相關(guān)申請的交叉引用

于2016年2月12日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的名稱為“有機(jī)電解液和包含該有機(jī)電解液的鋰電池”的10-2016-0016352號韓國專利申請通過引用以其整體并入本文。

本申請實(shí)施方式涉及有機(jī)電解液和包含該有機(jī)電解液的鋰電池。

背景技術(shù)：

鋰電池用作包括攝像機(jī)、移動電話和筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備的驅(qū)動電源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請實(shí)施方式涉及一種有機(jī)電解液，其包含第一鋰鹽、有機(jī)溶劑和由下式1表示的二環(huán)硫酸酯類化合物：

<式1>

其中，在式1中，a1、a2、a3和a4各自獨(dú)立地為共價(jià)鍵、取代或未取代的c1-c5亞烷基、羰基或亞磺酰基，其中a1和a2不都是共價(jià)鍵，a3和a4不都是共價(jià)鍵。

a1、a2、a3和a4中的至少一個(gè)可以為未取代或取代的c1-c5亞烷基，其中所述取代的c1-c5亞烷基的取代基是選自鹵素取代或未取代的c1-c20烷基、鹵素取代或未取代的c2-c20烯基、鹵素取代或未取代的c2-c20炔基、鹵素取代或未取代的c3-c20環(huán)烯基、鹵素取代或未取代的c3-c20雜環(huán)基、鹵素取代或未取代的c6-c40芳基、鹵素取代或未取代的c2-c40雜芳基或具有至少一個(gè)雜原子的極性官能團(tuán)中的至少一個(gè)。

a1、a2、a3和a4中的至少一個(gè)可以為未取代或取代的c1-c5亞烷基，其中所述取代的c1-c5亞烷基的取代基是鹵素、甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、叔丁基、三氟甲基、四氟乙基、苯基、萘基、四氟苯基、吡咯基或吡啶基。

所述取代的c1-c5亞烷基可以被具有至少一個(gè)雜原子的極性官能團(tuán)取代。該極性官能團(tuán)可以是選自-f、-cl、-br、-i、-c(＝o)or¹⁶、-or¹⁶、-oc(＝o)or¹⁶、-r¹⁵oc(＝o)or¹⁶、-c(＝o)r¹⁶、-r¹⁵c(＝o)r¹⁶、-oc(＝o)r¹⁶、-r¹⁵oc(＝o)r¹⁶、-c(＝o)-o-c(＝o)r¹⁶、-r¹⁵c(＝o)-o-c(＝o)r¹⁶、-sr¹⁶、-r¹⁵sr¹⁶、-ssr¹⁶、-r¹⁵ssr¹⁶、-s(＝o)r¹⁶、-r¹⁵s(＝o)r¹⁶、-r¹⁵c(＝s)r¹⁶、-r¹⁵c(＝s)sr¹⁶、-r¹⁵so3r¹⁶、-so3r¹⁶、-nnc(＝s)r¹⁶、-r¹⁵nnc(＝s)r¹⁶、-r¹⁵n＝c＝s、-nco、-r¹⁵-nco、-no2、-r¹⁵no2、-r¹⁵so2r¹⁶、-so2r¹⁶、中的至少一個(gè)，

其中，在上式中，r¹¹和r¹⁵各自獨(dú)立地為鹵素取代或未取代的c1-c20亞烷基、鹵素取代或未取代的c2-c20亞烯基、鹵素取代或未取代的c2-c20亞炔基、鹵素取代或未取代的c3-c12亞環(huán)烷基、鹵素取代或未取代的c6-c40亞芳基、鹵素取代或未取代的c2-c40亞雜芳基、鹵素取代或未取代的c7-c15烷基亞芳基、或鹵素取代或未取代的c7-c15亞芳烷基；并且r¹²、r¹³、r¹⁴和r¹⁶各自獨(dú)立地為氫、鹵素、鹵素取代或未取代的c1-c20烷基、鹵素取代或未取代的c2-c20烯基、鹵素取代或未取代的c2-c20炔基、鹵素取代或未取代的c3-c12環(huán)烷基、鹵素取代或未取代的c6-c40芳基、鹵素取代或未取代的c2-c40雜芳基、鹵素取代或未取代的c7-c15烷基芳基、鹵素取代或未取代的c7-c15三烷基甲硅烷基、或鹵素取代或未取代的c7-c15芳烷基，其中表示與相鄰原子的結(jié)合位點(diǎn)。

所述二環(huán)硫酸酯類化合物可以由式2或3表示：

其中，在式2和3中，b1”、b2”、b3”、b4”、d1和d2各自獨(dú)立地為-c(e1)(e2)-、羰基或亞磺?；．?dāng)b1”、b2”、b3”、b4”、d1或d2是-c(e1)(e2)-時(shí)，e1和e2可各自獨(dú)立地為氫、鹵素、鹵素取代或未取代的c1-c20烷基、鹵素取代或未取代的c2-c20烯基、鹵素取代或未取代的c2-c20炔基、鹵素取代或未取代的c3-c20環(huán)烯基、鹵素取代或未取代的c3-c20雜環(huán)基、鹵素取代或未取代的c6-c40芳基、或鹵素取代或未取代的c2-c40雜芳基。

e1和e2可各自獨(dú)立地為氫、鹵素、鹵素取代或未取代的c1-c10烷基、鹵素取代或未取代的c6-c40芳基、或鹵素取代或未取代的c2-c40雜芳基。

e1和e2可各自獨(dú)立地為選自氫、氟(f)、氯(cl)、溴(br)、碘(i)、甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、叔丁基、三氟甲基、四氟乙基、苯基、萘基、四氟苯基、吡咯基和吡啶基中的至少一個(gè)。

所述二環(huán)硫酸酯類化合物可由式4或5表示：

其中，在式4和5中，r1、r2、r3、r4、r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27和r28各自獨(dú)立地為氫、鹵素、鹵素取代或未取代的c1-c20烷基、鹵素取代或未取代的c6-c40芳基、或鹵素取代或未取代的c2-c40雜芳基。

r1、r2、r3、r4、r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27和r28可各自獨(dú)立地為氫、f、cl、br、i、甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、叔丁基、三氟甲基、四氟乙基、苯基、萘基、四氟苯基、吡咯基和吡啶基。

所述二環(huán)硫酸酯類化合物可由下式6至17中的一個(gè)表示：

基于所述有機(jī)電解液的總重量，所述二環(huán)硫酸酯類化合物的量可為約0.01wt％至約10wt％。

所述有機(jī)電解液中的第一鋰鹽可包含選自lipf6；libf4；lisbf6；liasf6；liclo4；licf3so3；li(cf3so2)2n；lic4f9so3；lialo2；lialcl4；lin(cxf2x+1so2)(cyf2y+1so2)，其中2≤x≤20和2≤y≤20；licl和lii中的至少一個(gè)。

所述有機(jī)電解液還可包括環(huán)狀碳酸酯化合物，其中所述環(huán)狀碳酸酯化合物選自：碳酸亞乙烯基酯(vc)；被選自鹵素、氰基(cn)和硝基(no2)中的至少一個(gè)取代基取代的vc；乙烯基碳酸乙二酯(vec)；被選自鹵素、cn和no2中的至少一個(gè)取代基取代的vec；氟代碳酸乙二酯(fec)；和被選自鹵素、cn和no2中的至少一個(gè)取代基取代的fec。

