[发明专利]锂二次电池用非水电解质溶液以及包含其的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂二次电池用非水电解质以及包含其的锂二次电池，并且更具体地，涉及一种具有优良高温存储性能和优良循环性能的非水电解质、以及包含其的锂二次电池。

背景技术

本申请要求在2010年7月28日提交的序列号为第10-2010-0072928、在2011年7月27日提交的序列号为第10-2011-0074693的韩国专利申请的优先权，在该专利申请的说明书和附图公开的所有内容以引用的方式纳入本说明书。

随着近来信息通讯产业的发展，电子设备朝着便携化、小型化、更轻量化和更薄型化的趋势发展。相应地，对作为这些电子设备电源的高能量密度电池的需求增加。锂二次电池作为能够满足所述需求的最有利的电池越来越受到人们的关注，并且目前有许多对锂二次电池的研究正在积极进行。锂离子二次电池由阴极、阳极、电解质和隔膜组成，该电解质和隔膜提供锂离子在阴极与阳极之间的移动通路。锂离子二次电池通过锂离子在阴极和阳极嵌入和释放时的氧化、还原反应来生成电能。

用于锂二次电池中的非水电解质通常包括电解质溶剂和电解质盐。在充电/放电过程中，上述电解质溶剂在电极表面分解或共嵌入（co-intercalation）于碳素材料的阳极的层间，由此破坏阳极结构，从而可能降低电池的稳定性。

已知这些问题可通过固体电解质界面（solid electrolyte interface，SEI）膜解决，该SEI膜通过在电池最初充电时的电解质溶剂的还原反应而形成在阳极表面。但是，上述SEI膜不足以持久地保护阳极，并且随着电池反复充电/放电，其寿命和性能退化。此外，因为SEI膜是热不稳定的，所以SEI膜容易被随着时间而增加的电化学能和热能——特别是当电池运行或将其置于高温条件下时——破坏。因此，当将电池置于高温条件下时，其性能进一步退化。特别是由于SEI膜的破坏、电解质分解等而会持续地产生气体（例如CO₂），其导致电池内压和厚度的增加。

为了解决上述问题，作为在阳极表面上能够形成SEI膜的电解质添加剂，公开了使用碳酸亚乙烯酯（vinylene carbonate，VC）、琥珀酸酐（succinic anhydride）、或季戊四醇系列化合物的丙烯酸酯等的方法。所述琥珀酸酐或季戊四醇系列化合物的丙烯酸酯具有优良的高温存储特性，但是由于其具有高SEI阻抗，因而呈现不佳的循环性能。

发明内容

技术问题

因此，本发明的一个目的是提供一种锂二次电池用非水电解质，其可以在改善锂二次电池的循环性能的同时保持其优良的高温存储性能。

技术方案

为实现这个目的，本发明提供一种锂二次电池用非水电解质，其包含锂盐和有机溶剂，并且还包含如下添加剂：(a)卤代烷基硅烷；以及(b)(b-1)琥珀酸酐、(b-2)季戊四醇或二季戊四醇的(甲基)丙烯酸酯、或者(b-3)其混合物，其中所述卤代烷基硅烷用下述化学式1表示：

[化学式1]

其中R₁至R₄各自独立地为氢、卤素、或C₁-C₅烷基，并且所述R₁至R₄中至少一个为卤素且至少一个为C₁-C₅烷基。优选地，所述C₁-C₅烷基为甲基或乙基。

就本发明的锂二次电池用非水电解质而言，由于具有优良高温存储特性的琥珀酸酐或丙烯酸二季戊四醇酯混合具有特定结构的卤代烷基硅烷，因此能够提供减小SEI阻抗而显著改善循环性能、并保持优良的高温存储性能的电池。

在本发明的锂二次电池用非水电解质中，季戊四醇或二季戊四醇的(甲基)丙烯酸酯可以单独或两种以上混合使用(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、二(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯等，但并不限于此。

在本发明的锂二次电池用非水电解质中，所述卤代烷基硅烷可以为氟代三甲基硅烷和二氟二甲基硅烷，但并不限于此。

在本发明的锂二次电池用非水电解质中，所述添加剂中的(a)组分和(b)组分之间的重量配合比优选为a:b=1:1至1:20。

在本发明的锂二次电池用非水电解质中，所述添加剂的含量优选为基于100重量份的非水电解质总重量的0.1至1重量份。

发明效果