[发明专利]锂二次电池用非水性电解质溶液和包含其的锂离子二次电池

说明书

本发明提供了一种锂二次电池用非水性电解质溶液和包括其的锂二次电池。具体地，锂二次电池用非水性电解质溶液包括锂盐、有机溶剂和由化学式1表示的化合物，由此形成稳固的固体电解质界面(SEI)，所以可改善电池性能。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年11月10日提交的韩国专利申请第10-2020-0149269和2021年11月8日提交的10-202l-0152275的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种锂二次电池用非水性电解质溶液和包括其的锂离子二次电池，所述非水性电解质溶液包括能够形成稳固的固体电解质界面(SEI)的添加剂。

背景技术

由于随着信息社会的发展，个人IT设备和计算机网络也发展，并伴随着整个社会对电能的依赖性增加，因此需要开发有效地储存和利用电能的技术。

由于二次电池可以小型化以适用于个人IT设备并且可以应用于电动车辆和电力储存设备，所以对作为各种应用最合适的技术的二次电池出现了兴趣。在这些二次电池中，作为具有高能量密度的电池系统的锂离子电池(LIB)备受关注，并且当前用于各种设备中。

锂离子电池通常由包括由含有锂的过渡金属氧化物形成的正极活性材料的正极、包括能够储存锂离子的负极活性材料的负极、作为转移锂离子的介质的电解质溶液和隔膜构成。

锂、石墨和硅基负极是当前在商业锂离子电池中使用的代表性活性材料，其中它们分别通过在0.2V和0.5V(相对于(Li/Li⁺))以下的电化学氧化/还原反应而表现出充电和放电容量。然而，由于锂、石墨和硅基负极的工作电压范围低于有机电解质的电化学稳定性窗口，因此有机电解质在这些工作电压范围内变得电化学不稳定。因此，在电解质的还原分解之前，作为电解质的还原性分解产物的钝化层，即，固体电解质界面(SEI)形成在电极的表面上。

SEI是具有高锂离子电导率但具有低电子电导率的钝化层，其中它不仅抑制电解质的附加还原分解，而且具有使得锂离子电池能够操作的特性，因为其具有允许传输锂离子但抑制电子传输的特性。

然而，由于当长时间暴露于高温时，SEI损坏而失去钝化能力，其中，在这种情况下，在发生附加电解质分解的同时，电池中的锂和电子被消耗从而引起电池的电化学性能的劣化，或者电池的内部温度增加而引起热失控。

因此，需要开发新型电解质组合物，其能够在负极和正极的表面上形成稳固的钝化层。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供了一种锂二次电池用非水性电解质溶液，其包括能够在正极和负极的表面上形成稳固的钝化膜的添加剂。

本发明的另一方面提供了一种包括所述锂二次电池用非水性电解质溶液的锂二次电池。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种锂二次电池用非水性电解质溶液，所述非水性电解质溶液包括：锂盐、有机溶剂和由式1表示的化合物，

[式1]

其中，在式1中，

R是具有1至4个碳原子的亚烷基；和

R₁是取代有至少一个氟的具有1至5个碳原子的烷基。

根据本发明的另一方面，提供了一种锂二次电池，其包括：正极，其包括正极活性材料；负极，其包括负极活性材料；隔膜，其设置在所述负极和所述正极之间；以及本发明的锂二次电池用非水性电解质溶液。

有益效果