[发明专利]磷酸铁锂基锂二次电池的电解质溶液和包含其的二次电池

说明书

本公开涉及一种磷酸铁锂基锂二次电池的电解质溶液和包含其的二次电池。其中，该电解液包含锂盐和盐添加剂来代替现有的稀土材料，从而提供了电池的价格竞争力，并且在不增加电池厚度的情况下增加了电池的能量密度和容量。

技术领域

本公开涉及一种用于磷酸铁锂基的锂二次电池(lithium-iron-phosphate-basedlithium secondary battery)的电解质溶液，其中替代了现有的稀土材料，从而提供了无需增加厚度便具有价格竞争力并且能够提高能量密度和电池容量的电池，以及包括其的锂二次电池。

背景技术

本部分中的描述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

随着电子产品的进步以及消费者对电动汽车的偏好的增加，对开发轻量、大容量和便宜的二次电池的市场需求正在增加。在各种因素中，成本是进入市场最重要的因素。对于近来主要使用的锂离子电池，使用了诸如Co/Ni的稀土材料，从而在降低电池的制造成本上受到限制。

为了解决这些限制，正在开发不包含稀土元素的替代阴极，例如LiFePO₄、S₈和O₂。目前，S₈和O₂替代阴极仍处于基础研究阶段，需要更多时间进行开发。另一方面，目前正在大量生产LiFePO₄阴极，但是由于其容量比Co/Ni/Mn基阴极相对要低，因此难以制造具有高能量密度的电池。可以通过增加电极活性材料的装载量来提高电池的容量，但是电极的厚度也会增加，因此能量密度和功率输出特性可能劣化。

韩国专利申请公开第10-2007-0118313号公开了一种用于锂离子电池的电解质溶液，其中使碘化锂、五氯化磷和氟化氢在非水有机溶剂中反应以制备含有六氟磷酸锂作为电解质的电解质溶液。但是，在上述专利中，作为用于制备六氟磷酸锂的材料的碘化锂的使用仅限于与五氯化磷和氟化氢的反应。尽管上述专利在制备电解质溶液的方法方面是有利的，但是最终是有问题的，因为在不改变正极活性材料的情况下电池的能量密度和功率输出特性无望得到进一步改善。

因此，为了将用作代替稀土元素的、用作阴极的LiFePO₄应用于高密度/高功率锂二次电池，期望开发一种在保持价格竞争力的同时提高能量密度的技术。

发明内容

本公开旨在解决现有技术中遇到的限制。本公开提供了一种用于磷酸铁锂基的锂二次电池的电解质溶液，该电解质溶液用锂盐和盐添加剂代替了现有的稀土材料，从而提供了具有价格竞争力的电池。

本公开提供了磷酸铁锂基的锂二次电池，该电池在不增加电池厚度的情况下提高了能量密度和容量。

本公开不限于前述内容，并将通过以下描述得以清楚理解，并且可以通过权利要求书中描述的手段及其组合来实现。

本公开提供了一种用于磷酸铁锂基的锂二次电池的电解质溶液，该电解质溶液包含盐添加剂，该盐添加剂为碘化锂(LiI)、溴化锂(LiBr)、多硫化锂、2,2,6,6-四甲基哌啶基-1-氧基(TEMPO)或它们的组合、锂盐和有机溶剂中的至少一种。

盐添加剂的浓度可以是0.1M至5.4M。

锂盐可以是LiTFSI、LiFSI、LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄或其组合中的至少一种。

锂盐的浓度可以是0.5M至1.5M。

有机溶剂可以是二甲醚(DEM)、1,3-二氧戊环(DOL)、3-甲氧基丙腈(MPN)、硝酸甲基苄基酯(MBN)、四氢呋喃(THF)、ε-己内酯(ECL)、γ-丁内酯(GBL)、苯丙腈(BPN)、γ-戊内酯(GVL)、甲氧基乙腈(MAN)或它们的组合中的至少一种。