[发明专利]锂二次电池用非水电解液和含有所述非水电解液的锂二次电池

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年11月20日在韩国提交的韩国专利申请10-2008-0115591的优先权，通过参考将其全部内容并入到本文中。

技术领域

本发明涉及锂二次电池用非水电解液，其可以解决由具有硅氧烷化合物的非水电解液所应用到的锂二次电池的长时间使用而引起的容量下降现象。本发明也涉及含有这种非水电解液的锂二次电池。

背景技术

最近，对于能量储存技术的兴趣受到更大增加。随着能量储存技术延伸到移动电话、便携式摄像机和笔记本电脑，并且进一步延伸到电动汽车，提高了对用作这种电子器件电源的电池的高能量密度的需要。锂离子二次电池是最满意的电池之一，并且许多研究目前正在活跃地进行。

在目前使用的二次电池中，在二十世纪九十年代早期开发的锂二次电池包含由能嵌入和脱嵌锂离子的碳材料制成的负极、由含锂氧化物制成的正极、和通过将适合量的锂盐溶解在混合有机溶剂中而获得的非水电解液。

锂二次电池具有约3.6～3.7V的平均放电电压，这有利地高于其它电池诸如碱性电池或镍-镉电池的平均放电电压。为了产生这种高操作电压，需要在0～4.5V的充放电电压范围中电化学稳定的电解质组合物。为此目的，将其中适当地混合环状碳酸酯化合物如碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯和直链碳酸酯化合物如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯的混合溶剂用作电解质的溶剂。电解质的溶质通常使用锂盐如LiPF₆、LiBF₄和LiClO₄，其用作在电池中提供锂离子的源，并因而使锂电池能够运行。

将在锂二次电池的初始充电过程期间从正极活性物质如锂金属氧化物出来的锂离子移动到负极活性物质如石墨中，然后嵌入到负极活性物质的层间。在这时，由于锂的强反应性，电解质与负极活性物质如石墨表面上的负极活性物质的碳发生反应，从而产生化合物如Li₂CO₃、Li₂O和LiOH。这些化合物在负极活性物质如石墨的表面上形成一种SEI(固体电解质界面)膜。

SEI膜起离子通道的作用，其仅容许锂离子通过。由于离子通道的效果，SEI膜防止与电解液中的锂离子一起移动且具有大分子量的有机溶剂分子被嵌入到负极活性物质的层中并因而破坏负极结构。因而，因为电解液不与负极活性物质接触，因此电解液不分解，并且也可逆地保持电解液中锂离子的量，从而确保稳定的充放电。

然而，SEI膜不足以起负极的连续保护膜的作用，所以电池的生命周期和性能随着电池重复充放电而恶化。特别地，锂二次电池的SEI膜是热不稳定的。因而，如果在高温环境下运行或放置电池，则电池可能容易地因随时间经过而增加的电化学能量和热能而毁坏。在这个原因下，电池性能在高温环境下进一步恶化。

为了解决上述问题，已经提议了具有多种添加剂的非水电解液。

韩国公开专利公布2003-59729和日本公开专利公布2003-323915、2002-134169和2003-173816公开了含有硅氧烷化合物如1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷的非水电解液。如上述文件中所公开的，如果将预定的硅氧烷化合物添加到非水电解液中，则改善电池的生命周期和低温特性。然而，如果长时间使用采用向其添加预定硅氧烷化合物如1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷的非水电解液的锂二次电池，则可能降低电池的容量。

发明内容

技术问题

设计本发明以解决现有技术的问题，因此本发明的一个目的是提供锂二次电池用非水电解液和含有所述非水电解液的锂二次电池，所述非水电解液可以解决由具有硅氧烷化合物的非水电解液所应用到的锂二次电池的长时间使用所引起的容量下降现象。

本发明的另一个目的是提供可以解决除上述问题以外的溶胀问题的非水电解液，和含有所述非水电解液的锂二次电池。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供锂二次电池用非水溶液，其包含锂盐和有机溶剂，其中所述非水电解液还包含由下列化学式1表示的化合物；和由下列化学式2表示的磺酸酯化合物。

化学式1

其中R1～R6各自是具有1～4个碳的烷基、烯基或亚烷基，并且R1～R6可以彼此相同或不同。

化学式2