專利名稱：鋰二次電池用非水電解液和含有所述非水電解液的鋰二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰二次電池用非水電解液，其可以解決由具有硅氧烷化合物的非水電解液所應(yīng)用到的鋰二次電池的長時間使用而引起的容量下降現(xiàn)象。本發(fā)明也涉及含有這種非水電解液的鋰二次電池。
背景技術(shù)：
最近，對于能量儲存技術(shù)的興趣受到更大增加。隨著能量儲存技術(shù)延伸到移動電話、便攜式攝像機和筆記本電腦，并且進一步延伸到電動汽車，提高了對用作這種電子器件電源的電池的高能量密度的需要。鋰離子二次電池是最滿意的電池之一，并且許多研究目前正在活躍地進行。在目前使用的二次電池中，在二十世紀(jì)九十年代早期開發(fā)的鋰二次電池包含由能嵌入和脫嵌鋰離子的碳材料制成的負(fù)極、由含鋰氧化物制成的正極、和通過將適合量的鋰鹽溶解在混合有機溶劑中而獲得的非水電解液。鋰二次電池具有約3. 6 3. 7V的平均放電電壓，這有利地高于其它電池諸如堿性電池或鎳-鎘電池的平均放電電壓。為了產(chǎn)生這種高操作電壓，需要在0 4. 5V的充放電電壓范圍中電化學(xué)穩(wěn)定的電解質(zhì)組合物。為此目的，將其中適當(dāng)?shù)鼗旌檄h(huán)狀碳酸酯化合物如碳酸亞乙酯或碳酸亞丙酯和直鏈碳酸酯化合物如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯的混合溶劑用作電解質(zhì)的溶劑。電解質(zhì)的溶質(zhì)通常使用鋰鹽如LiPF6、LiBF4* LiClO4，其用作在電池中提供鋰離子的源，并因而使鋰電池能夠運行。將在鋰二次電池的初始充電過程期間從正極活性物質(zhì)如鋰金屬氧化物出來的鋰離子移動到負(fù)極活性物質(zhì)如石墨中，然后嵌入到負(fù)極活性物質(zhì)的層間。在這時，由于鋰的強反應(yīng)性，電解質(zhì)與負(fù)極活性物質(zhì)如石墨表面上的負(fù)極活性物質(zhì)的碳發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生化合物如Li2C03、Li20和LiOH。這些化合物在負(fù)極活性物質(zhì)如石墨的表面上形成一種SEI (固體電解質(zhì)界面)膜。SEI膜起離子通道的作用，其僅容許鋰離子通過。由于離子通道的效果，SEI膜防止與電解液中的鋰離子一起移動且具有大分子量的有機溶劑分子被嵌入到負(fù)極活性物質(zhì)的層中并因而破壞負(fù)極結(jié)構(gòu)。因而，因為電解液不與負(fù)極活性物質(zhì)接觸，因此電解液不分解，并且也可逆地保持電解液中鋰離子的量，從而確保穩(wěn)定的充放電。然而，SEI膜不足以起負(fù)極的連續(xù)保護膜的作用，所以電池的生命周期和性能隨著電池重復(fù)充放電而惡化。特別地，鋰二次電池的SEI膜是熱不穩(wěn)定的。因而，如果在高溫環(huán)境下運行或放置電池，則電池可能容易地因隨時間經(jīng)過而增加的電化學(xué)能量和熱能而毀
4壞。在這個原因下，電池性能在高溫環(huán)境下進一步惡化。為了解決上述問題，已經(jīng)提議了具有多種添加劑的非水電解液。韓國公開專利公布2003-597 和日本公開專利公布2003-323915、2002_1；34169 和2003-173816公開了含有硅氧烷化合物如1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷的非水電解液。 如上述文件中所公開的，如果將預(yù)定的硅氧烷化合物添加到非水電解液中，則改善電池的生命周期和低溫特性。然而，如果長時間使用采用向其添加預(yù)定硅氧烷化合物如1，3_ 二乙烯基四甲基二硅氧烷的非水電解液的鋰二次電池，則可能降低電池的容量。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題設(shè)計本發(fā)明以解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，因此本發(fā)明的一個目的是提供鋰二次電池用非水電解液和含有所述非水電解液的鋰二次電池，所述非水電解液可以解決由具有硅氧烷化合物的非水電解液所應(yīng)用到的鋰二次電池的長時間使用所引起的容量下降現(xiàn)象。本發(fā)明的另一個目的是提供可以解決除上述問題以外的溶脹問題的非水電解液， 和含有所述非水電解液的鋰二次電池。技術(shù)方案為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供鋰二次電池用非水溶液，其包含鋰鹽和有機溶劑， 其中所述非水電解液還包含由下列化學(xué)式1表示的化合物；和由下列化學(xué)式2表示的磺酸酯化合物?；瘜W(xué)式權(quán)利要求
1. 一種鋰二次電池用非水電解液，所述非水電解液包含鋰鹽和有機溶劑， 其中所述非水電解液還包含 由下列化學(xué)式1表示的化合物；和由下列化學(xué)式2表示的磺酸酯化合物 <化學(xué)式1>
