[发明专利]锂离子二次电池用电解液及包括该电解液的锂离子二次电池

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2008年5月21日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请 2008-47026的权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明的各方面涉及一种锂离子二次电池用电解液以及包括该电解液 的锂离子二次电池。更具体地，本发明的各方面涉及一种锂离子二次电池用 电解液，该电解液通过包含三聚氟化磷腈(phosphonitrile fluoride trimer)， 即使所述电池被置于高温下，也能够防止锂离子二次电池的厚度增加，由此 对电池提供改善的热稳定性和耐久性。

背景技术

电池是通过电化学的氧化/还原反应将电池内化学材料的化学能转化为 电能的设备。最近，随着电子、通信和计算机产业的急速发展，已积极开发 了便携式摄像机、便携式电话、笔记本电脑等便携式设备。因此，对可用在 上述便携式设备的、具有高性能、耐久性和可靠性的小型二次电池的需求增 加。

锂金属具有较低的重量和标准电极电位。因此，在锂用作电池阳极时， 具有非常高的操作电压和能量密度。然而，由于与有机溶剂反应在电池内引 起电短路，锂金属能够引起电池的不稳定性。由此，碳已被开发用作可代替 锂金属的阳极材料。碳材料因为具有与锂金属最相似的电极电位和层状结 构，所以能够可逆地嵌入和解嵌锂离子。这种电池被称为锂离子电池。锂离 子电池已被广泛地用作二次电池，这是因为其具有接近4V的高放电电压、 优异的单位重量的能量密度以及低的自放电率。

在锂电池的最初充电过程中，从用作阴极的锂金属复合氧化物释放的锂 离子移动到用作阳极的石墨电极并被插入石墨电极层内。此时，锂离子在石 墨阳极的表面上形成一种钝化膜。该钝化膜被称为SEI(固体电解质界面) 膜。当形成SEI膜时，SEI膜充当仅允许锂离子通过的通道。通过离子通道 的作用，在电解液内随锂离子移动的诸如EC、DMC或DEC等具有大分子 量的有机溶剂分子被插入石墨阳极以防止石墨阳极结构的恶化。一旦已形成 SEI膜，锂离子不再与石墨阳极或其它材料反应。锂离子在电解液内的含量 保持可逆并由此维持稳定的充电/放电特性。然而，在角形薄膜电池内，在 以上SEI形成反应中由于碳酸酯类有机溶剂的分解而产生诸如CO、CO₂、 CH₄、C₂H₆等气体，在充电时会引起电池的厚度膨胀的问题。此外，当完全 充电的电池在高温下储藏时，SEI膜会随时间慢慢恶化。因此，副反应、即 暴露的阳极表面和其周围的电解液之间的反应连续发生，由于连续产生的气 体增加了电池的内压。结果，在为角形电池时，电池的厚度会增加。因此， 对在高温下储藏电池时具有不发生体积膨胀的优异的热性能的电解液的需 求增加。

此外，大多数非水电解液溶剂通常具有低的耐电压性。当包含具有低的 耐电压性的溶剂的电解液被用在二次电池时，该溶剂因充电/放电循环的重 复而分解，由此产生气体而引起电池的内压增加。因此，降低了电池的充电 /放电效率，并且由于电池能量密度的降低而缩短了电池寿命。

为了解决上述问题，已提议了通过在锂二次电池的电解液内加入作为添 加剂的少量特定化合物来改善热性能的电池(参照日本专利申请1996-22839 和1990-10666)。

发明内容

因此，本发明的各方面提供一种锂离子二次电池用电解液，即使电池被 置于高温下，所述电解液也能够防止锂离子二次电池的厚度增加，由此改善 电池的热稳定性和耐久性。

在以下的说明书中将会部分地阐述本发明的其它优点、方面和特征，部 分内容对本领域技术人员来说基于下面描述的分析是显而易见的，或者可以 通过本发明的实践而获知。

根据本发明的实施方式，提供一种锂离子二次电池用电解液，包括：非 水有机溶剂；锂盐；和作为添加剂的由以下化学式1表示的三聚氟化磷腈。

[化学式1]

根据本发明的一个方面，化学式1的所述三聚氟化磷腈的量相对全部电 解液100重量份可以为0.1～5重量份。

根据本发明的一个方面，所述锂离子二次电池用电解液可以进一步包括 选自由碳酸亚乙烯酯(VC)、丙烯基磺酸内酯(propene sultone)和化学式 2表示的碳酸亚乙酯类化合物构成的组中的至少一种。

[化学式2]