[发明专利]二次电池用电解质和包含所述电解质的二次电池

说明书

本发明涉及一种二次电池用电解质和包含所述电解质的二次电池，并且更具体地，涉及一种二次电池用电解质，其包含电解质盐、有机溶剂和添加剂，其中所述添加剂包含选自由具有N‑Si类键的化合物和具有O‑Si类键的化合物构成的组中的至少一种化合物。由于包含含有特定化学键的添加剂，所述二次电池用电解质抑制在多价金属表面上的成膜，并且由此可以提高多价金属二次电池的效率和寿命特性。

技术领域

本申请要求于2017年8月16日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2017-0103526的权益，该韩国专利申请的公开内容以引用的方式整体并入本文中。

本发明涉及一种二次电池用电解质和包含所述电解质的二次电池。

背景技术

随着电子装置和通信装置近来迅速变得更小、更轻和更复杂并且在环境问题方面电动车辆的必要性已经高度凸显，已经对能够用作这些产品的能源的二次电池进行了深入的研究。在许多二次电池中，锂二次电池可以被制造为小且轻，并且在能量密度、放电电压和输出功率稳定性方面具有许多优势，并且使用范围正在扩大。

锂二次电池为其中锂离子(Li⁺)参与氧化还原反应的电池。具体地，当在充电时正极活性材料中包含的锂离子经由电解质迁移到负极，然后插入层状结构的负极活性材料之间，并且在放电时插入在负极活性材料之间的锂离子迁移回到正极，由此使电池进行工作。在此，根据电极活性材料的类型，锂二次电池的容量是不同的，并且由于在实际工作中不能确保达到理论容量水平的足够的容量并且充放电的稳定性和可靠性不足，因此锂二次电池尚未完全商业化。

此外，锂为一种稀有金属，其在地壳中仅以0.002％存在。除此之外，广泛用作锂二次电池的正极活性材料的钴和铜也是稀有的，并且仅主要在南非和南美洲生产，这在确保资源方面引起了忧虑。

为了确保二次电池的高容量、高输出功率和价格竞争力，最近一直在进行使用便宜得多并且具有高能量密度容量的镁(Mg)、钙(Ca)、铝(Al)、钇(Y)、锌(Zn)等代替锂的研究。

与通过诸如锂离子或钠离子(Na⁺)的单价金属阳离子工作的常规二次电池相比，通过诸如镁离子(Mg²⁺)、钙离子(Ca²⁺)、铝离子(Al³⁺)或钇离子(Y³⁺)的多价金属阳离子工作的二次电池能够储存更多的能量，这在增加容量方面是特别有利的。

然而，与诸如锂或钠的单价金属不同，诸如镁、钙、铝、钇或锌的多价金属难以用作二次电池的负极材料。这是因为以下事实：多价金属阳离子难以分散到现有技术中使用的大多数二次电池用锂电解质组合物中。特别是，在电解质中使用的有机溶剂在多价金属表面上形成膜，并且由于此时产生的膜的电阻显著高于在单价金属表面上形成的膜的电阻，因此在驱动电池时会抑制负极中金属离子的电化学沉积/溶解反应。

鉴于上述情况，已经提出了关于多价金属二次电池用电解质的各种技术。

作为一个实例，Se-Young Ha等和Tomokazu Fukutsuka等已经报道了镁电池的性能可以通过使用包含甘醇二甲醚类溶剂的电解质来改善，并且Sung-Jin Kang等报道了镁电池的性能可以通过使用包含二烷基砜类溶剂的电解质来改善。此外，A.Kitada等已经报道了包含铝金属的二次电池的沉积/溶解性能可以通过使用甘醇二甲醚类溶剂来提高。

此外，韩国专利申请公布号2016-0070025已经公开了通过多价金属阳离子进行工作的二次电池的性能可以通过使用包含特定的砜类溶剂或醚类溶剂和电解质盐的电解质来改善。