基于所述有機(jī)電解液的總重量，所述環(huán)狀碳酸酯化合物的量可為約0.01wt％至約5wt％。

所述有機(jī)電解液還可包含由下式18至25中的一個(gè)表示的第二鋰鹽：

基于所述有機(jī)電解液的總重量，所述第二鋰鹽的量可為約0.1wt％至約5wt％。

本申請實(shí)施方式還針對一種鋰電池，其包含陰極、陽極和如上所述的有機(jī)電解液。

所述陰極可包含含鎳層狀鋰過渡金屬氧化物。

所述鋰電池可具有約3.8v或以上的電壓。

附圖說明

通過參考附圖詳細(xì)描述示例性實(shí)施方式，特征對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見，其中：

圖1示出了顯示根據(jù)實(shí)施例4和5以及對比例2制造的鋰電池在4.25v、室溫下的放電容量的圖表；

圖2示出了顯示實(shí)施例4和5以及對比例2的鋰電池在4.25v、室溫下的容量保持率的圖表；

圖3示出了顯示實(shí)施例4和5以及對比例2的鋰電池在4.25v、高溫下的放電容量的圖表；

圖4示出了顯示實(shí)施例4和5以及對比例2的鋰電池在4.25v、高溫下的容量保持率的圖表；

圖5示出了顯示實(shí)施例4和對比例2的鋰電池在4.3v、室溫下的容量保持率的圖表；

圖6示出了顯示實(shí)施例4和對比例2的鋰電池在4.3v、高溫下的容量保持率的圖表；并且

圖7示出了根據(jù)實(shí)施方式的鋰電池的示意性剖面圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖在下文中更全面地描述示例性實(shí)施方式；然而，它們可以以不同的形式實(shí)施，并且不應(yīng)被解釋為限于本文所闡述的實(shí)施方式。而是，提供這些實(shí)施方式使得本發(fā)明將是徹底和完整的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員全面?zhèn)鬟_(dá)示例性實(shí)施。

如本文所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)目的任何和所有組合。諸如“中的至少一個(gè)”的表述在元素列表之后時(shí)修飾整個(gè)要素列表，并且不修飾列表的單個(gè)要素。

在下文中，將更詳細(xì)地描述根據(jù)實(shí)施方式的有機(jī)電解液和包含該有機(jī)電解液的鋰電池。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的有機(jī)電解液包含第一鋰鹽、有機(jī)溶劑和由下式1表示的二環(huán)硫酸酯類化合物：

<式1>

其中，在式1中，a1、a2、a3和a4各自獨(dú)立地為共價(jià)鍵、取代或未取代的c1-c5亞烷基、羰基或亞磺?；渲衋1和a2不都是共價(jià)鍵，且a3和a4不都是共價(jià)鍵。

包含二環(huán)硫酸酯類化合物的作為鋰電池用添加劑的有機(jī)電解液可以增強(qiáng)電池性能，例如高溫特性或壽命特性等。

二環(huán)硫酸酯類化合物可以具有其中兩個(gè)硫酸酯環(huán)以螺環(huán)形式彼此連接的結(jié)構(gòu)。

不受任何具體理論的約束，并出于更好的理解，現(xiàn)將更詳細(xì)地描述通過向電解液中添加二環(huán)硫酸酯類化合物可以改善鋰電池的性能的原因。

二環(huán)硫酸酯類化合物的硫酸酯基可以通過在充電期間接受來自陽極表面的電子而自身還原，或者可以與先前還原的極性溶劑分子反應(yīng)，從而影響形成在陽極表面的sei層的特性。例如，與極性溶劑相比，包含硫酸酯基的二環(huán)硫酸酯類化合物可以更容易地接受來自陽極的電子。例如，在極性溶劑被還原之前，相比于極性溶劑，二環(huán)硫酸酯類化合物可以在更低的電壓下還原。

例如，二環(huán)硫酸酯類化合物包括硫酸酯基團(tuán)，因此在充電期間可更容易還原和/或分解成自由基和/或離子。因此，自由基和/或離子可以與鋰離子結(jié)合以在陽極上形成適當(dāng)?shù)膕ei層，從而防止或最小化通過進(jìn)一步分解溶劑而獲得的產(chǎn)物的形成。二環(huán)硫酸酯類化合物可以與例如碳質(zhì)陽極本身或碳質(zhì)陽極表面上的各種官能團(tuán)形成共價(jià)鍵，或者可以吸附到電極的表面上。與僅由有機(jī)溶劑形成的sei層相比，通過這種結(jié)合和/或吸附形成的具有改善的穩(wěn)定性的改性sei層可以甚至在長時(shí)間充電和放電后更耐久。耐久性改性sei層可以繼而在鋰離子嵌入電極期間更有效地阻止使鋰離子溶劑化的有機(jī)溶劑的共嵌入。因此，改性sei層可以更有效地阻斷有機(jī)溶劑和陽極之間的直接接觸，以進(jìn)一步提高鋰離子的嵌入/脫嵌的可逆性，從而導(dǎo)致放電容量的增加和所制造的電池的壽命特性的改善。

此外，由于包含硫酸酯基，二環(huán)硫酸酯類化合物可以配位在陰極的表面上，從而影響在陰極的表面上形成的保護(hù)層的特性。例如，硫酸酯基可以與陰極活性物質(zhì)的過渡金屬離子配位以形成絡(luò)合物。該絡(luò)合物可以形成具有改進(jìn)的穩(wěn)定性的改性保護(hù)層，其與僅由有機(jī)溶劑形成的保護(hù)層相比，即使在長時(shí)間充電和放電長時(shí)間后也更加耐久。此外，耐久性改性保護(hù)層可以在鋰離子嵌入電極期間更有效地阻止使鋰離子溶劑化的有機(jī)溶劑的共嵌入。因此，改性保護(hù)層可以更有效地阻斷有機(jī)溶劑和陰極之間的直接接觸，以進(jìn)一步提高鋰離子的嵌入/脫嵌的可逆性，導(dǎo)致所制造的電池的穩(wěn)定性增加和壽命特性的改善。

此外，二環(huán)硫酸酯類化合物具有其中多個(gè)環(huán)以螺環(huán)形式連接的結(jié)構(gòu)。因此，二環(huán)硫酸酯類化合物可具有比一般硫酸酯類化合物的分子量相對更大的分子量，因此可以是熱穩(wěn)定的。

例如，二環(huán)硫酸酯類化合物可以形成在陽極表面處的sei層和在陰極表面處的保護(hù)層，并且由于改善的熱穩(wěn)定性而可以促進(jìn)在高溫下制造的鋰電池的增強(qiáng)的壽命特性。

在有機(jī)電解液中所含的上式1的二環(huán)硫酸酯類化合物中，a1、a2、a3和a4中的至少一個(gè)可以為未取代或取代的c1-c5亞烷基。取代的c1-c5亞烷基的取代基可以是鹵素取代或未取代的c1-c20烷基、鹵素取代或未取代的c2-c20烯基、鹵素取代或未取代的c2-c20炔基、鹵素取代或未取代的c3-c20環(huán)烯基、鹵素取代或未取代的c3-c20雜環(huán)基、鹵素取代或未取代的c6-c40芳基、鹵素取代或未取代的c2-c40雜芳基、或具有至少一個(gè)雜原子的極性官能團(tuán)。

例如，a1、a2、a3和a4中的至少一個(gè)可以為未取代或取代的c1-c5亞烷基。取代的c1-c5亞烷基的取代基可以是適合于亞烷基的取代基。例如，取代的c1-c5亞烷基的取代基可以是鹵素、甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、叔丁基、三氟甲基、四氟乙基、苯基、萘基、四氟苯基、吡咯基或吡啶基。

在一些實(shí)施方式中，在上式1的二環(huán)硫酸酯類化合物中，取代的c1-c5亞烷基的取代基可以是具有雜原子的極性官能團(tuán)。極性官能團(tuán)的雜原子可以是選自氟、氯、溴、碘、氧、氮、磷、硫、硅和硼中的至少一種。

