專利名稱：非水性電解液與包含此非水性電解液的鋰二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種非水性電解液及包含此非水性電解液的鋰二次電池，可于過度放電或發(fā)生短路產(chǎn)生高溫時增進電池的安全性。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代可攜式電子裝置幾乎完全依賴可充電的鋰二次電池(lithium secondary battery)當(dāng)成其電源。這種需求驅(qū)策增加其電容量能力、電源能力、使用壽命、安全特性及降低成本的各種不斷的研發(fā)努力。鋰二次電池的安全問題主要來自電池內(nèi)部溫度升高，包括電池不當(dāng)加熱、過度充電、正負(fù)極材料接觸造成短路等。當(dāng)電池內(nèi)部溫度持續(xù)升高且無法抑制時，分開正負(fù)極材料用的隔離膜就會開始熔化、穿破，而導(dǎo)致大量電流短路，然后電池就會加速變熱。當(dāng)電池溫度上升至180°C以后會引發(fā)電解液與正極材料的分解反應(yīng)，產(chǎn)生劇熱及噴出大量氣體，引發(fā)起火燃燒及爆炸等危險。由此可知，鋰二次電池的安全性與電解液與正極材料的反應(yīng)溫度、以及電解液的分解電壓相關(guān)。當(dāng)電解液與正極材料的反應(yīng)溫度越高(表示耐高溫能力越好)，電解液的分解電壓越大(表示耐過度充電的能力越好)，鋰二次電池的安全性越佳。因此，需要一種可以增進鋰二次電池的安全性的非水性電解液，以確保消費者的使用安全。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種非水性電解液及包含此非水性電解液的鋰二次電池，于過度放電時可以于正極表面上形成保護膜，提升鋰二次電池的安全性。本發(fā)明提供一種非水性電解液，包括鋰鹽、有機溶劑以及電解液添加劑，所述電解液添加劑是由化合物(A)及化合物(B)反應(yīng)生成的介穩(wěn)態(tài)含氮聚合物，所述化合物(A)為具有反應(yīng)型末端官能基的高分子單體，所述化合物(B)為雜環(huán)胺基芳香衍生物的引發(fā)劑， 其中所述化合物(A)與所述化合物(B)的摩爾比為10 1至1 10。在本發(fā)明的一實施例中，所述化合物(B)由式(1)至式(9)其中之一表示
權(quán)利要求
1.一種非水性電解液，包括 一鋰鹽；一有機溶劑；以及一電解液添加劑，所述電解液添加劑是由化合物(A)及化合物(B)反應(yīng)生成的介穩(wěn)態(tài)含氮聚合物，所述化合物(A)為具有反應(yīng)型末端官能基的高分子單體，所述化合物(B)為雜環(huán)胺基芳香衍生物的引發(fā)劑，其中所述化合物㈧與所述化合物⑶的摩爾比為10 1至 1 10。
2.如權(quán)利要求1所述的非水性電解液，其中所述化合物⑶由式⑴至式(9)其中之一表示
3.如權(quán)利要求2所述的非水性電解液，其中所述化合物(B)包括咪唑、咪唑衍生物、批口各、吡咯衍生物、吡啶、4-叔丁基吡啶、3- 丁基吡啶、4- 二甲胺基吡啶、2，4，6-三胺基_1，3， 5，-三嗪、2，4_ 二甲基-2-咪唑啉、噠嗪、嘧啶、吡嗪、或其組合。
4.如權(quán)利要求1所述的非水性電解液，其中所述化合物㈧包括馬來酰亞胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、雙[[4-[(乙烯氧基)甲基]環(huán)己基]甲基]間苯二酸酯、偏苯三酸三丙烯酯、或其組合，其中所述馬來酰亞胺由式(10)至式(1 其中之一表示
5.如權(quán)利要求1所述的非水性電解液，其中所述化合物(A)包括4，4'-二苯甲烷雙馬來酰亞胺、苯甲烷馬來酰亞胺的寡聚物、間亞苯基雙馬來酰亞胺、2，2' _雙馬來酰亞胺基苯氧基)苯基]丙烷、3，3' -二甲基-5，5' -二乙基_4，4' -二苯基甲烷雙馬來酰亞胺、4-甲基-1，3-亞苯基馬來酰亞胺、1，6'-雙馬來酰亞胺_(2，2，4_三甲基)己烷、 4,4' -二苯醚雙馬來酰亞胺、4，4' -二苯砜雙馬來酰亞胺、1，3-雙(3-馬來酰亞胺基苯氧基)苯、1，3_雙(4-馬來酰亞胺基苯氧基)苯、2，2_雙(4-馬來酰亞胺基苯氧基)-苯基) 六氟丙烷、2，2_雙(鄰-馬來酰亞胺基苯基)六氟丙烷、1，8_雙-馬來酰亞胺基二甘醇、三 (2-馬來酰亞胺基乙基)胺、4-馬來酰亞胺基苯基甲基二醚封端的聚乙二醇(11)、4_馬來酰亞胺基苯酚、4-馬來酰亞胺基-苯磺酸、2-馬來酰亞胺基乙基甲基二醚封端的聚乙二醇 (11)、2_馬來酰亞胺基丙二醇1- -甲氧基乙基)醚、乙二醇2-馬來酰亞胺基丙基甲基二醚、或雙(3-馬來酰亞胺基丙基二甲基硅基)封端的聚二甲基硅氧烷。
6.如權(quán)利要求1所述的非水性電解液，其中所述化合物(A)與所述化合物(B)的摩爾比為1 1至5 1。
7.如權(quán)利要求1所述的非水性電解液，其中所述電解液添加劑占所述非水性電解液總重的 0.5wt%。
8.如權(quán)利要求1所述的非水性電解液，其中所述電解液添加劑為一種窄分子量分布的聚合物。
9.如權(quán)利要求8所述的非水性電解液，其中所述電解液添加劑的分子量分布指數(shù)為 0. 9 1. 7。
10.如權(quán)利要求8所述的非水性電解液，其中所述電解液添加劑的GPC尖峰時間為 19 24分鐘。
