[发明专利]用于锂离子电池的电解质、电解质溶液的制造方法及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明是涉及电池应用的一种电解质，且特别是涉及用于锂离子电池的电解质、其溶液的制造方法及应用此电解质的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池主要是由锂合金氧化物的正极、电解质及作为负极的碳材、锂金属及其氧化物所组成。目前锂电池的应用主要在于如移动电话、笔记型计算机、数码相机、摄影机等3C用品，其次为电动车所使用的动力锂电池，以作为供应上述3C产品及电动车所需的高能量密度的电源来源。

然而，锂离子电池内的电解质容易因高温及过充电等因素而分解产生二氧化碳气体，因而造成了锂离子电池的胀气问题并劣化其循环寿命。再者，负极常见材料为中间相碳微球(Mesocarbon Microbeads，MCMBs)与石墨电极，容易因电解质与锂离子(Li⁺)的共嵌效应，而于负极处发生了剥离情形，如此将劣化了电池循环寿命并增加了不可逆电容量。

第US7709420号美国专利揭示了一改质有机粘土改质技术，其利用了包含蒙托石、贝德石、硅铁石的一粘土，以及如表面活性剂的一改质剂。上述表面活性剂具有一端亲油性的长链烷基，一端为亲水性基，例如：

氧化铵(Amine oxides)

甜菜碱(Betaines)

二甲基磺基甜菜碱(Sultaines)

上述美国专利提供一分散技术，使粘土由亲水性改质成亲油性，增加粘土在有机基材分散性，但并未涉及锂离子电池应用。

第I263628号台湾专利中揭示了参与制备高分子复合材料的一改质粘土，其成分包含一高分子(例如，聚氨酯(polyurethane，PU))，及一改质剂，进行粘土改质，并与高分子单体进行聚合反应，制备成纳米脱层高分子复合材料。上述改质剂一端为亲水性的四级胺盐，另一端为参与聚合反应的醇基(-OH)，例如：

3-胺基-1-丙醇(3-amino-1-propanol)

3-胺基-1，2-丙二醇(3-amino-1，2-propandiol)

第20100035221号韩国专利申请案中揭示了一种在锂离子电池内提供改善固态导电度及增强机械性质技术，其使用主要为一固态高分子(MEEP)的一电解质，以及一改质粘土，上述改质剂为四级胺盐，具有以下化学式：

于此韩国专利请案中是藉由改质后粘土为亲油性，高分子易插层进入粘土(Clay)层间距，形成传递离子的隧道(Channel)，使锂离子快速在通道中移动，增加电解质导电度，但缺点是分散不易且热稳定性差，四级胺盐易受热分解。

第586248号台湾专利则揭示了改善锂离子电池内电解质成膜性、尺寸稳定性、降低结晶度、提高导电度及循环寿命的技术。其中，电解质为一高分子(PEO、PAN、PVDF)及可塑剂所组成的胶态电解质，有机改质粘土为添加剂，改质剂为四级胺盐，其改善的机理为添加的粘土可以破坏高分子结晶、使高分子链柔软，更容易传递锂离子，增加电解质导电度。

第7745052号美国专利揭示了提供液态电解质改善其循环寿命、大电流放电、增加锂离子迁移率的技术，所揭露的液态电解质为50～60％以上链状碳酸酯及40～50％以下环状碳酸酯所组成，粘土当添加剂，并未对粘土改质，经过溶剂膨润分散于电解质中，其改善的机理为添加粘土限制阴离子在正负极间传递，使锂离子在粘土层间快速移动，增加锂离子传递速率。

然而，上述已知技术并未见有针对电解质的高温稳定性、耐高电压及低不可逆电容量等方面藉由添加四级磷盐改质的粘土而改善的相关研究。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，需要改进有机粘土改质剂型式及电解质制备方法，以提升锂离子电池于高温、高电压等操作下的耐受度，以及降低其负极处的不可逆电容量。因此，本发明利用含磷官能基的盐类有较佳热稳定性作为粘土改质剂，取代一般常见四级胺盐改质剂，改质后的粘土作为锂电池电解质的添加剂，本发明提供了适用于锂离子电池的电解质、一种该电解质溶液的制造方法及一种使用该电解质的锂离子电池。

依据一实施方式，本发明提供了一种用于锂离子电池的电解质，包括：

一载体；一锂盐，溶解于该载体中；以及一添加剂，均匀分散于该载体中，该添加剂为经四级有机磷盐改质的无机粘土。

依据另一实施方式，本发明提供了一种电解质溶液的制造方法，包括：