例如，具有雜原子的極性官能團(tuán)本身可以是鹵原子，例如，-f、-cl、-br、-i，或者可以是選自-c(＝o)or¹⁶、-or¹⁶、-oc(＝o)or¹⁶、-r¹⁵oc(＝o)or¹⁶、-c(＝o)r¹⁶、-r¹⁵c(＝o)r¹⁶、-oc(＝o)r¹⁶、-r¹⁵oc(＝o)r¹⁶、-c(＝o)-o-c(＝o)r¹⁶、-r¹⁵c(＝o)-o-c(＝o)r¹⁶、-sr¹⁶、-r¹⁵sr¹⁶、-ssr¹⁶、-r¹⁵ssr¹⁶、-s(＝o)r¹⁶、-r¹⁵s(＝o)r¹⁶、-r¹⁵c(＝s)r¹⁶、-r¹⁵c(＝s)sr¹⁶、-r¹⁵so3r¹⁶、-so3r¹⁶、-nnc(＝s)r¹⁶、-r¹⁵nnc(＝s)r¹⁶、-r¹⁵n＝c＝s、-nco、-r¹⁵-nco、-no2、-r¹⁵no2、-r¹⁵so2r¹⁶、-so2r¹⁶、中的至少一個(gè)基團(tuán)。

在上式中，r¹¹和r¹⁵可各自獨(dú)立地為鹵素取代或未取代的c1-c20亞烷基、鹵素取代或未取代的c2-c20亞烯基、鹵素取代或未取代的c2-c20亞炔基、鹵素取代或未取代的c3-c12亞環(huán)烷基、鹵素取代或未取代的c6-c40亞芳基、鹵素取代或未取代的c2-c40亞雜芳基、鹵素取代或未取代的c7-c15烷基亞芳基、或鹵素取代或未取代的c7-c15亞芳烷基；并且r¹²、r¹³、r¹⁴和r¹⁶可各自獨(dú)立地為氫、鹵素、鹵素取代或未取代的c1-c20烷基、鹵素取代或未取代的c2-c20烯基、鹵素取代或未取代的c2-c20炔基、鹵素取代或未取代的c3-c12環(huán)烷基、鹵素取代或未取代的c6-c40芳基、鹵素取代或未取代的c2-c40雜芳基、鹵素取代或未取代的c7-c15烷基芳基、鹵素取代或未取代的c7-c15三烷基甲硅烷基、或鹵素取代或未取代的c7-c15芳烷基。

例如，在具有雜原子的極性官能團(tuán)中，烷基、烯基、炔基、環(huán)烷基、芳基、雜芳基、烷基芳基、三烷基甲硅烷基或芳烷基的鹵素取代基可以是氟(f)。

例如，有機(jī)電解液中所含的二環(huán)硫酸酯類化合物可以由式2或3表示：

其中，在式2和3中，b1”、b2”、b3”、b4”、d1和d2可各自獨(dú)立地為-c(e1)(e2)-、羰基或亞磺?；．?dāng)b1”、b2”、b3”或b4”是-c(e1)(e2)-時(shí)，e1和e2可各自獨(dú)立地為氫、鹵素、鹵素取代或未取代的c1-c20烷基、鹵素取代或未取代的c2-c20烯基、鹵素取代或未取代的c2-c20炔基、鹵素取代或未取代的c3-c20環(huán)烯基、鹵素取代或未取代的c3-c20雜環(huán)基、鹵素取代或未取代的c6-c40芳基、或鹵素取代或未取代的c2-c40雜芳基。

例如，e1和e2可各自獨(dú)立地為氫、鹵素、鹵素取代或未取代的c1-c10烷基、鹵素取代或未取代的c6-c40芳基、或鹵素取代或未取代的c2-c40雜芳基。

例如，e1和e2可各自獨(dú)立地為氫、氟(f)、氯(cl)、溴(br)、碘(i)、甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、叔丁基、三氟甲基、四氟乙基、苯基、萘基、四氟苯基、吡咯基或吡啶基。

例如，e1和e2可各自獨(dú)立地為氫、f、甲基、乙基、三氟甲基、四氟乙基或苯基。

例如，二環(huán)硫酸酯類化合物可由式4或5表示：

其中，在式4和5中，r1、r2、r3、r4、r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27和r28可各自獨(dú)立地為氫、鹵素、鹵素取代或未取代的c1-c20烷基、鹵素取代或未取代的c6-c40芳基、或鹵素取代或未取代的c2-c40雜芳基。

例如，在上式4和5中，r1、r2、r3、r4、r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27和r28可各自獨(dú)立地為氫、f、cl、br、i、甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、叔丁基、三氟甲基、四氟乙基、苯基、萘基、四氟苯基、吡咯基或吡啶基。

例如，在上式4和5中，r1、r2、r3、r4、r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27和r28可各自獨(dú)立地為氫、f、甲基、乙基、丙基、三氟甲基、四氟乙基或苯基。

例如，二環(huán)硫酸酯類化合物可由式6至17中的一個(gè)表示：

如本文所用，表述“ca-cb”的a和b表示特定官能團(tuán)的碳原子數(shù)。即，官能團(tuán)可以包括a至b個(gè)碳原子。例如，表述“c1-c4烷基”表示具有1至4個(gè)碳原子的烷基，即，ch3-、ch3ch2-、ch3ch2ch2-、(ch3)2ch-、ch3ch2ch2ch2-、ch3ch2ch(ch3)-和(ch3)3c-。

根據(jù)上下文，特定的自由基可以被稱為單自由基或雙自由基。例如，當(dāng)取代基需要兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn)以便與分子的其余部分結(jié)合時(shí)，取代基可被理解為雙自由基。例如，指定為需要兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn)的烷基的取代基可以是雙自由基，例如-ch2-、-ch2ch2-或-ch2ch(ch3)ch2-等。本文所用的術(shù)語“亞烷基”清楚地表明該自由基是雙自由基。

本文所用的術(shù)語“烷基”和“亞烷基”是指支化或非支化的脂族烴基。在實(shí)施方式中，烷基可以是取代的或未取代的。烷基的非限制性實(shí)例包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、戊基、己基、環(huán)丙基、環(huán)戊基、環(huán)己基和環(huán)庚基，它們各自可以是任選取代的或未取代的。在一些實(shí)施方式中，烷基可以具有1至6個(gè)碳原子。例如，c1-c6烷基可以是甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基、戊基、3-戊基、己基等。

本文所用的術(shù)語“環(huán)烷基”是指完全飽和的碳環(huán)或環(huán)系。例如，環(huán)烷基可以是環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基或環(huán)己基。

本文所用的術(shù)語“烯基”是指含至少一個(gè)碳-碳雙鍵的具有2至20個(gè)碳原子的烴基。烯基的實(shí)例包括乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、環(huán)丙烯基、環(huán)戊烯基、環(huán)己烯基和環(huán)庚烯基。在一些實(shí)施方式中，這些烯基可以是取代的或未取代的。在一些實(shí)施方式中，所述烯基可以具有2至40個(gè)碳原子。

本文所用的術(shù)語“炔基”是指含至少一個(gè)碳-碳三鍵的具有2至20個(gè)碳原子的烴基。炔基的實(shí)例包括乙炔基、1-丙炔基、1-丁炔基和2-丁炔基。在一些實(shí)施方式中，這些炔基可以是取代的或未取代的。在一些實(shí)施方式中，所述炔基可以具有2至40個(gè)碳原子。

本文所用的術(shù)語“芳族”是指具有共軛π電子系統(tǒng)的環(huán)或環(huán)系，并且可以指碳環(huán)芳族基團(tuán)(例如苯基)或雜環(huán)芳族基團(tuán)(例如吡啶)。在這點(diǎn)上，芳族環(huán)系作為整體可以包括單環(huán)的環(huán)或稠合多環(huán)的環(huán)(即，共享相鄰原子對的環(huán))。

