[发明专利]非水电解质锂二次电池

说明书

本发明公开了一种锂二次电池，所述锂二次电池包括正极、负极、隔膜和非水电解质，其中正极包括Li_aNi_xMn_yCo_zO₂(a+x+y+z＝2，0.9≤a≤1.1，0≤x，0≤y，0≤z)作为正极活性材料，且其中非水电解质包括(i)氟化的环状碳酸酯，(ii)基于丙酸酯为基础的酯，和(iii)非卤化的碳酸酯，其中(i)和(ii)的混合重量比(i:ii)为20:80至50:50。

技术领域

本公开内容涉及非水电解质锂二次电池，且更特别地，涉及使用高充电电压并具有改良的稳定性的锂二次电池。

本申请享有于2014年9月30日在韩国提出申请的韩国专利申请第10-2014-0131949号的优先权，所述优先权申请在此以全文引用方式纳入本文中。

背景技术

随着能量储存技术被广泛地施用于移动电话、摄像机、笔记型电脑和电动汽车，作为此种电子装置的电源的电池要求具有高能量密度。锂二次电池是一种最能够符合此要求的电池并且锂二次电池正在被积极地研究。

1990年代早期开发的锂二次电池是由能够实现嵌入(intercalating)和脱嵌(deintercalating)锂离子的基于碳基材料的负极、含锂的氧化物制成的正极、和含有适量的锂盐溶于混合有机溶剂中的非水电解质所构成。

锂二次电池的平均放电电压是约3.6至3.7V，这高于碱性电池、镍－镉电池或者其它类似电池。对于如此高的操作电压，需要有在0至4.2V的充电/放电范围内电化学稳定的电解质组合物。对此，环状碳酸酯化合物(例如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯)和直链碳酸酯化合物(例如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯)经适当混合的混合溶剂被用来作为电解质的溶剂。电解质的溶质通常使用锂盐，例如LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄或者其它锂盐，所述锂盐作为电池中的锂离子来源并因此而使得锂电池得以操作。

特别地，近年来，因为电子产品的轻、薄、短和小的设计以及能量消耗提高的趋势，用作此种电子装置能源的锂二次电池具有更大的容量。使用高容量活性材料、通过提高充电电压或更有效地利用内部空间而提高容量，可得到大容量的锂二次电池。但是，若使用目前关注的基于镍的三元系正极材料提高充电电压，则会在电解质处突然发生分解反应，所述反应会损害电池性能，例如寿命循环。受使用环境的影响，此现象会变得更糟，且若使用温度提高，电池性能的受损变得迅速提高。此外，电极密度会随着电池内部空间的最大化利用的趋势而逐渐提高，并且这要求电解质具有低粘度和高离子传导性。但是，具有此种特性的电解质通常对于氧化反应的稳定性欠佳。

发明内容

技术问题

本发明要解决的技术问题是，提供一种锂二次电池，其包括基于镍的三元系统正极材料以及在使用高充电电压下，可以确保提高稳定性。

技术方案

本发明提供一种锂二次电池，所述锂二次电池包括正极、负极、隔膜(separator)和非水电解质，其中正极包括Li_aNi_xMn_yCo_zO₂(a+x+y+z＝2，0.9≤a≤1.1，0≤x，0≤y，0≤z)作为正极活性材料，且其中非水电解质包括(i)以下化学式1所示的氟化的环状碳酸酯，(ii)以下化学式2所示的基于丙酸酯的酯，和(iii)非卤化的碳酸酯，其中(i)和(ii)它们的混合重量比(i：ii)为20:80至50:50：

其中，化学式1中，R¹、R²、R³和R⁴各自为F、H和甲基中的任一个，且其中的至少一个是F，