[发明专利]锂二次电池用非水电解液和包含所述非水电解液的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂二次电池用非水电解液和包含所述非水电解液的锂二次电池，所述非水电解液包含其中在主链处杂原子被取代的二腈化合物以防止电池的溶胀现象。

背景技术

近来，对能量存储技术的关注日益增加。随着能量存储技术的应用领域扩大到蜂窝电话、可携式摄像机和笔记本个人计算机(PC)，并通过扩展至电动汽车领域，对用作能量电子装置电源的具有高能量密度的电池的需求增加。锂二次电池是满足上述要求的最合适的电池，且现在正积极对锂二次电池进行研究。

在最近应用的二次电池中，在20世纪90年代开发的锂二次电池包含：通过使用用于吸收并释放锂离子的碳材料等形成的负极；通过使用包含锂的氧化物等形成的正极；以及包含合适量的溶于混合有机溶剂中的锂盐的非水电解液。

广泛地且目前用于非水电解液中的有机溶剂包含碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、二甲氧基乙烷、γ-丁内酯、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙腈等。然而，当上述溶剂在高温下长时间储存时，上述溶剂会因电解质的氧化而产生气体。在此情况中，电池的结构会变形，或因为过充或过放造成的内部发热造成短路而诱发电池的燃烧或爆炸。

近来，为了克服上述限制，已经尝试了通过如下操作提高电池在高温下的稳定性的方法：(1)使用具有高熔点并在高温环境下难熔的多孔聚烯烃基隔膜，或(2)将阻燃溶剂或添加剂与电解质混合。

然而，通常要求提高所述多孔聚烯烃基隔膜的厚度以实现高熔点性能。因此，负极和正极的装载量相对下降，并不可避免地降低了电池的容量。另外，由于通过使用PE、PP形成的聚烯烃基隔膜的熔点为约150℃，所以隔膜会因在过充期间电解质的氧化造成的快速内部发热而熔化。在此情况中，会造成电池的内部短路并不可避免地造成电池的燃烧和爆炸。

近来，为了克服上述限制，已经对开发具有包含添加剂的新组分的电解质进行了各种研究。例如，可添加沸点为25℃以下的不燃烧的气体，可将磷酸酯添加至碳酸酯中以确保电解质的不燃性，或可向电解质中添加30%以上的全氟烷基或全氟酯的不燃烧的溶质。然而，当将不燃烧的气体注入电解质中时，电池的体积会增大，且要求进行复杂的电组装工艺。另外，当将磷酸酯添加入电解质中时，电池的性能会因为高还原电位而劣化。当将全氟化合物添加至电解质中时，锂盐会从有机溶剂电解质中沉淀出去。

为了改善上述限制，已经加速了对包含酰胺化合物的电解质的研究，所述电解质展示了宽的电化学窗口和高的热和化学稳定性并克服了在蒸发时由于使用普通有机溶剂而导致电解质燃烧的限制。

现有技术文献

专利文献

(专利文献1)日本专利公布1997-259925号

(专利文献2)日本专利公布2006-179458号

(专利文献3)日本专利公布2005-190873号

(专利文献4)美国专利6,797,437号

发明内容

本发明提供一种锂二次电池用非水电解液和包含所述非水电解液的锂二次电池，所述非水电解液包含添加剂以用于抑制由于在高温下储存时产生的气体造成的电池溶胀现象。

下文中，对本发明进行详细描述。用于本说明书和权利要求书中的术语和单词不应仅用普通或词典的定义来解释，而应在发明人适当定义术语的概念以通过最佳方式解释其发明的基础上解释为符合本发明技术主旨的含义和概念。

根据本发明的一个方面，提供一种锂二次电池用非水电解液。所述非水电解液包含可离子化的锂盐、由如下化学式1表示的酰胺化合物、在主链中包含杂原子作为取代基的二腈化合物和有机溶剂。

[化学式1]

在化学式1中，R表示选自具有1～20个碳原子的卤素取代的烷基、具有1～20个碳原子的卤素取代的烷基胺基、具有2～20个碳原子的卤素取代的烯基和具有6～12个碳原子的卤素取代的芳基中的一种基团。

R₁和R₂独立地表示选自氢原子、卤素原子、具有1～20个碳原子的烷基、具有1～20个碳原子的烷基胺基、具有2～20个碳原子的烯基和具有6～12个碳原子的芳基中的一种基团。R₁和R₂中的至少一个基团为由–O(CH₂)_pCH₃表示的烷氧基，且p为0～8的整数。

X表示选自碳、硅、氧、氮、磷和硫中的一种元素，其中i)当X为氧或硫时，o表示1；ii)当X为氮或磷时，o表示2；且iii)当X为碳或硅时，o表示3。