本文使用的術(shù)語“芳基”是指在其主鏈中僅具有碳原子的芳環(huán)或環(huán)系(即，由至少兩個(gè)共享兩個(gè)相鄰碳原子的環(huán)稠合的環(huán))。當(dāng)芳基是環(huán)系時(shí)，環(huán)系中的每個(gè)環(huán)是芳族的。芳基的實(shí)例包括苯基、聯(lián)苯基、萘基、菲基和并四苯基。這些芳基可以是取代的或未取代的。

本文所用的術(shù)語“雜芳基”是指具有一個(gè)環(huán)或多個(gè)稠環(huán)的芳族環(huán)系，其中至少一個(gè)環(huán)原子不是碳，即雜原子。在稠環(huán)系中，至少一個(gè)雜原子可以僅存在于一個(gè)環(huán)中。雜原子可以是例如氧、硫或氮。雜芳基的實(shí)例包括呋喃基、噻吩基、咪唑基、喹唑啉基、喹啉基、異喹啉基、喹喔啉基、吡啶基、吡咯基、噁唑基和吲哚基。

本文所用的術(shù)語“芳烷基”和“烷基芳基”以及例如“c7-c14芳烷基”是指通過亞烷基連接為取代基的芳基。芳烷基或烷基芳基的實(shí)例包括芐基、2-苯基乙基、3-苯基丙基和萘基烷基。在一些實(shí)施方式中，亞烷基可以是低級亞烷基(即，c1-c4亞烷基)。

本文所用的術(shù)語“環(huán)烯基”是指具有至少一個(gè)雙鍵的非芳族碳環(huán)或環(huán)系。例如，環(huán)烯基可以是環(huán)己烯基。

本文所用的術(shù)語“雜環(huán)基”是指在其環(huán)骨架中具有至少一個(gè)雜原子的非芳族環(huán)或環(huán)系。

本文所用的術(shù)語“鹵素”是指屬于周期表第17族的穩(wěn)定元素，例如氟、氯、溴或碘。例如，鹵素可以是氟和/或氯。

在本說明書中，取代基可以通過使未取代的母基團(tuán)中的至少一個(gè)氫原子被另一個(gè)原子或官能團(tuán)取代而得到。除非另有說明，術(shù)語“取代的”表示上述官能團(tuán)被至少一個(gè)取代基取代，所述取代基選自c1-c40烷基、c2-c40烯基、c3-c40環(huán)烷基、c3-c40環(huán)烯基和c7-c40芳基。本文中使用的短語“任選取代”表示上述官能團(tuán)可以用上述取代基取代。

基于有機(jī)電解液的總重量，在有機(jī)電解液中作為添加劑的式1的二環(huán)硫酸酯類化合物的量可以為例如約0.01wt％至約10wt％。如果需要，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)式1的二環(huán)硫酸酯類化合物的量。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的式1的二環(huán)硫酸酯類化合物的量可以為約0.1wt％至約10wt％。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的式1的二環(huán)硫酸酯類化合物的量可以為約0.1wt％至約7wt％。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的式1的二環(huán)硫酸酯類化合物的量可以為約0.1wt％至約5wt％。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的式1的二環(huán)硫酸酯類化合物的量可以為約0.1wt％至約3wt％。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的式1的二環(huán)硫酸酯類化合物的量可以為約0.1wt％至約2wt％。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的式1的二環(huán)硫酸酯類化合物的量可以為約0.2wt％至約1.5wt％。當(dāng)式1的二環(huán)硫酸酯類化合物的量在上述范圍內(nèi)時(shí)，可獲得進(jìn)一步增強(qiáng)的電池特性。

有機(jī)電解液中所含的第一鋰鹽可包含選自以下中的至少一個(gè)：lipf6；libf4；lisbf6；liasf6；liclo4；licf3so3；li(cf3so2)2n；lic4f9so3；lialo2；lialcl4；lin(cxf2x+1so2)(cyf2y+1so2)，其中2≤x≤20和2≤y≤20；licl和lii。

有機(jī)電解液中第一鋰鹽的濃度可以為例如約0.01m至約2.0m?？筛鶕?jù)需要適當(dāng)調(diào)節(jié)有機(jī)電解液中第一鋰鹽的濃度。當(dāng)?shù)谝讳圎}的濃度在上述范圍內(nèi)時(shí)，可以獲得具有進(jìn)一步增強(qiáng)的特性的電池。

有機(jī)電解液中所含的有機(jī)溶劑可以是合適的低沸點(diǎn)溶劑。術(shù)語“低沸點(diǎn)溶劑”是指在25℃時(shí)的1個(gè)大氣壓下的沸點(diǎn)為200℃或以下的溶劑。

例如，有機(jī)溶劑可以包括選自碳酸二烷基酯、環(huán)狀碳酸酯、直鏈或環(huán)狀酯、直鏈或環(huán)狀酰胺、脂環(huán)腈、直鏈或環(huán)狀醚及其衍生物中的至少一種。

例如，有機(jī)溶劑可包括選自碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二丙酯、碳酸丙二酯(pc)、碳酸乙二酯(ec)、碳酸丁二酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙腈、丁二腈(sn)、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、γ-戊內(nèi)酯、γ-丁內(nèi)酯和四氫呋喃中的至少一種。

除了二環(huán)硫酸酯類化合物之外，有機(jī)電解液還可以包含其它添加劑。當(dāng)包括其它添加劑時(shí)，可以獲得具有進(jìn)一步增強(qiáng)的性能的鋰電池。

有機(jī)電解液中進(jìn)一步包含的添加劑可以包括環(huán)狀碳酸酯化合物、第二鋰鹽等。

例如，有機(jī)電解液還可包含環(huán)狀碳酸酯化合物作為添加劑。用作添加劑的環(huán)狀碳酸酯化合物可選自碳酸亞乙烯基酯(vc)；用選自鹵素、氰基(cn)和硝基(no2)中的至少一個(gè)取代基取代的vc；乙烯基碳酸乙二酯(vec)；用選自鹵素、cn和no2中的至少一個(gè)取代基取代的vec；氟代碳酸乙二酯(fec)；和用選自鹵素、cn和no2中的至少一個(gè)取代基取代的fec。當(dāng)有機(jī)電解液還包含環(huán)狀碳酸酯化合物作為添加劑時(shí)，包含有機(jī)電解液的鋰電池可具有進(jìn)一步增強(qiáng)的充電和放電特性。

基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的環(huán)狀碳酸酯化合物的量可例如為約0.01wt％至約5wt％?？筛鶕?jù)需要適當(dāng)調(diào)節(jié)環(huán)狀碳酸酯化合物的量。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的環(huán)狀碳酸酯化合物的量可以為約0.1wt％至約5wt％。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的環(huán)狀碳酸酯化合物的量可以為約0.1wt％至約4wt％。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的環(huán)狀碳酸酯化合物的量可以為約0.1wt％至約3wt％。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的環(huán)狀碳酸酯化合物的量可以為約0.1wt％至約2wt％。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的環(huán)狀碳酸酯化合物的量可以為約0.2wt％至約2wt％。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的環(huán)狀碳酸酯化合物的量可以為約0.2wt％至約1.5wt％。當(dāng)環(huán)狀碳酸酯化合物的量在上述范圍內(nèi)時(shí)，可獲得具有進(jìn)一步增強(qiáng)的特性的電池。

有機(jī)電解液還可包含不同于第一鋰鹽的第二鋰鹽作為添加劑。第二鋰鹽的陰離子可以是草酸根、po2f2-、n(so2f)2-等。例如，第二鋰鹽可以是由下式18至25中的一個(gè)表示的化合物：

