[发明专利]非水电解液和包含其的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种非水电解液和包含其的锂二次电池。

背景技术

近年来，储能技术日益收到关注。随着储能技术的应用扩展至移动电话、便携式摄像机、笔记本电脑，甚至扩展电动车辆，已出现致力于电化学器件的研究和开发。

这些电化学器件中的可再充电二次电池的开发已成为人们关注的焦点。近年来，在二次电池的开发中，进行了对新电极和电池的设计的开发的研究以提高电容密度和比能。

在目前使用的二次电池中，20世纪90年代初开发的锂二次电池备受瞩目，这是因为锂二次电池可具有比利用水性电解液的传统电池更高的操作电压和显著更高的能量密度，所述传统电池例如Ni-MH电池、Ni-Cd电池和H₂SO₄-Pb电池。但是，锂二次电池可能具有以下局限性：因使用有机电解液而可导致发生着火和爆炸，并且锂二次电池的制造可能是困难的。因此，已开发出用于改善锂二次电池的局限性的锂离子聚合物电池。但是，锂离子聚合物电池的电容可能比锂二次电池的电容低。

在锂二次电池的初始充电期间，从正极活性材料(如锂金属氧化物)产生的锂离子向负极活性材料(如石墨)迁移，以插入负极活性材料中。此情况下，因为锂离子是高反应性的，所以锂离子与电解液和构成负极活性材料的碳在负极活性材料表面上反应形成化合物，如Li₂CO₃、Li₂O或LiOH。这些化合物在负极活性材料的表面上形成一种稳定的膜(固态电解液界面，SEI)。负极活性材料表面上形成的膜通过发挥离子隧道的作用可以仅使锂离子通过，并且可以防止因具有高分子量的有机溶剂分子——其在电解液中随锂离子迁移——向负极活性材料的插入而导致的负极的结构的破坏。此外，因为该膜可以防止负极活性材料与电解液之间的接触，所以可能不会发生电解液的分解，并且可以可逆地维持电解液中的锂离子的量。因此，可以维持稳定的充电和放电。

但是，对于锂二次电池，由于碳材料会因碳的晶格参数变化和由随充电和放电过程的溶剂分解所导致的气体产生从电传输通道解吸，所以其电容会降低。因此，为克服这些局限性，存在开发一种提高电池的初始电容和功率的方法的持续需求。

发明内容

技术问题

本发提供一种非水电解液，其通过在电极上形成稳定的膜而可以改进电池的初始电容和功率特性以及寿命特性。

本发明还提供一种锂二次电池、一种电池模块和一种电池组，它们包含非水电解液。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种非水电解液，其包含：有机溶剂；锂盐；和式1的磷化合物，

【式1】

其中，在式1中，

X₁和X₂各自独立地为氢原子或含有1至4个碳原子的烷基，

R选自含有1至20个碳原子的烷基、含有3至20个碳原子的环烷基、羟基和含有1至20个碳原子的烷氧基，

m为0至29的整数，且n为1或2的整数。

有益效果

因为本发明的一个实施方案的非水电解液包含含有丙烯酰氧基的磷化合物作为电解液添加剂，所以在电池中使用时，可以在充电和放电期间在电极上形成稳定的膜。因此，可以改善电池的室温和低温下的初始电容和功率特性以及寿命特性。

附图说明

以下说明书附图通过实例示出本发明的优选实施例，并且用于结合下文给出的对本发明的详细描述而使本发明的技术概念能够被进一步理解，因此，不应仅仅以这些附图中的内容解释本发明。

图1为示出实施例1和比较例1中制备的电池的电容对电压比(dQ/dV)的图。

图2为示出实施例1和比较例1中制备的电池的初始电容的图。

图3为示出实施例1和比较例1中制备的电池的功率的图。

图4为示出实施例1和比较例1中制备的电池的电阻的图。

图5为示出实施例1和比较例1中制备的电池的放电功率的图。

图6为示出当降低实施例1和比较例1中制备的电池的电阻时，电势随时间的变化的图。

具体实施方式