[发明专利]非水液体电解质以及包含该非水液体电解质的锂二次电池

说明书

本发明提供一种锂二次电池，包括含有双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和三甲基甲硅烷基磷酸酯(TMSPa)添加剂的非水液体电解质、含有锂‑镍‑锰‑钴系氧化物作为正极活性材料的正极、负极和隔膜。本发明的锂二次电池用非水液体电解质能够在对包含该电解质的锂二次电池进行初始充电时于负极形成牢固的SEI膜，能够改进所述锂二次电池的输出性质，也能够增强在高温存储后的输出性质和容量性质。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请主张于2014年9月26日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2014-0128885的优先权，该申请的全部内容在此以引用方式全部并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种锂二次电池，包括含有双氟磺酰亚胺锂(LiFSI，Lithium bis(fluorosulfonyl)imid)和三甲基甲硅烷基磷酸酯(TMSPa)添加剂的非水液体电解质、含有锂-镍-锰-钴系氧化物作为正极活性材料的正极、负极和隔膜。

背景技术

随着技术发展以及对于移动装置需求的增长，对于作为能源的二次电池的需求迅猛增长，在这些二次电池中，具有高能量密度和电压的锂二次电池已经商业化并广为使用。

已使用锂金属氧化物作为锂二次电池的正极活性材料，且已使用锂金属、锂合金、结晶或无定型碳、或碳复合物作为负极活性材料。通过将活性材料涂敷在集电器上至合适的厚度以及长度、或者以膜的形式涂敷活性材料本身，并用隔膜(其为绝缘体)卷绕或堆叠该所得物以形成电极组，再将所得物置于罐或者类似的容器中，然后向其中注入液体电解质来制造二次电池。

这种锂二次电池经历充电和放电，同时重复锂离子从正极的锂金属氧化物至负极的石墨电极的嵌入(intercalation)和脱嵌(deintercalation)。在此，由于高反应性锂与碳电极反应，并通过产生Li₂CO₃、LiO、LiOH等等而在负极表面形成膜。这种膜称为固体电解质界面(Solid Electrolyte Interface，SEI)膜，且在充电伊始形成的SEI膜防止了在充电和放电期间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，且仅传递锂离子。这种离子通道溶剂化锂离子，并通过液体电解质的高分子量有机溶剂一并迁移并共嵌入至碳负极而起到防止碳负极结构崩塌的作用。

因此，为了增强锂二次电池的高温循环性质和低温电力输出，需要在锂二次电池的负极上形成牢固的SEI膜。一旦在初始充电时形成SEI膜，在随后电池使用而重复充电和放电时，该膜防止锂离子与负极或其他材料的反应，并起到在液体电解质和负极之间仅传递锂离子的离子通道的作用。

现有技术中，在不含液体电解质添加剂或含具有性质不佳的液体电解质添加剂的液体电解质中，由于非均一SEI膜的形成而难以希冀在低温输出性质方面的增强。而且，甚至在含有液体电解质添加剂但所加入的添加剂的量未调至所需量时，存在着正极表面由于液体电解质添加剂而在高温反应中分解、或者液体电解质导致氧化反应并最终导致二次电池的不可逆容量增加且输出性质下降的问题。

发明内容

技术问题

鉴于上述，本发明致力于提供一种能够增强寿命性质以及改进输出性质的锂二次电池用非水液体电解质，以及包含该非水液体电解质的锂二次电池。

技术方案

本发明的一个实施方式提供一种锂二次电池，包括含有双氟磺酰亚胺锂(Lithiumbis(fluorosulfonyl)imide；LiFSI)和三甲基甲硅烷基磷酸酯(TMSPa)添加剂的非水液体电解质、含有锂-镍-锰-钴系氧化物作为正极活性材料的正极、负极和隔膜。