基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的第二鋰鹽的量可例如為約0.1wt％至約5wt％?？筛鶕?jù)需要適當(dāng)調(diào)節(jié)第二鋰鹽的量。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的第二鋰鹽的量可以為約0.1wt％至約4.5wt％。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的第二鋰鹽的量可以為約0.1wt％至約4wt％。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的第二鋰鹽的量可以為約0.1wt％至約3wt％。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的第二鋰鹽的量可以為約0.1wt％至約2wt％。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的第二鋰鹽的量可以為約0.2wt％至約2wt％。例如，基于有機(jī)電解液的總重量，有機(jī)電解液中的第二鋰鹽的量可以為約0.2wt％至約1.5wt％。當(dāng)?shù)诙圎}的量在上述范圍內(nèi)時(shí)，可獲得具有進(jìn)一步增強(qiáng)的特性的電池。

有機(jī)電解液可以是液體或凝膠狀態(tài)。有機(jī)電解液可以通過將上述第一鋰鹽和添加劑加入到上述有機(jī)溶劑中來制備。

根據(jù)實(shí)施方式的鋰電池可以包括陰極、陽極和如上所述的有機(jī)電解液。鋰電池的類型可以包括鋰二次電池，例如鋰離子電池、鋰離子聚合物電池、鋰硫電池等；以及鋰一次電池。

在鋰電池中，陽極可以包括例如石墨。在鋰電池中，陰極可以包括例如含鎳層狀鋰過渡金屬氧化物。例如，鋰電池可以具有約3.80v或以上的高電壓。例如，鋰電池可以具有約4.0v或以上的高電壓。例如，鋰電池可以具有約4.35v或以上的高電壓。

例如，可以使用以下方法制造鋰電池。

陰極可以通過合適的制造方法制備。例如，可以制備其中混合有陰極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料、粘合劑和溶劑的陰極活性物質(zhì)組合物?？梢詫㈥帢O活性物質(zhì)組合物直接涂布到金屬集電器上，從而完成陰極板的制造。在實(shí)施方式中，可將陰極活性物質(zhì)組合物澆鑄到單獨(dú)的支持體上，并可將與支持體分離的膜層壓到金屬集電器上，從而完成陰極板的制造。

陰極活性物質(zhì)可以是含鋰金屬氧化物。例如，含鋰金屬氧化物可以是選自鋰和選自鈷、錳、鎳及其組合的金屬的復(fù)合氧化物中的至少一種。例如，陰極活性物質(zhì)可以是由下式中的任一個(gè)表示的化合物：liaa1-bb'bd2，其中0.90≤a≤1.8且0≤b≤0.5；liae1-bb'bo2-cdc，其中0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.5,且0≤c≤0.05；lie2-bb'bo4-cdc，其中0≤b≤0.5且0≤c≤0.05；liani1-b-ccobb'cdα，其中0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.5,0≤c≤0.05,且0<α≤2；liani1-b-ccobb'co2-αf'α，其中0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.5,0≤c≤0.05,且0<α<2；liani1-b-ccobb'co2-αf'2，其中0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.5,0≤c≤0.05,且0<α<2；liani1-b-cmnbb'cdα，其中0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.5,0≤c≤0.05,且0<α≤2；liani1-b-cmnbb'co2-αf'α，其中0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.5,0≤c≤0.05,且0<α<2；liani1-b-cmnbb'co2-αf'2，其中0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.5,0≤c≤0.05,且0<α<2；lianibecgdo2，其中0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.9,0≤c≤0.5,且0.001≤d≤0.1；lianibcocmndgeo2，其中0.90≤a≤1.8,0≤b≤0.9,0≤c≤0.5,0≤d≤0.5,且0.001≤e≤0.1；lianigbo2，其中0.90≤a≤1.8且0.001≤b≤0.1；liacogbo2，其中0.90≤a≤1.8且0.001≤b≤0.1；liamngbo2，其中0.90≤a≤1.8且0.001≤b≤0.1；liamn2gbo4，其中0.90≤a≤1.8且0.001≤b≤0.1；qo2；qs2；liqs2；v2o5；liv2o5；lii'o2；linivo4；li(3-f)j2(po4)3，其中0≤f≤2；li(3-f)fe2(po4)3，其中0≤f≤2；和lifepo4。

在上式中，a可選自鎳(ni)、鈷(co)、錳(mn)及其組合；b'可選自鋁(al)、ni、co、錳(o)、鉻(cr)、鐵(fe)、鎂(mg)、鍶(sr)、釩(v)、稀土元素及其組合；d可選自氧(o)、氟(f)、硫(s)、磷(p)及其組合；e可選自co、mn及其組合；f'可選自f、s、p及其組合；g可選自al、cr、mn、fe、mg、鑭(la)、鈰(ce)、sr、v及其組合；q可選自鈦(ti)、鉬(mo)、mn及其組合；i'可選自cr、v、fe、鈧(sc)、釔(y)及其組合；并且j可選自v、cr、mn、co、ni、銅(cu)及其組合。

例如，陰極活性物質(zhì)可以是licoo2；limnxo2x，其中x＝1或2；lini1-xmnxo2x，其中0<x<1；lini1-x-ycoxmnyo2，其中0≤x≤0.5且0≤y≤0.5；lifepo4等。

另外，用作陰極活性物質(zhì)的上述含鋰金屬氧化物可以在其表面具有涂層。在另一實(shí)施方式中，可以使用含鋰金屬氧化物和在其表面具有涂層的含鋰金屬氧化物的混合物。涂層可以包括涂布元素化合物，例如涂布元素的氧化物、涂布元素的氫氧化物、涂布元素的羥基氧化物、涂布元素的氧碳酸鹽或涂布元素的羥基碳酸鹽。涂布元素化合物可以是無定形的或結(jié)晶的。涂層中所含的涂布元素可以選自mg、al、co、鉀(k)、鈉(na)、鈣(ca)、硅(si)、ti、v、錫(sn)、鍺(ge)、鎵(ga)、硼(b)、砷(as)、鋯(zr)及其混合物?？梢酝ㄟ^使用對所述陰極活性物質(zhì)的物理性質(zhì)沒有不利影響的合適方法(例如，噴涂、浸漬等)利用上述化合物中的涂布元素來形成涂層。

可以使用合適的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電材料可以是例如炭黑、石墨顆粒等。

可以使用合適的粘合劑。粘合劑的實(shí)例包括偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、其混合物和苯乙烯-丁二烯橡膠類聚合物。

可以使用合適的溶劑。溶劑可以是例如n-甲基吡咯烷酮、丙酮、水等。

陰極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料、粘合劑和溶劑的量可以與在通常的鋰電池中使用的量水平相同。根據(jù)所需鋰電池的用途和構(gòu)成，可以不使用導(dǎo)電材料、粘合劑和溶劑中的至少一種。

陽極可以通過合適的制造方法制備。例如，可以通過混合陽極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料、粘合劑和溶劑來制備陽極活性物質(zhì)組合物。陽極活性物質(zhì)組合物可以直接涂布到金屬集電器上并干燥以獲得陽極板。在另一個(gè)實(shí)施方式中，陽極活性物質(zhì)組合物可以澆鑄到單獨(dú)的支持體上，并且與支持體分離的膜可以層壓到金屬集電器上以完成陽極板的制造。

作為陽極活性物質(zhì)，可以使用適合于鋰電池的陽極活性物質(zhì)。例如，陽極活性物質(zhì)可以包括選自鋰金屬、可與鋰合金化的金屬、過渡金屬氧化物、非過渡金屬氧化物和碳質(zhì)材料中的至少一種。

