[发明专利]高压锂可再充电电池用电解液及其高压锂可再充电电池

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2006年10月17日提交韩国知识产权局的韩国申请2006-100962的利益，该申请的公开内容通过引用而合并于此。

技术领域

本发明的各方面涉及一种用于高压锂可再充电电池的电解液和一种使用该电解液的高压锂可再充电电池；更具体地，本发明的各方面涉及一种包括作为添加剂的卤代联苯和二卤代甲苯的用于高压锂可再充电电池的电解液，其中所述添加剂具有相对于锂的4.6～5.0V的氧化还原电势，本发明还涉及一种具有过充电稳定性的高压锂可再充电电池。

背景技术

最近，因为便携式电子设备，如便携式摄像机、便携式电话和膝上电脑在日常生活中已经普遍使用，并且由于电子、网络和计算机工业技术的快速发展使得电子设备已经小型化和轻便化，所以消费者越来越需要更轻、更耐用、更持久的电池。特别是，锂可再充电电池的单位重量的能量密度是那些常规铅酸蓄电池、镍镉电池、镍金属氢电池和镍锌电池的三倍。并且，锂可再充电电池能够快速充电。所以，锂可再充电电池已在全世界范围内被研究和开发。

在锂可再充电电池中，锂金属氧化物被用作正极活性材料，而锂金属、锂合金和碳或碳复合材料被用作负极活性材料。根据所使用的电解液的类型，锂可再充电电池被分为锂离子电池、锂离子聚合物电池或锂聚合物电池；而根据电池的形状，锂可再充电电池被分为圆柱型、多边型或硬币型电池。

在锂可再充电电池中，最重要的问题是保证电池在运行过程中的物理安全性。特别是，当锂离子可再充电电池被充电至超过设定的水平，例如由于充电控制电路的故障，而达到过充电状态。那么锂离子被拉离正极，移动到负极，其中锂离子被吸留于负极并沉淀到负极的表面上。在这种状态下，如果电池继续充电，那么电池的内阻会由于锂离子的移动、吸留和沉淀而升高。锂离子的这种行为是一种放热反应，在最坏的情况下会发生热失控。

为了防止或控制这种过充电问题或热失控，通常使用一种温度敏感的电流切断开关，例如切断电流的PTC(正温度系数热敏电阻)，或一种在检测到电池内压改变时降低充电电流的装置。然而，电流切断机构的应用费用昂贵，并且由于电池的小型化需求，很难在电池内部安装这样的一个机械装置。

为了解决这些问题，从公开的专利如JP1997-17184，JP2000-58116和JP2001-15155中已知包括联苯和烷基苯的电解液可以增强热稳定性作为电池充电状态的功能。并且，在日本公开专利JP1997-50822和JP2000-58117中，可以通过向电池中加入具有甲氧基和卤素基团、联苯或噻吩的芳香族化合物，或加入在过充电状态发生聚合的芳族醚化合物来防止内部温度的升高。

然而，当使用联苯(或其他添加剂)时，在典型的运行电压下，当相对高压在局部产生时联苯在电池的充电/放电过程中逐渐分解，或当电池长时间在高温下放电时分解，所以在300次充电/放电循环之后就不再能保证过充电安全性。此外，用于在4.2V运行的电池中的常规过充电保护添加剂不能保证高压电池(4.4V系统)的过充电安全性，并会引起4.4V系统可靠性的恶化。

发明内容

本发明的一个方面是提供一种能够保证高压电池过充电安全性的电解液。本发明的另一个方面是提供一种包括上述电解液的高压锂可再充电电池来保证该电池的过充电安全性。

一种实现本发明的上述方面和/或其他方面的电解液，包含：非水有机溶剂；锂盐；以及对锂具有4.6到5.0V的氧化还原电势的下列化学式1表示的卤代联苯和下列化学式2表示的二卤代甲苯。

化学式1为：

其中，X是卤原子，n为1～3的整数。化学式1的化合物优选2-氟代联苯。

化学式2为：

其中，X是卤原子，m为2～4的整数。化学式2的化合物优选2，5-二氯代甲苯。

所述添加剂各自的浓度为非水有机溶剂的0.1～10wt％。卤代联苯和二卤代甲苯以1～2∶1～3的重量比混合，优选以1∶1～2∶3的重量比混合。由于卤代联苯的氧化电势低于二卤代甲苯的氧化电势，所以当它们一起加入时，会发生电池性能的恶化。因此，为了过充电保护，优选提高卤代联苯的量。卤代碳酸乙二酯，优选氟代碳酸乙二酯(FEC，参见下文)，也可以0.1～10wt％的量与上述过充电添加剂一起使用。