[发明专利]用于锂二次电池的电解质和包括该电解质的锂二次电池

说明书

本发明用于锂二次电池的电解质通过同时包括双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和第二锂盐作为锂盐，且同时包括第二添加剂以及新的硼酸锂类化合物作为添加剂而可以改善锂二次电池的高倍率充电和放电特性以及高温存储和寿命特性，并且可以实现增加可逆容量的效果。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月17日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2017-0034039号的权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。

技术领域

本发明涉及可以改善电池性能的用于锂二次电池的电解质，以及包括该电解质的锂二次电池。

背景技术

随着电子装置的小型化和轻量化的实现以及便携式电子装置的普遍使用，已积极地进行了作为这些装置的电源的具有高能量密度的二次电池的研究。

二次电池包括镍-镉电池、镍-金属氢化物电池、镍-氢电池、和锂二次电池，并且，在这些二次电池中，已出现了对于锂二次电池的研究，所述锂二次电池不仅表现出比使用碱性水溶液的典型电池高出两倍以上的放电电压，还具有每单位重量的高能量密度且可快速充电。

锂金属氧化物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、或者碳复合物用作负极活性材料。用合适厚度和长度的活性材料涂布集电器，或者以膜的形式涂布活性材料本身，然后将所得的产品与绝缘性隔板进行卷绕或堆叠以制备电极。在此之后，将电极放进罐或类似的容器中，然后通过注入电解质来制备二次电池。

在反复进行将来自锂金属氧化物正极的锂离子嵌入(intercalating)石墨负极中和从石墨负极中脱嵌(deintercalating)的过程的同时，进行锂二次电池的充电和放电。在这种情况下，由于锂具有高度的反应性，因而锂与碳电极反应以形成Li₂CO₃、LiO、或LiOH，并因此可在负极表面上形成膜。该膜被称作为“固体电解质界面(Solid ElectrolyteInterface，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之间的反应。此外，SEI通过充当离子通道(Ion Tunnel)而仅传递锂离子。所述离子通道可防止碳负极与电解质的有机溶剂共嵌入所致的碳负极的结构崩毁，所述有机溶剂具有高分子量且溶剂化(solvation)锂离子并随之迁移。

因此，为了改善锂二次电池的高温循环特性和低温输出，必须在锂二次电池的负极上形成牢固的SEI。一旦在初始充电期间形成SEI，SEI在随后使用电池所致的反复充电和放电期间可防止锂离子与负极或其他材料之间的反应，并且可充当在电解质和负极之间仅传递锂离子的离子通道(Ion Tunnel)。

传统上，对于不包括电解质添加剂或者包括具有不良特性的电解质添加剂的电解质，因非均匀SEI的形成而难以预期改善低温输出特性。此外，即使在包括电解质添加剂的情况下，当添加的电解质添加剂的量可能未被调整至所需量时，由于因电解质添加剂的缘故在高温反应期间正极的表面被分解或者电解质导致氧化反应，所以最终二次电池的不可逆容量可能增加并且输出特性可能降低。

因此，需要开发一种可用作电解质添加剂的化合物，通过在负极上形成牢固的SEI，所述电解质添加剂用于改善电池的诸如高倍率充电和放电特性、高温性能特性和寿命特性之类的整体性能。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供一种用于锂二次电池的电解质，其包括用于改善高倍率充电和放电特性、抑制高温存储期间产生的气体量、和改善寿命特性的新的电解质添加剂；和提供一种电解质，其通过包括当一起使用时能够对于性能改善具有协同效应的锂盐而可改善锂二次电池的上述性能。

技术方案