鋰二次電池用電解液和包含其的鋰二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及裡二次電池用電解液和包含其的裡二次電池。更特別地，本發(fā)明設(shè)及 包含裡鹽和非水溶劑的裡二次電池用電解液和包含其的裡二次電池，其中所述電解液包含 燒硫基類溶劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動裝置技術(shù)持續(xù)開發(fā)且對其的需要持續(xù)增加，對作為能源的裡二次電池 的需要在快速增加。最近，已經(jīng)實現(xiàn)了將裡二次電池用作電動車輛巧V)和混合動力車輛 她V)的電源。因此，正在積極進(jìn)行對可W滿足各種要求的二次電池的研究。特別地，對具 有高能量密度、高放電電壓和輸出穩(wěn)定性的裡二次電池存在高需求。
[0003] 特別地，用于混合動力車輛的裡二次電池必須在短時間內(nèi)顯示大輸出并且可W在 每天重復(fù)充放電的嚴(yán)苛條件下使用10年W上。因此，必然要求比現(xiàn)有的小型裡二次電池顯 示更優(yōu)異的穩(wěn)定性和輸出特性的裡二次電池。
[0004] 在該點上，現(xiàn)有的裡二次電池通常使用具有層狀結(jié)構(gòu)的裡鉆復(fù)合氧化物作為正極 并使用石墨類材料作為負(fù)極。然而，LiCo化具有諸如能量密度和高溫特性優(yōu)異的優(yōu)點，并同 時具有諸如輸出特性差的缺點。由于該種缺點，因突然發(fā)動和緊急加速時臨時需要的高輸 出是由電池提供的，由此LiCo〇2不適合用于需要高輸出的混合動力車輛化EV)。另外，由于 制備LiNi化的方法的特性，難W化合理的成本將LiNiO2應(yīng)用于實際的制造過程。此外，裡 車孟氧化物如LiMn化、LiMri2〇4等顯示諸如循環(huán)特性差等的缺點。
[0005] 因此，正在研究使用裡過渡金屬磯酸化物作為正極活性材料的方法。裡過渡金屬 磯酸化物大致分為具有化SIC0N結(jié)構(gòu)的LixMs(P〇4)3和具有橄攬石結(jié)構(gòu)的LiMPO4,并且在與 現(xiàn)有的LiCo化相比時，被看作是具有優(yōu)異穩(wěn)定性的材料。
[0006] 主要將碳基活性材料用作負(fù)極活性材料。碳基活性材料具有約-3V的非常低的放 電電位，并由于石墨締層的單軸取向而顯示非常可逆的充放電行為，從而顯示優(yōu)異的電極 循環(huán)壽命。
[0007] 同時，通過如下制備裡二次電池；將多孔聚合物隔膜設(shè)置在負(fù)極和正極之間，并向 其中插入包含裡鹽如LiPFe等的非水電解液。在充電期間，正極活性材料的裡離子放出并 插入到負(fù)極的碳層中，而在放電期間，碳層的裡離子放出并插入到正極活性材料中。就該點 而言，負(fù)極和正極之間的非水電解液充當(dāng)其中裡離子遷移的介質(zhì)。該種裡二次電池必須基 本上在電池運行電壓的范圍內(nèi)并且必須具有W足夠快的速度傳遞離子的能力。
[000引作為非水電解液，使用現(xiàn)有的碳酸醋類溶劑。然而，碳酸醋類溶劑具有諸如由于粘 度增大而使得離子傳導(dǎo)性下降的問題。
[0009] 因此，迫切需要解決所述問題的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 技術(shù)問題
[0011] 本發(fā)明旨在解決相關(guān)技術(shù)的上述問題并實現(xiàn)長期尋求的技術(shù)目的。
[0012] 作為各種廣泛且深入的研究和實驗的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人確認(rèn)，當(dāng)使用包含預(yù) 定的燒硫基類溶劑的二次電池用電解液時，可W實現(xiàn)期望的效果，由此完成本發(fā)明。
[001引技術(shù)方案
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種包含裡鹽和非水溶劑的裡二次電池用電解液，其 中所述電解液包含燒硫基類溶劑。
[0015] 通常，碳酸醋溶劑由于其粘度高而具有低的離子傳導(dǎo)性。另一方面，在燒硫基類溶 劑的情況下，硫被取代，由此與裡離子的結(jié)合能低。因此，當(dāng)與碳酸醋類溶劑相比時，燒硫基 類溶劑具有相對低的粘度和介電常數(shù)，由此可W提高裡離子的遷移和離子離解。另外，由于 粘度低，即使在低溫下也可W顯示高的離子傳導(dǎo)性。
[0016] 作為所述燒硫基類溶劑，可W使用對裡離子的結(jié)合能為0.lev~4.OeV的燒硫基 類溶劑。作為一個實例，可W使用由選自根據(jù)下式（1)~巧）的化合物中的至少一種構(gòu)成 的燒硫基類溶劑。
【主權(quán)項】
1. 一種鋰二次電池用電解液，包含鋰鹽和非水溶劑，其中所述電解液包含烷硫基類溶 劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的電解液，其中所述烷硫基類溶劑對鋰離子的結(jié)合能為0.1 eV~ 4. 0eV〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的電解液，其中所述烷硫基類溶劑包含選自根據(jù)下式（1)~（5)的 化合物中的至少一種：
