[发明专利]锂二次电池用非水电解质溶液及包含该非水电解质溶液的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂二次电池用非水电解质溶液，和一种包含该非水电解质溶液的锂二次电池。更具体而言，本发明涉及通过包含特定锂盐和添加剂能够改善高温性能和低温功率特性的锂二次电池用非水电解质溶液和包含该非水电解质溶液的锂二次电池。

背景技术

近来，人们对储能技术的关注不断增加。随着储能技术延伸至移动电话、可携式摄像机、笔记本电脑以及电动车，对用作此类电子设备电源的电池的高能量密度要求日益提高。锂离子二次电池是最令人满意的电池之一，并且很多研究正在积极进行。

在目前使用的二次电池中，在20世纪90年代初开发的锂二次电池包括一个由能够吸附或放出锂离子的碳材料等制成的阴极，一个由含锂氧化物等制成的阳极，和一种在非水溶剂中适量溶解锂盐而得到的非水电解质溶液。

作为多项优点之一，锂二次电池具有约3.6V至3.7V的平均放电电压，比其他电池如碱性电池或镍-镉电池要高。为产生这种较高工作电压，需要电解质组合物在从0V至4.5V的充电/放电电压范围内是电化学稳定的。为此，将一种其中一种环状碳酸酯化合物和一种直链碳酸酯化合物适当混合的混合溶剂用作电解质溶剂，其中环状碳酸酯化合物如碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯，直链碳酸酯化合物如碳酸二甲酯、碳酸乙基甲基酯或碳酸二乙酯。电解质的溶质使用锂盐，通常使用LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄和LiN(CF₃SO₂)₂等，其作为电池中的锂离子源，使锂电池工作。

根据其用途，所述锂二次电池要求不同特性。例如，用作混合动力车辅助电源的高功率电池应具有较高功率密度及出色的循环和高温特性，并且该电池还应具有较高的低温功率，以辅助车辆在低温下启动。

基于此，碳酸乙烯酯(VC)用于改善锂二次电池的高温循环性能。然而，碳酸乙烯酯会使所述电池的低温功率性能低下。同时，已知硫酸亚乙酯有助于改善锂离子电池的低温特性。

如上所述，已提出多种添加剂以改善电池的特性，但没有提出能够总体上提高电池的高温和低温特性的非水电解质溶液。

发明内容

技术问题

因此，本发明的一个目的是提供可总体上保持高温性能并同时改善低温功率特性的非水电解质溶液及包含该非水电解质溶液的锂二次电池。

技术方案

为达到上述目的，本发明提供一种锂二次电池用非水电解质溶液，其包括一种非水溶剂和一种溶于所述非水溶剂的锂盐，其中所述锂盐包括LiN(CF₃SO₂)₂，且其中所述非水电解质溶液还包括一种由以下化学式1表示的基于硫酸酯的化合物和碳酸乙烯酯。

化学式1

其中n为2至5范围内的一个整数。

在本发明的非水电解质溶液中，以1mol锂盐计，LiN(CF₃SO₂)₂的含量优选为0.1至0.5mol。

还优选，以所述非水电解质溶液的总重量计，所述基于硫酸酯的化合物和碳酸乙烯酯的含量分别为0.5至10重量％。特别地，优选所述基于硫酸酯的化合物与碳酸乙烯酯的含量比为1∶1至1∶4，且以所述非水电解质溶液的总重量计，所述基于硫酸酯的化合物和碳酸乙烯酯的总含量为0.5至10重量％。

上述非水电解质溶液可有益地用于含有阴极和阳极的常规锂二次电池。

有益效果

如在本发明中，如果将使用LiN(CF₃SO₂)₂作锂盐且同时添加预先确定的硫酸酯化合物和碳酸乙烯酯的非水电解质溶液用于锂二次电池，可以保持出色的高温储存特性和出色的高温循环特性，并通过降低低温下电池电阻从而改善低温功率特性。

最佳方式

下文将详细描述本发明的优选实施方案。在描述之前，应理解说明书和附随的权利要求书中使用的术语不应被解释为限于一般和词典含义，而应以发明人为以最好方式说明而对术语概念进行灵活定义的原则为基础，基于相应于本发明技术方面的含义和概念解释。