甲氧基硅烷基-丙基-n-苯胺(tmspa)和三(三甲基硅烷基)亚磷酸酯(tmspi)。

12.如权利要求11所述的非水电解质，其中，所述添加剂是碳酸亚乙烯酯。

13.如权利要求11所述的非水电解质，其中，所述非水电解质中的所述添加剂的含量为0.1重量％至15重量％。

14.一种锂二次电池，其包含：

15.如权利要求14所述的锂二次电池，其中，所述正极包含正极集流体和设置在所述正极集流体的至少一个表面上的正极活性材料层，

16.如权利要求15所述的锂二次电池，其中，化学式5的a、b、c和d分别为0.80≤a≤0.95、0.025≤b≤0.15、0.025≤c≤0.15和0≤d≤0.05。

技术总结
本发明涉及非水电解液，其包含锂盐；有机溶剂；以及化学式1所示的化合物，其可以控制使用该非水电解液的锂二次电池中的水分，通过水分控制来抑制副产物的形成，并且通过改善固体电解质界面层的耐久性来增强锂二次电池的耐久性，在化学式1中，L1和L2各自独立地为单键或具有1至5个碳原子的亚烷基，R1为氢或具有1至5个碳原子的烷基。[化学式1]

技术研发人员：吴正友,李哲行,安俞贺,朴成国
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15