[发明专利]用于锂二次电池的电解质和使用该电解质的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种用于锂二次电池的新的电解质，该电解质可使该锂二次电池具有优良的电池循环特性和优良的诸如电容和储存的特性，还涉及一种使用该电解质的锂二次电池。

近年来，锂二次电池广泛地用作紧凑型电子装置等的电源。锂二次电池主要由阴极、非水电解质和阳极组成。尤其是具有如LiCoO₂的锂复合氧化物作为阴极、并且碳质材料或锂作为阳极的锂二次电池是适用的。此外，作为锂二次电池用电解质，诸如碳酸亚乙酯(EC)或碳酸亚丙酯(PC)这样的环状碳酸酯是适用的。

然而，希望探寻一种电池循环特性和电池特性更加优良的二次电池。

使用阴极活性物质如LiCo₂,LiMn₂O₄,LiNiO₂等的锂二次电池，其电池性能降低，这是因为非水电解质里的溶剂在充电的过程中局部部分氧化和分解，而分解产物抑制了电池理想的电化学反应。这是由于在阴极活性物质和非水电解质之间的界面上溶剂发生电化学氧化造成的。

此外，使用如天然石墨或人造石墨的高结晶碳质材料作为阳极活性物质的锂二次电池，有时会发生碳质的阳极物质剥落，根据该现象的严重程度，造成容量的不可逆。该剥落的发生是由于在充电期间在该电解质中的溶剂发生分解，也就是说，是由于在该碳质阳极材料和电解质的界面处溶剂发生电化学还原。特别地，具有低熔点和高介电常数的PC即使在低温下也具有高导电性。然而，当采用石墨阳极时，问题是由于PC的分解而不能用于锂二次电池。此外，在反复充电和放电的过程中，EC局部地分解使得电池性能降低。因此，目前该电池的循环特性和诸如电容的电池特性不是满意的。

本发明的目的是解决上述关于锂二次电池的电解质具有的问题，并提供一种用于锂二次电池的具有优良的电池循环特性和优良的诸如电池电容的特性的非水电解质，以及一种使用该电解质的锂二次电池。

根据本发明，提供一种用于锂二次电池的电解质，包括(ⅰ)一种非水溶剂，(ⅱ)一种可溶解于其中的电解质盐和(ⅲ)至少一种具有通式(Ⅰ),(Ⅱ)和(Ⅲ)的炔烃衍生物或至少一种具有通式(Ⅳ)的碳酸炔烃酯衍生物：

                    R¹-C≡C-R²    (Ⅰ)

其中R¹,R²,R³和R⁴分别表示C₁到C₁₂的烷基，C₃到C₆环烷基，芳基，或氢原子，在Y¹,Y²，和Y³中的R⁵,R⁶和R⁷分别表示C₁到C₁₂的烷基，C₃到C₆的环烷基，或芳基，而n是1或2的整数。

根据本发明，还提供一种锂二次电池，包括：(a)阴极，(b)阳极，以及(c)一种电解质，该电解质包括(ⅰ)一种非水溶剂，(ⅱ)溶解于其中的电解质盐，和(ⅲ)至少一种具有通式(Ⅰ),(Ⅱ)和(Ⅲ)的炔烃衍生物或至少一种具有通式(Ⅳ)的碳酸炔烃酯衍生物：

                   R¹-C≡C-R²    (Ⅰ)

其中R¹,R²,R³和R⁴分别表示C₁到C₁₂的烷基，C₃到C₆的环烷基、芳基或氢原子，在Y¹,Y²和Y³中的R⁵,R⁶和R⁷分别表示C₁到C₁₂的烷基，C₃到C₆的环烷基或芳基，而n是1或2的整数。

在充电过程中，在碳质阳极的表面上，在有机溶剂还原并分解之前，据信，由于天然石墨和人造石墨等的活性，造成部分分解产物在高结晶碳质阳极的表面上形成钝化膜，从而进一步防止了电解质中有机溶剂的还原和分解。