11.如權(quán)利要求1所述的非水性電解液，其中所述非水性電解液的分解電壓介于5V至 6V之間。
12.如權(quán)利要求11所述的非水性電解液，其中所述非水性電解液的分解電壓介于5.5V 至6V之間。
13.如權(quán)利要求1所述的非水性電解液，其中所述電解液添加劑于4.5V至5V之間于正極表面形成保護膜。
14.如權(quán)利要求1所述的非水性電解液，其中所述有機溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二丙基酯、酸酐、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基乙酰胺、N-甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、Y-丁基內(nèi)酯、甲腈、二甲亞砜、亞硫酸二甲酯、1，2_ 二乙氧基乙烷、1，2 二甲氧基乙烷、1，2 二丁氧基乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、環(huán)氧丙烷、亞硫酸烷類、硫酸烷類、 膦酸酯、或其衍生物。
15.如權(quán)利要求1所述的非水性電解液，其中所述有機溶劑包括碳酸酯類、酯類、醚類、 酮類、或其組合。
16.如權(quán)利要求15所述的非水性電解液，其中所述酯類選自由乙酸甲酯、乙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、及乙酸丙酯所組成的族群。
17.如權(quán)利要求15所述的非水性電解液，其中所述碳酸酯類包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基乙基酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯基酯、碳酸丁烯酯、碳酸二丙基酯、或其組合。
18.如權(quán)利要求1所述的非水性電解液，其中所述鋰鹽包括LiPF6、LiClO4,LiBF4, LiS03CF3、LiN(SO2CF3) 2、LiN(SO2CF2CF3) 2、LiTFSKLiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, LiGaCl4, LiN03、 LiC (SO2CF3) 3、LiSCN、LiO3SCF2CF3^ LiC6F5SO3^ Li02CCF3、LiSO3F, LiB(C6H5)4 及 LiB (C2O4)2、或其組合。
19.如權(quán)利要求1所述的非水性電解液，其中所述鋰鹽的濃度為0.5至1. 5摩爾/升。
20.一種鋰二次電池，包括一正極；一負(fù)極；一隔離膜；以及一非水性電解液，所述非水性電解液如權(quán)利要求1所述。
21.如權(quán)利要求20所述的鋰二次電池，其中所述負(fù)極包括一負(fù)極活化物質(zhì)，所述負(fù)極活化物質(zhì)是選自由穩(wěn)相球狀碳、氣相成長碳纖維、納米碳管、焦炭、碳黑、石墨、乙炔黑、碳纖維、玻璃質(zhì)碳、鋰合金、及其混合物所組成的族群。
22.如權(quán)利要求21所述的鋰二次電池，其中所述負(fù)極還包括一負(fù)極粘合劑，所述負(fù)極粘合劑包括聚偏二氟乙烯、鐵氟龍、苯乙烯丁二烯橡膠、聚酰胺樹脂、三聚氰胺樹脂、或羧甲基纖維素粘合劑。
23.如權(quán)利要求20所述的鋰二次電池，其中所述正極包括一正極活性物質(zhì)，所述正極活性物質(zhì)是選自由釩、鈦、鉻、銅、鉬、鈮、鐵、鎳、鈷及錳的鋰化氧化物、鋰化硫化物、鋰化硒化物、鋰化碲化物、及其混合物所組成的族群。
24.如權(quán)利要求23的所述高分子鋰二次電池，其中所述正極還包括一正極粘合劑，所述正極粘合劑包括聚偏二氟乙烯、鐵氟龍、苯乙烯丁二烯橡膠、聚酰胺樹脂、三聚氰胺樹脂、 或羧甲基纖維素粘合劑。
25.如權(quán)利要求23所述的鋰二次電池，其中所述正極還包括一導(dǎo)電性添加物，所述導(dǎo)電性添加物選自由乙炔黑、碳黑、石墨、鎳粉、鋁粉、鈦粉及不銹鋼粉、及其混合物所組成的族群。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非水性電解液，包括鋰鹽、有機溶劑以及電解液添加劑。所述電解液添加劑是由化合物(A)及化合物(B)反應(yīng)生成的介穩(wěn)態(tài)含氮聚合物，所述化合物(A)為具有反應(yīng)型末端官能基的高分子單體，所述化合物(B)為雜環(huán)胺基芳香衍生物的引發(fā)劑，其中所述化合物(A)與所述化合物(B)的摩爾比為10∶1至1∶10。本發(fā)明還提供一種包含所述非水性電解液的鋰二次電池。本發(fā)明的非水性電解液比已知的非水性電解液具有更高的分解電壓，可于過度放電或發(fā)生短路產(chǎn)生高溫時增進電池的安全性。
文檔編號H01M10/0525GK102569886SQ20111046118
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者方家振, 林月微, 潘金平, 王宗雄, 蔡麗端, 鄭丞良 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院