[发明专利]锂二次电池用电解质添加剂、包含所述电解质添加剂的非水电解质及锂二次电池

说明书

本发明提供一种电解质溶液添加剂，其包含：二氟磷酸锂(LiDFP)、碳酸亚乙烯酯基化合物、以及磺内酯基化合物。此外，还提供一种包含电解质溶液添加剂的非水电解质溶液以及包含该非水电解质溶液的锂二次电池。本发明的包含电解质溶液添加剂的锂二次电池可以改善低温输出特性、高温循环特性、高温储存后的输出特性、以及溶胀特性。

技术领域

本发明涉及包含多种化合物的锂二次电池用电解质溶液添加剂、包含所述电解质溶液添加剂的非水电解质溶液、以及包含所述非水电解质溶液的锂二次电池。

背景技术

随着技术发展和对移动设备的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求已经显著增加。在这些二次电池中，具有高能量密度和高电压的锂二次电池已被商业化并广泛地使用。

锂金属氧化物被用作锂二次电池的正极(cathode)活性材料，并且锂金属、锂合金、结晶碳或无定形碳、或碳复合材料被用作负极(anode)活性材料。集电器可以用适当厚度和长度的活性材料涂布或者活性材料本身可以以薄膜的形式涂布，所得产品随后用绝缘体的隔膜卷绕或层叠以制备电极组。此后，将电极组放入罐或与其类似的容器中，并随后通过注入电解质溶液来制备二次电池。

锂二次电池在进行充电和放电时，重复着锂离子从锂金属氧化物的正极向石墨的负极嵌入(intercalation)并脱嵌(deintercalation)的过程。在这种情况下，由于锂是高活性的，因此锂与碳电极发生反应而形成Li₂CO₃、LiO或LiOH等，由此在负极的表面上可形成薄膜。该薄膜被称为“固体电解质界面(Solid Electrolyte Interface；SEI)”膜，其中，在充电初始阶段所形成的SEI膜防止在充电和放电过程中锂离子与碳负极或其他材料的反应。此外，SEI膜起到离子通道(Ion Tunnel)的作用而仅仅使锂离子通过。离子通道可防止电解质溶液中具有高分子量的有机溶剂共嵌入碳负极而破坏碳负极的结构，所述有机溶剂使锂离子溶剂化 (solvation)并与其一起移动。

因此，为了改善锂二次电池的高温循环特性和低温输出特性，必须在锂二次电池的负极上形成耐用(robust)的SEI膜。只要SEI膜在初始充电过程中一旦形成，SEI膜就可以阻止由随后使用电池引起的在重复充电和放电循环过程中锂离子与负极或其他材料的反应，并且SEI膜可起到在电解质溶液和负极之间仅仅使锂离子通过的离子通道的作用。

通常，在不包含电解质溶液添加剂或包含特性差的电解质溶液添加剂的电解质溶液的情况下，因形成不均匀的SEI膜而难以期待低温输出特性的改善。此外，即使在包含电解质溶液添加剂的情况下，当加入的电解质溶液添加剂未被调整至所需量时，由于所述电解液添加剂，则在高温反应过程中正极表面可能分解或电解质溶液可发生氧化反应，从而最终使二次电池的不可逆容量增加且其输出特性降低。

发明内容

技术问题

本发明是为了解决如上所述要求的本领域的技术问题。

本申请的发明人意识到，在锂二次电池用电解质溶液包含多种特定添加剂的情况下，不仅可以改善低温输出特性，而且可以改善高温循环特性、高温储存后的输出特性以及溶胀特性，从而完成本发明。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种电解质溶液添加剂，其包含二氟磷酸锂(LiDFP)、碳酸亚乙烯酯基化合物、以及磺内酯基化合物。

根据本发明的另一个方面，提供一种非水电解质溶液，其包含：含有二氟磷酸锂(LiDFP)、碳酸亚乙烯酯基化合物、以及磺内酯基化合物的电解质溶液添加剂；非水性有机溶剂；以及锂盐。

根据本发明的另一个方面，提供一种锂二次电池，其包含正极、负极和非水电解质溶液。