例如，可與鋰合金化的金屬可以是si、sn、al、ge、鉛(pb)、鉍(bi)、銻(sb)、si-y'合金(y'是堿金屬、堿土金屬、13族和14族元素、過渡金屬、稀土元素或其組合，并且不是si)、sn-y'合金(y'是堿金屬、堿土金屬、13族和14族元素、過渡金屬、稀土元素或其組合，并且不是sn)等。元素y'可以選自mg、ca、sr、鋇(ba)、鐳(ra)、sc、y、ti、zr、鉿(hf)、釕(rf)、v、鈮(nb)、鉭(ta)、(db)、cr、mo、鎢(w)、(sg)、锝(tc)、錸(re)、(bh)、fe、pb、釕(ru)、鋨(os)、(hs)、銠(rh)、銥(ir)、鈀(pd)、鉑(pt)、cu、銀(ag)、金(au)、鋅(zn)、鎘(cd)、b、al、ga、sn、銦(in)、ge、p、as、sb、bi、s、硒(se)、碲(te)、釙(po)及其組合。

例如，過渡金屬氧化物可以是鋰鈦氧化物、釩氧化物、鋰釩氧化物等。

例如，非過渡金屬氧化物可以是sno2、siox(其中0<x<2)等。

例如，碳質(zhì)材料可以是結(jié)晶碳、無定形碳或其混合物。結(jié)晶碳的實(shí)例包括天然石墨和人造石墨，其各自具有不規(guī)則形式或者為板、片、球或纖維的形式。無定形碳的實(shí)例包括軟碳(低溫煅燒碳)、硬碳、中間相瀝青碳化產(chǎn)物和煅燒焦炭。

在陽極活性物質(zhì)組合物中，可以使用與在所述陰極活性物質(zhì)組合物中使用的那些相同的導(dǎo)電材料和粘合劑。

陽極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料、粘合劑和溶劑的量可以與在通常的鋰電池中使用的量水平相同。根據(jù)所需鋰電池的用途和構(gòu)成，可以省略導(dǎo)電材料、粘合劑和溶劑中的至少一種。

可以制備設(shè)置在陰極和陽極之間的合適的隔板。作為隔板，可以使用對電解質(zhì)中的離子的轉(zhuǎn)移具有低耐性并且具有高電解液保持能力的隔板。隔板的實(shí)例可以包括玻璃纖維、聚酯、特氟隆、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(ptfe)及其組合，其各自可以是非織物或織物。例如，由聚乙烯或聚丙烯等形成的可卷繞隔板可用于鋰離子電池，并且具有高有機(jī)電解液保持能力的隔板可用于鋰離子聚合物電池。例如，可以根據(jù)以下方法制造隔板。

聚合物樹脂、填料和溶劑可以混合在一起以制備隔板組合物。然后，可以將隔板組合物直接涂布到電極上并干燥以形成隔板。在實(shí)施方式中，可以將隔板組合物澆鑄到支持體上并干燥，然后可將與支持體分離的隔板膜層壓到電極的上部上，從而完成隔板的制造。

電極板的粘合劑中所用的合適材料可以在隔板的制造中使用。例如，聚合物樹脂可以是偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、pvdf、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、其混合物等。

有機(jī)電解液可以如上所述。

如圖7所示，鋰電池1可以包括陰極3、陽極2和隔板4。陰極3、陽極2和隔板4可以卷繞或折疊，然后容納在電池殼體5中。隨后，有機(jī)電解液可以注入到電池殼體5中，并且電池殼體5可以用蓋組件6密封，從而完成鋰電池1的制造。電池殼體5可以具有圓柱形、矩形或薄膜形狀。

在一些實(shí)施方式中，隔板4可以設(shè)置在陰極3和陽極2之間以形成電池組件，多個(gè)電池組件可以以雙電池結(jié)構(gòu)堆疊并用有機(jī)電解液浸漬，并且可以將所得物放入袋中并氣密密封，從而完成鋰電池的制造。

電池組件可以被堆疊以形成電池組，并且這樣的電池組可以用于需要高容量和高功率輸出的裝置中。例如，電池組可以用于筆記本電腦、智能手機(jī)、電動車輛等。

鋰電池可以具有優(yōu)異的壽命特性和高倍率特性，因此可以用于電動車輛(ev)。例如，鋰電池可以用于諸如插電式混合動力電動車輛(phev)等的混合動力車輛。鋰電池還可以用于需要存儲大量電力的領(lǐng)域。例如，鋰電池可以用于電動自行車、電動工具等。

提供以下實(shí)施例和對比例以變突出一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的特征，但是應(yīng)當(dāng)理解，所述實(shí)施例和對比例不應(yīng)被解釋為限制實(shí)施方式的范圍，對比例也不應(yīng)被解讀為在實(shí)施方式的范圍之外。此外，應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)施方式不限于實(shí)施例和對比例中描述的具體細(xì)節(jié)。

(添加劑的合成)

制備例1：式6化合物的合成

式6的化合物可以根據(jù)以下反應(yīng)方案1制備：

<反應(yīng)方案1>

(化合物a的合成)

向體積比為1:1的四氫呋喃(thf)和二氯甲烷(dcm，ch2cl2)的混合溶劑添加68.0g(0.499mol)季戊四醇和100g分子篩(4a型)，并將所得溶液回流20分鐘。隨后，將110ml(2.8當(dāng)量，1.40mol)亞硫酰氯(socl2)加入到所得物中，并將所得溶液回流8小時(shí)，直到季戊四醇通過反應(yīng)完全消耗，從而獲得淡黃色溶液。將獲得的淡黃色溶液過濾并濃縮，從而獲得包含淡黃色固體的殘留物。然后，將1l飽和碳酸氫鈉(nahco3)溶液以使泡騰最小的速率直接加入到殘留物中，從而獲得懸浮液。將懸浮液劇烈攪拌20分鐘。其后，過濾該懸浮液，并將得到的固體加入到1l純水中，以制備混合物。然后，將混合物劇烈攪拌20分鐘，進(jìn)行抽濾，并在空氣中干燥，從而獲得104.61g(0.458mol)的化合物a(產(chǎn)率：92％)。

化合物a的¹h-nmr和¹³c-nmr數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)中的那些相同。

(化合物b的合成)

如上述反應(yīng)方案1中所示，根據(jù)canadianjournalofchemistry，79，2001，第1042頁中公開的方法(其通過引用并入本文)，由化合物a合成下式6表示的化合物b。

將合成的化合物在體積比為2:1的1,2-二氯乙烷和乙腈的混合溶劑中重結(jié)晶，然后將其用于制備電解液。

<式6>

(有機(jī)電解液的制備)

實(shí)施例1：sei-13161.0wt％

將作為鋰鹽的0.90mlipf6和1wt％的式6的化合物添加至體積比為3:5:2的碳酸乙二酯(ec)、碳酸甲乙酯(emc)和碳酸二乙酯(dec)的混合溶劑以制備有機(jī)電解液。

<式6>

實(shí)施例2：sei-13161.0wt％+vc0.5wt％

以與實(shí)施例1相同的方式制備有機(jī)電解液，不同之處在于使用1wt％的式6的化合物和0.5wt％的碳酸亞乙烯基酯(vc)作為添加劑。

實(shí)施例3：sei-13160.5wt％

以與實(shí)施例1相同的方式制備有機(jī)電解液，不同之處在于將用作添加劑的式6的化合物的量改變?yōu)?.5wt％。

對比例1

以與實(shí)施例1相同的方式制備有機(jī)電解液，不同之處在于不使用式6的化合物。

(鋰電池的制造)

實(shí)施例4

(陽極的制造)

