[发明专利]锂二次电池电解液及包含其的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂二次电池电解液及包含其的锂二次电池，更详细地，涉及一种包含硼衍生物的锂二次电池电解液及包含其的锂二次电池。

背景技术

近来，随着移动电子设备的广泛普及，并伴随着这些移动电子设备的迅速小型化、轻量化及薄型化，使得对于作为其电源的电池，也强烈要求开发出一种即小型又轻量，而且能够长时间充放电且高倍率特性(highratecapability)优异的二次电池。

目前使用的二次电池中，1990年代初开发的锂二次电池因与使用水溶液电解液的Ni-MH、Ni-Cd及硫酸铅电池等传统电池相比具有运行电压高，能量密度明显大的优点而倍受青睐。然而，这些锂二次电池由于使用非水电解液而存在火灾及爆炸等的安全问题，并且这些问题随着电池的容量密度的增加变得更加严重。

非水电解液二次电池最大的问题在于，在连续充电时会引起电池的安全性降低，而对此产生影响的原因之一为因阳极结构崩塌而导致的发热。其作用原理如下。即，非水电解液电池的阳极活性物质由锂及/或可以吸收及释放锂离子的含锂金属氧化物等组成，随着在过充电时锂的大量脱离，这类阳极活性物质变形为在热方面不稳定的结构。在这种过充电状态下，因外部的物理冲击，例如，因高温暴露等使得电池温度达到临界温度时，会从不稳定的阳极活性物质结构中释放出氧气，而释放出来的氧气会与电解液溶剂等引起发热分解反应。尤其是从阳极释放出的氧气会进一步加快电解液的燃烧，因此这样的连锁性发热反应会导致热失控引起的电池起火或破裂现象。

为了控制如上所述的因电池内部的温度上升而引起的起火及爆炸，正在利用在电解液中添加作为氧化还原穿梭(redoxshuttle)添加剂的芳香族化合物的方法。例如，日本专利第JP2002-260725公开了一种使用如联苯(biphenyl)等芳香族化合物而能够防止过充电电流及由此引起的热失控现象的非水类锂离子电池。此外，美国专利第5,879,834中也记载了一种通过添加少量的联苯、3-氯噻吩(3-chlorothiophene)等芳香族化合物来使得在非正常的过电压状态下以电化学聚合而增加内电阻，从而用于提高电池安全性的方法。

然而，在使用如联苯等添加物的情况下，存在以下问题。在常规的运行电压下，局部产生相对较高的电压时，在充放电过程中会逐渐被分解，或者电池在高温下长时间放电时，联苯等的量会逐渐减少，从而在充放电300次之后不能保障安全性及存储特性。

因此，在用于获得容量维持率高，并且提高高温及低温下的安全性方面仍然需要进行研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明提供一种使高倍率充放电特性、寿命特性等基本性能良好地维持，并且高温及低温特性优异的锂二次电池电解液及包含其的锂二次电池。

解决技术问题的技术手段

本发明提供一种锂二次电池电解液，本发明的锂二次电池电解液包含锂盐；非水性有机溶剂；以及下述化学式1所示的硼衍生物：

[化学式1]

(所述化学式1中，

R¹或R²相互独立地为氢、(C1-C10)烷基、(C2-C10)烯基、(C2-C10)炔基、(C6-C12)芳基或(C3-C12)杂芳基；

R³至R⁶相互独立地为氢或(C1-C10)烷基；

R¹或R²的烷基、烯基、炔基、芳基或杂芳基可以进一步被氰基、羟基、卤素、卤代(C1-C10)烷基、(C1-C10)烷基或(C6-C12)芳基取代。

在根据本发明一实施例的锂二次电解液中，所述化学式1中，优选地，R¹或R²可以相互独立地为氢、(C1-C10)烷基或(C6-C12)芳基。

在根据本发明一实施例的锂二次电池电解液中，所述化学式1可以选自下述结构，但不限定于此：

在根据本发明一实施例的锂二次电池电解液中，以所述电解液总重量计，可以包含0.1至5重量％的所述化学式1所示的硼衍生物。

在根据本发明一实施例的锂二次电池电解液中，所述电解液可以进一步包含选自草酸硼酸酯类化合物、被氟取代的碳酸酯类化合物、亚乙烯基碳酸酯类化合物及含亚砜基(sulfinyl)的化合物中的一种或两种以上的添加剂。