[发明专利]锂二次电池用非水性电解液和包含其的锂二次电池

说明书

本发明涉及锂二次电池用非水性电解液和锂二次电池，所述非水性电解液包含具有除去由电解液中的锂盐产生的分解产物(如HF和PF₅)的优异效果的化合物作为添加剂，所述锂二次电池中通过包含所述锂二次电池用非水性电解液而改善了高温存储特性。

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年2月12日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请2018-0016782号的权益，其全部内容通过引用并于本文中。

技术领域

本发明涉及锂二次电池用非水性电解液和锂二次电池，所述非水性电解液包含具有除去由锂盐产生的分解产物的优异效果的非水性电解液添加剂，所述锂二次电池通过包含所述非水性电解液而改善了高温存储特性。

背景技术

随着信息社会的发展，个人IT设备和计算机网络得到发展，以及随之而来的社会整体对电能的依赖性增加，需要开发用于高效地存储和利用电能的技术。

在为此目的开发的技术中，基于二次电池的技术是最适合各种应用的技术。由于二次电池可以被小型化而适用于个人IT设备并且可以应用于电动车辆和电力存储设备，因此人们对二次电池产生了兴趣。在这些二次电池技术中，作为具有理论上最高能量密度的电池系统的锂离子电池备受关注，并且目前用于各种设备。

不同于将锂金属直接应用于系统的早期系统，锂离子电池由含锂的过渡金属氧化物形成的正极、能够储存锂的负极、电解液和隔膜组成。

其中，已经对电解液进行了大量研究，同时已知电解液是极大地影响锂离子电池的稳定性和安全性的组分。

锂离子电池用电解液由锂盐、溶解锂盐的有机溶剂和功能性添加剂组成，其中，这些组分的适当选择对于提高电池的电化学性能很重要。作为当前使用的代表性锂盐，使用了LiPF₆、LiBF₄、LiFSI(氟磺酰亚胺锂，LiN(SO₂F)₂)、LiTFSI(双(三氟甲磺酰)亚胺锂，LiN(SO₂CF₃)₂)或LiBOB(双草酸根合硼酸锂，LiB(C₂O₄)₂))，并且对于有机溶剂，使用了酯类有机溶剂或醚类有机溶剂。

对于锂离子电池，已经提出在充电和放电期间或高温下的存储期间电阻的增加和容量的降低是严重的性能下降问题，并且所提出的问题的原因之一是由高温下电解液的劣化(特别是高温下盐的分解所致的劣化)引起的副反应。在盐的副产物被活化并随后使在正极和负极的表面上形成的膜分解的情况下，存在膜的钝化能力降低的问题，结果，这可能引起电解液的额外分解以及随之而来的自放电。

特别是，对于锂离子电池的电极材料中的负极，主要使用石墨类负极，其中，对于石墨，由于其工作电势为0.3V(相对Li/Li⁺)以下(这低于锂离子电池中使用的电解液的电化学稳定窗口)，因此当前使用的电解液会被还原并分解。还原和分解的产物会传输锂离子，但会形成固体电解质中间相(SEI)，其抑制电解液的进一步分解。然而，在SEI没有可以抑制电解液的进一步分解这种程度的足够的钝化能力的情况下，由于在储存期间电解液进一步分解，所以带电的石墨自放电，结果，出现了整个电池的电势降低的现象。

可能影响钝化能力的因素之一是因LiPF₆(其是锂离子电池中广泛使用的一种锂盐)的热解而产生的酸，例如HF和PF₅。当电极表面由于酸的侵蚀而劣化时，在正极处发生过渡金属的溶出，从而增加了电阻，并且容量可能因氧化还原中心的丧失而降低。因为这样溶出的金属离子会电沉积在负极上，因此由金属的电沉积和电解质的进一步分解所致的电子消耗会导致不可逆容量增加，于是，不仅电池容量会降低，而且电阻也可能增加，并且石墨负极可能会自放电。