將98wt％的人造石墨(由tianjinbtrnewenergytechnologyco.,ltd.制造的bsg-l)、作為粘合劑的1.0wt％的苯乙烯-丁二烯橡膠(sbr)(由zeon制造)和1.0wt％的羧甲基纖維素(cmc)(由nippona&l制造)混合在一起，將混合物加入到蒸餾水中，并使用機(jī)械攪拌器將所得溶液攪拌60分鐘，以制備陽極活性物質(zhì)漿料。使用刮片將陽極活性物質(zhì)漿料涂布到厚度為10μm至約60μm的銅(cu)集電器上。將涂布的集電器在熱風(fēng)干燥器中在100℃下干燥0.5小時(shí)，然后在以下條件下進(jìn)一步干燥：在120℃的真空中干燥4小時(shí)，并且輥壓，由此完成陽極板的制造。

(陰極的制造)

將97.45wt％的lini1/3co1/3mn1/3o2、作為導(dǎo)電材料的0.5wt％的粉末型人造石墨(由timcal制造的sfg6)、0.7wt％的炭黑(由ecp制造的ketjen黑)、0.25wt％改性丙烯腈橡膠(由zeoncorporation制造的bm-720h)、0.9wt％的聚偏二氟乙烯(pvdf，由solvay制造的s6020)和0.2wt％的pvdf(由solvay制造的s5130)一起混合，并將該混合物加入到作為溶劑的n-甲基-2-吡咯烷酮中。使用機(jī)械攪拌器將所得溶液攪拌30分鐘，以制備陰極活性物質(zhì)漿料。使用刮片將陰極活性物質(zhì)漿料涂布到厚度為20μm至約60μm的鋁(al)集電器上。將涂布的集電器在熱風(fēng)干燥器中在100℃下干燥0.5小時(shí)，然后在以下條件下進(jìn)一步干燥：在120℃的真空中干燥4小時(shí)，并且輥壓，由此完成陰極板的制造。

使用陰極側(cè)涂布有陶瓷的厚度為14μm的聚乙烯隔板(由skinnovation制造)和根據(jù)實(shí)施例1制備的有機(jī)電解液來完成鋰電池的制造。

實(shí)施例5和6

以與實(shí)施例4相同的方式制造鋰電池，不同之處在于分別使用根據(jù)實(shí)施例2和3制備的有機(jī)電解液代替實(shí)施例1的有機(jī)電解液。

對比例2

以與實(shí)施例4相同的方式制造鋰電池，不同之處在于使用根據(jù)對比例1制備的有機(jī)電解液代替實(shí)施例1的有機(jī)電解液。

評價(jià)例1：在4.25v和室溫(25℃)下的充電和放電特性的評價(jià)

將根據(jù)實(shí)施例4至6和對比例2制造的鋰電池分別在25℃下以0.1c倍率的恒定電流充電直至電壓達(dá)到4.25v(相對于li)，然后在保持4.25v的恒定電壓的同時(shí)在0.05c倍率的電流下終止充電過程。隨后，每個(gè)鋰電池以0.1c倍率的恒定電流放電直至電壓達(dá)到2.8v(相對于li)(形成操作，第一次循環(huán))。

在形成操作的第一次循環(huán)之后的每個(gè)鋰電池在25℃下以0.2c倍率的恒定電流充電直至電壓達(dá)到4.25v(相對于li)，然后，在保持4.25v的恒定電壓的同時(shí)在0.05c倍率的電流下終止充電過程。隨后，每個(gè)鋰電池以0.2c倍率的恒定電流放電直至電壓達(dá)到2.8v(相對于li)(形成操作，第二次循環(huán))。

在形成操作的第二次循環(huán)之后的每個(gè)鋰電池在25℃下以1.0c倍率的恒定電流充電直至電壓達(dá)到4.25v(相對于li)，然后，在保持4.25v的恒定電壓的同時(shí)在0.05c倍率的電流下終止充電過程。隨后，每個(gè)鋰電池以1.0c倍率的恒定電流放電直至電壓達(dá)到2.7v(相對于li)，并且將該充電和放電的循環(huán)重復(fù)380次。

在所有充電和放電的循環(huán)中，在每個(gè)充電/放電循環(huán)結(jié)束時(shí)有10分鐘的靜置期。

部分充電和放電實(shí)驗(yàn)結(jié)果在下表1與圖1和2中示出。使用下面的等式1定義第380次循環(huán)的容量保持率：

<等式1>

容量保持率＝[第380次循環(huán)的放電容量/第1次循環(huán)的放電容量]×100

<表1>

如表1與圖1和2中所示，包含根據(jù)本公開的實(shí)施方式的添加劑的實(shí)施例4和5的鋰電池與不包含這種添加劑的對比例2的鋰電池相比，在室溫下顯示出顯著增強(qiáng)的放電容量和壽命特性。

評價(jià)例2：在4.25v和高溫(45℃)下的充電和放電特性的評價(jià)

使用與評價(jià)例1中所用相同的方法評價(jià)例4至6和對比例2的鋰電池的充電和放電特性，不同之處在于將充電和放電溫度改變?yōu)?5℃。同時(shí)，將充電和放電循環(huán)的數(shù)目改變?yōu)?00次循環(huán)。

部分充電和放電實(shí)驗(yàn)結(jié)果在下表2與圖3和4中示出。使用下面的等式2定義第200次循環(huán)的容量保持率：

<等式2>

容量保持率＝[第200次循環(huán)的放電容量/第1次循環(huán)的放電容量]×100

<表2>

如表2與圖3和4所示，包含根據(jù)本公開的實(shí)施方式的添加劑的實(shí)施例4和5的鋰電池與不包含這種添加劑的對比例2的鋰電池相比，在高溫下顯示出顯著增強(qiáng)的放電容量和壽命特性。

評價(jià)例3：在4.30v和室溫(25℃)下的充電和放電特性的評價(jià)

將實(shí)施例4和對比例2的鋰電池分別在25℃下以0.1c倍率的恒定電流充電直至電壓達(dá)到4.30v(相對于li)，然后在保持4.30v的恒定電壓的同時(shí)在0.05c倍率的電流下終止充電過程。隨后，每個(gè)鋰電池以0.1c倍率的恒定電流放電直至電壓達(dá)到2.8v(相對于li)(形成操作，第一次循環(huán))。

在形成操作的第一次循環(huán)之后的每個(gè)鋰電池在25℃下以0.2c倍率的恒定電流充電直至電壓達(dá)到4.30v(相對于li)，然后，在保持4.30v的恒定電壓的同時(shí)在0.05c倍率的電流下終止充電過程。隨后，每個(gè)鋰電池以0.2c倍率的恒定電流放電直至電壓達(dá)到2.8v(相對于li)(形成操作，第二次循環(huán))。

在形成操作的第二次循環(huán)之后的每個(gè)鋰電池在25℃下以0.5c倍率的恒定電流充電直至電壓達(dá)到4.30v(相對于li)，然后，在保持4.30v的恒定電壓的同時(shí)在0.05c倍率的電流下終止充電過程。隨后，每個(gè)鋰電池以1.0c倍率的恒定電流放電直至電壓達(dá)到2.75v(相對于li)，并且將該充電和放電的循環(huán)重復(fù)250次。

在所有充電和放電的循環(huán)中，在每個(gè)充電/放電循環(huán)結(jié)束時(shí)有10分鐘的靜置期。

部分充電和放電實(shí)驗(yàn)結(jié)果在下表3與圖5中示出。使用下面的等式3定義第250次循環(huán)的容量保持率：

<等式3>

容量保持率＝[第250次循環(huán)的放電容量/第1次循環(huán)的放電容量]×100

<表3>

如表3與圖5所示，包含根據(jù)本公開的實(shí)施方式的添加劑的實(shí)施例4的鋰電池與不包含這種添加劑的對比例2的鋰電池相比，在室溫下顯示出顯著增強(qiáng)的放電容量和壽命特性。