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰二次電池用非水電解液，其中所述化學(xué)式1的化合物是1，3_二乙烯基四甲基二硅氧烷或六甲基硅氧烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰二次電池用非水電解液，其中所述磺酸酯化合物是選自下列中的至少一種·1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基甲基磺酸烯丙酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基甲基磺酸甲酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基甲基磺酸乙酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基甲基磺酸丙酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基甲基磺酸丁酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基甲基磺酸戊酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基甲基磺酸己酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基甲基磺酸環(huán)戊酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基甲基磺酸環(huán)己酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基甲基磺酸環(huán)庚酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基甲基磺酸三氟甲酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基甲基磺酸三氟乙酯，(1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基甲基磺酸芐酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基甲基磺酸苯酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基甲基磺酸對氯苯酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基乙基磺酸烯丙酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基乙基磺酸甲酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基乙基磺酸環(huán)戊酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基乙基磺酸環(huán)己酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基乙基磺酸三氟甲酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基乙基磺酸三氟乙酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基乙基磺酸芐酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基乙基磺酸苯酯， 1,3- 二氧戊環(huán)-2-酮基乙基磺酸對氯苯酯， 1，3-二氧己環(huán)-2-酮基-4-甲基磺酸烯丙酯， 1,3- 二氧己環(huán)-2-酮基-4-甲基磺酸甲酯， 1，3-二氧己環(huán)-2-酮基-4-甲基磺酸環(huán)戊酯， 1，3-二氧己環(huán)-2-酮基-4-甲基磺酸環(huán)己酯， 1,3- 二氧己環(huán)-2-酮基-4-甲基磺酸三氟甲酯， 1,3- 二氧己環(huán)-2-酮基-4-甲基磺酸三氟乙酯， 1，3-二氧己環(huán)-2-酮基-4-甲基磺酸芐酯， 1,3- 二氧己環(huán)-2-酮基-4-甲基磺酸苯酯，以及 1，3-二氧己環(huán)-2-酮基-4-甲基磺酸對氯苯酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰二次電池用非水電解液，其中基于所述非水電解液的全部重量，化學(xué)式1和2的化合物的含量分別是0. 1 5重量％和0. 5 5重量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰二次電池用非水電解液，其中所述有機溶劑是選自下列中的任何一種選自碳酸亞丙酯、碳酸亞乙酯和碳酸亞乙烯酯中的環(huán)狀碳酸酯或它們的混合物，選自碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二丙酯中的直鏈碳酸酯或它們的混合物，二甲亞砜，乙腈，二甲氧基乙烷，二乙氧基乙烷，環(huán)丁砜，Y - 丁內(nèi)酯，亞硫酸亞乙酯，亞硫酸亞丙酯，四氫呋喃，丙酸乙酯和丙酸丙酯，或它們的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰二次電池用非水電解液，其中所述有機溶劑是碳酸亞乙酯，或碳酸亞乙酯和碳酸亞丙酯的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的鋰二次電池用非水電解液，其中所述鋰鹽是選自下列的任何一種LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiC104、LiN(C2F5S02)2、LiN(CF3S02)2、CF3S03Li、LiC O^F3SO2) 3 和LiC4BO8,或它們的混合物。
8.—種鋰二次電池，所述鋰二次電池包括負(fù)極、正極和非水電解液，其中所述非水電解液是權(quán)利要求1 7任一項的非水電解液。
全文摘要
本發(fā)明提供鋰二次電池用非水電解液，其包含鋰鹽和有機溶劑。所述非水電解液還包含特定的硅氧烷化合物和磺酸酯化合物。該非水電解液解決了當(dāng)長時間使用鋰二次電池時在使用僅含有特定硅氧烷化合物的非水電解液的鋰二次電池中出現(xiàn)的容量下降現(xiàn)象，所以該非水電解液對于高容量電池是特別有用的。
文檔編號H01M10/0567GK102265446SQ200980146587
公開日2011年11月30日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者尹琇珍, 曹正柱, 李哲行, 河龍浚, 金秀珍, 高政煥 申請人:株式會社Lg化學(xué)