[发明专利]非水性电解质溶液和包含其的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种非水性电解质溶液和包括其的锂二次电池，并且特别地，涉及一种非水性电解质溶液和包含其的锂二次电池，该非水性电解质溶液包括1.2M至3.3M的锂盐、由碳酸亚乙酯组成的第一有机溶剂、除碳酸亚乙酯之外的第二有机溶剂、以及作为第一添加剂的式1表示的低聚物，其中，基于非水性电解质溶液的总重量，第一有机溶剂的含量为0.1重量％至12重量％。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求要求2018年9月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号2018-0116475的权益，通过援引将其公开内容完整并入本文。

技术领域

本发明涉及一种具有改善的高温和低温稳定性的非水性电解质溶液，以及这样一种锂二次电池，通过包含所述非水性电解质溶液改善了锂二次电池的高温存储特性、低温输出特性和循环寿命特性。

背景技术

随着技术发展和对移动设备的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求显著增加，并且在这些二次电池中，具有高能量密度和高电压的锂二次电池已经商业化并广泛使用。

锂二次电池通过以下方法制备，其中在集流体上涂布适当厚度的电极活性材料或电极活性材料本身以具有适当长度的膜形式形成之后，将所得产物与绝缘隔膜卷绕或堆叠以制备电极组件，将电极组件容纳在罐或与其类似的容器中，然后向其中注入电解质。

在重复锂离子从锂金属氧化物正极嵌入石墨负极和从石墨负极脱嵌的过程的同时，锂二次电池进行充电和放电。在这种情况下，由于锂是高反应性的，锂与碳电极反应形成Li₂CO₃、LiO或LiOH，因此在负极的表面上形成膜。

该膜称为“固体电解质界面(SEI)”，其中在充电的初始阶段形成的SEI防止锂离子与碳负极或其它材料在充电和放电过程中反应。此外，SEI通过充当离子通道而仅使锂离子通过。离子通道起到防止碳负极的结构由于碳负极和具有高分子量的电解质溶液的有机溶剂(其使锂离子溶剂化并随其移动)的共嵌入而崩塌的作用。

因此，为了改善锂二次电池的高温存储特性和循环寿命特性，必须在锂二次电池的负极上形成牢固的SEI。在第一次充电期间一次形成SEI时，SEI可防止锂离子与负极或其它材料在由电池的后续使用引起的重复充放电循环期间反应，并且SEI可充当离子通道，其仅使锂离子在电解质溶液和负极之间通过。

由于常规电解质溶液中包含的非水性有机溶剂、电解质溶液添加剂或锂盐的类型或添加量根据需要进行调整，因此存在以下局限：由于高温储存期间正极表面的分解或由SEI的劣化引起的负极与电解质溶液之间的连续反应，二次电池的不可逆容量增加，输出特性劣化。

为了解决该局限，已经使用可以改善输出特性的基于碳酸亚乙酯(EC)的有机溶剂代替能够与石墨材料引起不可逆分解反应的碳酸亚丙酯溶剂。

然而，碳酸亚乙酯的缺点在于，其运行温度由于高熔点而受到限制，高温特性可能难以维持，并且电池性能在低温下显著降低。

因此，需要开发一种技术，通过改善当使用碳酸亚乙酯作为有机溶剂时可能出现的缺点，而提供具有改善的高温储存特性和循环寿命特性的非水性电解质溶液。

现有技术文献

韩国专利申请未决公报2017-0110995

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供了一种非水性电解质溶液，其包含具有特定结构的低聚物，同时使作为第一有机溶剂的碳酸亚乙酯的量最小化，以改善高温和低温稳定性。