評價(jià)例4：在4.30v和高溫(45℃)下的充電和放電特性的評價(jià)

使用與評價(jià)例3中所用相同的方法評價(jià)實(shí)施例4和對比例2的鋰電池的充電和放電特性，不同之處在于將充電和放電溫度改變?yōu)?5℃。同時(shí)，將充電和放電循環(huán)的數(shù)目改變?yōu)?00次循環(huán)。

部分充電和放電實(shí)驗(yàn)結(jié)果在下表4與圖6中示出。使用下面的等式4定義第200次循環(huán)的容量保持率：

<等式4>

容量保持率＝[第200次循環(huán)的放電容量/第1次循環(huán)的放電容量]×100

<表4>

如表4與圖6中所示，包含根據(jù)本公開的實(shí)施方式的添加劑的實(shí)施例4的鋰電池與不包含這種添加劑的對比例3的鋰電池相比，在高溫下顯示出顯著增強(qiáng)的放電容量和壽命特性。

評價(jià)例5：高溫(60℃)穩(wěn)定性評價(jià)

使實(shí)施例4至6與對比例2的鋰電池經(jīng)受如下的充電和放電的第一次循環(huán)。每個(gè)鋰電池在25℃下以0.5c倍率的恒定電流充電直至電壓達(dá)到4.3v，然后在保持4.3v的恒定電壓的同時(shí)對每個(gè)鋰電池充電直至電流達(dá)到0.05c，然后以0.5c倍率的恒定電流放電直至電壓達(dá)到2.8v。

使每個(gè)鋰電池經(jīng)受如下的充電和放電的第二次循環(huán)。每個(gè)鋰電池以0.5c倍率的恒定電流充電直至電壓達(dá)到4.3v，然后在保持4.3v的恒定電壓的同時(shí)對每個(gè)鋰電池充電直至電流達(dá)到0.05c，然后以0.2c倍率的恒定電流放電直至電壓達(dá)到2.8v。

使每個(gè)鋰電池經(jīng)受如下的充電和放電的第三次循環(huán)。每個(gè)鋰電池以0.5c倍率的恒定電流充電直至電壓達(dá)到4.3v，然后在保持4.3v的恒定電壓的同時(shí)對每個(gè)鋰電池充電直至電流達(dá)到0.05c，然后以0.2c倍率的恒定電流放電直至電壓達(dá)到2.80v。第三次循環(huán)的放電容量被視為標(biāo)準(zhǔn)容量。

使每個(gè)鋰電池經(jīng)受如下的充電和放電的第四次循環(huán)。每個(gè)鋰電池以0.5c倍率充電直至電壓達(dá)到4.30v，然后在保持4.30v的恒定電壓的同時(shí)對每個(gè)鋰電池充電直至電流達(dá)到0.05c，將充電的電池在60℃的烘箱中儲存10天和30天，然后將電池從烘箱中取出，然后以0.1c倍率放電直至電壓達(dá)到2.80v。

部分充電和放電實(shí)驗(yàn)結(jié)果在下5中示出。使用下面的等式5定義高溫儲存后的容量保持率：

<等式5>

高溫儲存后的容量保持率[％]＝[第四次循環(huán)的高溫下的放電容量/標(biāo)準(zhǔn)容量]×100(在此，標(biāo)準(zhǔn)容量為第三次循環(huán)的放電容量)

<表5>

如表5所示，與不包含本發(fā)明的有機(jī)電解液的對比例2的鋰電池相比，包含根據(jù)本公開的實(shí)施方式的有機(jī)電解液的實(shí)施例6的鋰電池顯示出顯著增強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性。

評價(jià)例6：高溫(60℃)儲存后的直流電阻(dc-ir)評價(jià)

使用以下方法在室溫(25℃)下測量實(shí)施例4至6和對比例2的各鋰電池在置于60℃的烘箱中之前、在60℃的烘箱中儲存10天后和在60℃的烘箱中儲存30天后的dc-ir。

每個(gè)鋰電池經(jīng)受如下的充電和放電的第一次循環(huán)。每個(gè)鋰電池在0.5c的電流下充電直至電壓達(dá)到50％soc(充電狀態(tài))，在0.02c終止充電過程，然后每個(gè)鋰電池靜置10分鐘。隨后，每個(gè)鋰電池經(jīng)受以下過程：以0.5c的恒定電流放電30秒，然后靜置30秒，并以0.5c的恒定電流充電30秒，然后靜置10分鐘；以1.0c的恒定電流放電30秒，然后靜置30秒，并以0.5c的恒定電流充電1分鐘，然后靜置10分鐘；以2.0c的恒定電流放電30秒，然后靜置30秒，并以0.5c的恒定電流充電2分鐘，然后靜置10分鐘；以3.0c的恒定電流放電30秒，然后靜置30秒，并以0.5c的恒定電流充電2分鐘，然后靜置10分鐘。

在每個(gè)c倍率下30秒的平均電壓下降值是直流電壓值。

部分由測得的初始直流電阻和高溫儲存后的直流電阻計(jì)算出的直流電阻增加在下表6中示出。直流電阻增加由下面的等式6表示：

<等式6>

直流電阻增加[％]＝[高溫儲存后的直流電阻/初始直流電阻]×100

<表6>

如表6所示，與不包含有機(jī)電解液的對比例2的鋰電池相比，包含根據(jù)本公開的實(shí)施方式的有機(jī)電解液的實(shí)施例6的鋰電池在高溫儲存后展現(xiàn)出了較小的直流電阻增加。

從由以上描述顯而易見的，包括含有新型二環(huán)硫酸酯類添加劑的有機(jī)電解液的鋰電池可以展現(xiàn)出增強(qiáng)的高溫特性和壽命特性。

通過總結(jié)和回顧，鋰二次電池可以以高倍率充電，并且每單位重量的能量密度是現(xiàn)有鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鎳鋅電池的至少三倍大。

鋰電池在高工作電壓下運(yùn)行。因此，對鋰具有高反應(yīng)性的水性電解液可能不適用于這種鋰電池。因此，鋰電池通常使用有機(jī)電解液。有機(jī)電解液通過將鋰鹽溶解在有機(jī)溶劑中制備?？梢允褂镁哂性诟唠妷合碌姆€(wěn)定性、高離子電導(dǎo)率、高介電常數(shù)和低粘度的有機(jī)溶劑。

當(dāng)鋰電池使用包含碳酸酯類極性非水性溶劑的有機(jī)電解液時(shí)，在初始充電期間可能發(fā)生由于陽極/陰極與有機(jī)電解液之間的副反應(yīng)而過量消耗電荷的不可逆反應(yīng)。

作為這種不可逆反應(yīng)的結(jié)果，可以在陽極的表面處形成鈍化層，例如固體電解質(zhì)界面(sei)層。另外，可以在陰極的表面處形成保護(hù)層。

在這點(diǎn)上，使用現(xiàn)有有機(jī)電解液形成的sei層和/或保護(hù)層可能容易分解。這種sei層和/或保護(hù)層可能在高溫下表現(xiàn)出降低的穩(wěn)定性。

因此，可期望能夠形成具有改善的高溫穩(wěn)定性的sei層和/或保護(hù)層的有機(jī)電解液。

本文中已公開了示例性實(shí)施方式，并且盡管采用了特定術(shù)語，但是它們僅僅在一般和描述意義上使用和解釋，而非出于限制的目的。在某些情況下，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在提交本申請時(shí)將顯而易見的，與具體實(shí)施方式結(jié)合描述的特征、特性和/或要素可單獨(dú)使用或者與結(jié)合其它實(shí)施方式描述的特征、特性和/或要素組合使用，除非另有明確說明。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，在不脫離如所附權(quán)利要求中闡述的主旨和范圍的情況下，可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。