[发明专利]非水电解质溶液和包括该非水电解质溶液的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种非水电解质溶液和一种包括该非水电解质溶液的锂二次电池，所述非水电解质溶液包括非水有机溶剂、双(氟代磺酰基)酰亚胺锂(lithium bis(fluorosulfonyl)imide，LiFSI)和由式1表示的吡啶基化合物。包括本发明的非水电解质溶液在内的本发明的锂二次电池可展现出优异的低温和室温输出特性、高温和室温循环特性以及高温存储后的容量特性。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年9月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0138039号和第10-2015-0138040号以及于2016年9月29日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0125915号的权益，通过引用将上述专利申请作为整体结合在此。

技术领域

本发明涉及一种包括非水有机溶剂、双(氟代磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)和由式1表示的吡啶基化合物在内的非水电解质溶液和一种包括该非水电解质溶液的锂二次电池。

背景技术

随着针对移动装置的技术发展和需求的增加，对于作为能源的二次电池的需求已显著增加。在这些二次电池中，具有高能量密度和高电压的锂二次电池已商业化并被广泛使用。

锂金属氧化物被用作锂二次电池的正极活性材料，锂金属、锂合金、结晶碳或无定形碳、或碳复合材料被用作负极活性材料。集电器可利用活性材料涂覆至合适的厚度和长度，或者活性材料本身可以膜的形式涂覆，然后将所得产品与绝缘隔板缠绕或堆叠，从而制备电极组件。之后，将电极组件放入罐或与之类似的容器中，然后通过注入电解质溶液而制备二次电池。

在锂离子从锂金属氧化物正极嵌入(intercadlation)石墨负极和从石墨负极脱嵌(deintercalation)的过程重复的同时，进行锂二次电池的充电和放电。在这种情况下，由于锂是高活性的，因此锂与碳电极反应而形成Li₂CO₃、LiO或LiOH，因此，可在负极的表面上形成膜。该膜被称为“固体电解质界面(SEI)”，其中在充电初始阶段形成的SEI可防止在充电和放电期间锂离子与碳负极或其他材料反应。此外，SEI籍由充当离子通道(IonTunnel)可仅使锂离子穿过。离子通道可防止由碳负极和溶剂化(solvation)锂离子并与之一起移动的具有高分子量的电解质溶液的有机溶剂的共嵌入(co-intercalation)导致的碳负极的结构塌陷。

因此，为了改善锂二次电池的高温循环特性和低温输出，需在锂二次电池的负极上形成稳固的SEI。当在第一次充电期间一旦形成SEI时，SEI可在由电池的后续使用导致的重复的充电和放电循环期间防止锂离子与负极或其他材料反应，并且SEI可充当在电解质溶液和负极之间仅使锂离子穿过的离子通道(Ion Tunnel)。

各种非水有机溶剂已用在电解质溶液中。例如，碳酸丙烯酯主要被用作非水有机溶剂，但碳酸丙烯酯会与石墨材料发生不可逆的分解反应。为了代替碳酸丙烯酯，已经使用了基于碳酸乙烯酯(Ethylene Carbonate；EC)的二元和三元非水有机溶剂。然而，由于EC具有高熔点，其操作温度会受到限制，电池性能在低温下会显著降低。

发明内容

技术问题

本发明提供一种非水电解质溶液和一种包括该非水电解质溶液的锂二次电池，所述非水电解质溶液可以改善室温和高温循环特性、及高温存储后的容量特性、以及低温和室温输出特性。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种非水电解质溶液，包括：非水有机溶剂、双(氟代磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)和由式1表示的吡啶基化合物。

[式1]