[发明专利]锂二次电池用电解质和包含所述电解质的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂二次电池用电解质和包含所述电解质的锂二次电池。更特别地，本发明涉及锂二次电池用电解质和包含所述电解质的锂二次电池，所述电解质包含锂盐和非水溶剂，相对于所述非水溶剂的总重量，所述电解质包含10重量％～90重量％的酯基溶剂和10重量％～90重量％的碳酸酯基溶剂。

背景技术

随着移动装置技术的持续开发和对其要求的持续增加，对作为能源的锂二次电池的要求急剧增加。近来，已经实现了将锂二次电池用作电动车辆(EV)和混合电动车辆(HEV)的电源。因此，正在积极对满足多种要求的二次电池进行研究。特别地，对具有高能量密度、高放电电压和输出稳定性的锂二次电池的要求极高。

特别地，用于混合电动车辆中的锂二次电池必须在短时间内展示大的输出，并在日用基础上在重复充电和放电的苛刻条件下使用10年以上。因此，不可避免地要求锂二次电池比现有小型锂二次电池展示更优异的稳定性和输出特性。

鉴于此，现有锂二次电池通常使用具有层状结构的锂钴复合氧化物作为正极并使用石墨基材料作为负极。然而，LiCoO₂具有诸如优异的能量密度和高温特性的优势，而同时具有诸如输出特性差的劣势。由于这种劣势，在突然驱动和快速加速时临时需要从电池提供高的输出，由此LiCoO₂不适合用于需要高输出的混合电动车辆(HEV)中。另外，由于制备LiNiO₂的方法的特性，难以在合理成本下将LiNiO₂用于实际生产过程。而且，诸如LiMnO₂、LiMn₂O₄等的锂锰氧化物展示诸如循环特性差等的缺点。

因此，正在对将锂过渡金属磷酸盐用作正极活性材料的方法进行研究。将锂过渡金属磷酸盐大致分为具有NaSICON结构的LixM₂(PO₄)₃和具有橄榄石结构的LiMPO₄，并在与现有LiCoO₂比较时，认为是具有优异稳定性的材料。

主要将碳基活性材料用作负极活性材料。碳基活性材料具有非常低的约-3V的放电电位，并由于石墨烯层的单轴取向而展示极其可逆的充电/放电行为，由此展示优异的电极循环寿命。

同时，通过将多孔聚合物隔膜设置在负极与正极之间，并在其中注入包含锂盐如LiPF₆等的非水电解质，制备锂二次电池。在充电期间正极活性材料的锂离子释放出来并插入负极的碳层中，而在放电期间碳层的锂离子释放出来并插入正极活性材料中。在这点上，负极与正极之间的非水电解质充当迁移锂离子的介质。这种锂二次电池必须基本在电池运行电压范围内，并具有在足够快的速度下迁移离子的能力。

作为非水电解质，使用现有的碳酸酯基溶剂。然而，碳酸酯基溶剂由于粘度高而具有诸如离子传导率下降的问题。

因此，迫切需要开发可以解决所述问题的技术。

发明内容

技术问题

本发明致力于解决相关领域的上述问题并实现长期追寻的技术目标。

作为各种细致并广泛研究和实验的结果，本发明的发明人确认，当使用下述二次电池用电解质时，可以实现期望的效果，由此完成本发明，所述电解质由预定量的酯基溶剂和碳酸酯基溶剂构成。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种包含锂盐和非水溶剂的锂二次电池用电解质，相对于所述非水溶剂的总重量，所述电解质包含10重量％～90重量％的酯基溶剂和10重量％～90重量％的碳酸酯基溶剂。

通常，碳酸酯溶剂由于粘度高而具有诸如离子传导率低的问题。另一方面，由于酯基溶剂比碳酸酯基溶剂具有相对更低的粘度，所以电解质的离子传导率升高。另外，由于酯基溶剂的熔点，所以即使在低温下仍可以展示优异的离子传导率。

因此，根据本发明的二次电池用电解质使用由预定量的酯基溶剂和碳酸酯基溶剂构成的电解质，由此其效果最大化。

特别地，相对于所述非水溶剂的总重量，所述电解质可包含40重量％～80重量％的酯基溶剂和20重量％～60重量％的碳酸酯基溶剂，更特别地包含60重量％的酯基溶剂和40重量％的碳酸酯基溶剂。

当酯基溶剂的量极小或碳酸酯基溶剂的量极大时，由于碳酸酯基溶剂具有高粘度而使得电解质的离子传导率不期望地劣化。另外，如果酯基溶剂的量极大或碳酸酯基溶剂的量极小，锂盐不易溶于电解质中，由此离子的离解会不期望地发生劣化。