[发明专利]电解液及包含该电解液的二次电池

说明书

技术领域

本文中公开的本发明涉及一种包含化合物的电解液，所述化合物具有能与二次电池中的负极材料的副反应位点发生反应的官能团和能与水气发生反应的官能团，本发明还涉及一种通过包含所述电解液以防止电池性能劣化而具有改善的高温储存性能的二次电池。

本申请要求2009年2月27日提交的韩国专利申请10-2009-0016798和2010年3月2日提交的韩国专利申请10-2010-0018477的优先权，特此通过参考将其全部内容并入本申请中。

背景技术

广泛地用作膝上型计算机、便携式摄像机、移动电话等的电源的锂二次电池由如下组成：包含能够嵌入和脱嵌锂离子或硫的锂金属复合氧化物的正极、包含碳材料或金属锂等的负极、以及其中将合适量的锂盐溶于混合的有机溶剂中的电解液。

在锂二次电池的初始充电过程期间，由正极活性材料如锂金属氧化物释放的锂离子向负极活性材料如石墨移动，然后嵌入到负极活性材料的层间。此时，由于锂的高反应性，电解液与负极活性材料如石墨的表面上的负极活性材料的碳发生反应，从而产生化合物如Li₂CO₃、Li₂O和LiOH。这些化合物在负极活性材料如石墨的表面上形成一种固态电解液界面(SEI)膜。

SEI膜充当仅允许锂离子通过的离子隧道。由于离子隧道效应，SEI膜防止了与电解液中的锂离子一起移动的、具有高分子量的有机溶剂嵌入到负极活性材料层中并由此破坏负极结构。因此，因为电解液不与负极活性材料接触，所以电解液不分解，且还可逆地保持了在所述电解液中的锂离子量，从而确保了稳定的充电/放电。

然而，如果以全充电的状态将电池置于高温下，则由于随着时间而增加的电化学能和热能，SEI膜被缓慢地损坏。结果，在负极的暴露表面和周围的电解液之间不断地发生副反应。由于此时不断地产生气体，所以电池的内部压力增加，从而增加了棱柱状电池和袋状电池的厚度，且这可能在电子设备如移动电话和膝上型计算机中引起问题。即，所述电池的高温稳定性差。

因此，已经进行了各种研究以提高电池的高温稳定性。为了抑制电池内部压力的增加，对于向电解液中加入添加剂以改变形成反应的SEI膜的相的方法的研究是其中具有代表性的。例如，日本特开平07-176323号公报公开了其中添加CO₂的电解液。日本特开平07-320779号公报公开了将硫化物基化合物添加到电解液中以抑制电解液分解的技术。日本特开平09-73918号公报公开了添加二苯基苦基偕腙肼(DPPH)以提高电池的高温稳定性的技术。日本特开平08-321313号公报公开了添加特定的化合物以提高电池的充电/放电循环寿命的技术。

发明内容

提供了本发明以解决如下现有技术问题：由于电极活性材料与电解液成分的副反应而导致电池的高温稳定性劣化。

因此，本发明可改善电池的高温储存性能和电池的循环性能，这是因为可包含具有两个官能团的化合物作为电解液的成分以防止负极和正极因电极活性材料与电解液的副反应而预先分解，其中一个官能团能够与导致负极材料成分分解的副反应位点发生反应，另一个官能团能够与导致正极材料成分分解的水气发生反应。

本发明的一个目的是提供一种使电池具有优异的高温储存性能的电解液，所述电解液可防止电池性能的劣化。

本发明的另一个目的是提供一种通过向电池中添加所述电解液而具有改善的高温储存性能和循环性能的二次电池。

具体实施方式

根据本发明的电解液包含由下式1表示的化合物：

式1

B-R-A

在式1中，B是选自NO₂、NH₂、SiOH或(RCO)₂O(其中R是C₁-C₁₀亚烷基、C₁-C₁₀卤代亚烷基或C₆-C₁₂亚芳基)中的一种或多种；

R表示氢原子、卤素原子、R、OR、SR、COR、OCOR、NRR’或CONRR’，其中R和R’各自是C₁-C₁₀亚烷基、C₁-C₁₀卤代亚烷基或C₆-C₁₂亚芳基，且可一起形成环；以及

A选自NCO或CN。

另外，本发明的二次电池通过向电解液中添加由式1表示的化合物而制得。