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的電解液，其中所述電解液另外包含選自碳酸酯類溶劑和醚類溶劑 中的至少一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的電解液，其中所述電解液的溶劑由烷硫基類溶劑和碳酸酯類溶劑 構(gòu)成，并且基于所述電解液的總體積比，烷硫基類溶劑：碳酸酯類溶劑的混合比為20:80~ 80:20。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4的電解液，其中所述電解液的溶劑由烷硫基類溶劑和醚類溶劑構(gòu) 成，并且基于所述電解液的總體積比，烷硫基類溶劑：醚類溶劑的混合比為5:95~50:50。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4的電解液，其中所述電解液的溶劑由烷硫基類溶劑、碳酸酯類溶 劑和醚類溶劑構(gòu)成，并且基于所述電解液的總體積比，為10%~80%的烷硫基類溶劑、 10%~80%的碳酸酯類溶劑與1 %~10%的醚類溶劑混合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4的鋰二次電池用電解液，其中所述碳酸酯類溶劑為環(huán)狀碳酸酯， 并且所述環(huán)狀碳酸酯為選自如下的至少一種：碳酸亞乙酯（EC)、碳酸亞丙酯（PC)、碳酸 1，2-亞丁酯、碳酸2, 3-亞丁酯、碳酸1，2-亞戊酯和碳酸2, 3-亞戊酯。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的鋰二次電池用電解液，其中所述碳酸酯類溶劑另外包含線性碳酸 酯，并且所述線性碳酸酯為選自如下的至少一種：碳酸二甲酯（DMC)、碳酸二乙酯（DEC)、碳 酸二丙酯（DPC)、碳酸甲乙酯（EMC)、碳酸甲丙酯（MPC)和碳酸乙丙酯（EPC)，并且所述環(huán)狀 碳酸酯和所述線性碳酸酯以1:4~4:1的體積比混合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4的鋰二次電池用電解液，其中所述醚類溶劑為選自如下的至少一 種：四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、二甲醚和二丁醚。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1的電解液，其中所述鋰鹽為選自如下的至少一種：LiCl，LiBr，LiI， LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiPF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi,氯硼烷鋰，四苯基硼酸鋰和亞氨基鋰，并且所述鋰鹽在電解液中的 濃度為〇. 5M~3M。
12. -種鋰二次電池，包含根據(jù)權(quán)利要求1的鋰二次電池用電解液。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11的鋰二次電池，其中所述鋰二次電池包含： 正極，其包含根據(jù)下式1的鋰金屬磷酸化物作為正極活性材料；和 負(fù)極，其包含非晶質(zhì)碳作為負(fù)極活性材料， Li1+aM(P04_b)Xb ⑴ 其中M為選自II~XII族金屬中的至少一種，X為選自F、S和N中的至少一 種，-0· 5彡a彡+0· 5,且0彡b彡0· 1〇
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的鋰二次電池，其中所述鋰金屬磷酸化物為根據(jù)下式2的具有橄 欖石晶體結(jié)構(gòu)的鋰鐵磷酸化物： Li1+aFei_xM'x (PO4JXb (2) 其中]?'為選自如下的至少一種41，]\%，附，(：〇，]\111，11，6&，(：11，￥，吣，21'，〇6，111，211和 Y， X為選自F、S和N中的至少一種，以及 -0· 5 彡 a 彡 +0· 5,0 彡 X 彡 0· 5,且 0 彡 b 彡 0· 1〇
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的鋰二次電池，其中所述具有橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的鋰鐵磷酸化物為 LiFePO40
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的鋰二次電池，其中所述具有橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的鋰鐵磷酸化物包 覆有導(dǎo)電碳。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13的鋰二次電池，其中所述非晶質(zhì)碳為硬碳和/或軟碳。
18. -種電池模塊，包含根據(jù)權(quán)利要求12的鋰二次電池作為單元電池。
19. 一種電池組，包含根據(jù)權(quán)利要求18的電池模塊。
20. -種裝置，包含根據(jù)權(quán)利要求19的電池組。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其中所述裝置為混合動力車輛、插電式混合動力車輛或 能量儲存系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及包含鋰鹽和非水溶劑的鋰二次電池用電解液和包含其的鋰二次電池，其中所述電解液包含烷硫基類溶劑。
【IPC分類】H01M10-0569, H01M10-0568, H01M4-583, H01M4-58
【公開號】CN104756302
【申請?zhí)枴緾N201380055927
【發(fā)明人】崔寧根, 鄭鐘模, 蔡宗鉉, 李哲行, 鄭根昌, 尹柔琳, 崔溁哲, 尹勝哉
【申請人】株式會社Lg 化學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年11月22日
【公告號】WO2014081250A1