[发明专利]用于可再充电锂电池的电解质和包括其的可再充电锂电池

说明书

技术领域

本公开内容涉及用于可再充电锂电池的非水电解质和包括其的可再充电锂电池。

背景技术

近来，可再充电锂电池作为用于小型便携式电子设备的电源已引起了注意。其使用有机电解质溶液且由此具有的电压为常规的使用碱性水溶液的电池的放电电压的两倍高或更大，且因此具有高的能量密度。

用于可再充电锂电池的有机电解质溶液由锂盐例如LiPF₆等和有机溶剂组成。要求所述有机溶剂具有低的与锂的反应性、对于使锂离子平稳地移动的最小化的内阻、在宽的温度范围内的热稳定性、高的与负极活性物质的相容性、和足以溶解大量的锂盐的高的介电常数。所述有机溶剂的实例可主要包括环状碳酸酯例如碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)等；或线型碳酸酯例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)等，和另外地，基于烃的溶剂例如1,2-二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷等。

在所述有机溶剂之中，PC具有约-49℃的低熔点且因此具有优异的低温特性，而且还具有良好的与基于无定形碳的负极活性物质的相容性和高的介电常数，且因此，可溶解大量的无机锂盐。然而，PC具有高的粘度且当与基于结晶碳的负极活性物质例如石墨一起使用时在充电期间插入负极的碳层之间并然后分解且因此产生丙烯气体和碳酸锂、使容量降低、和使不可逆容量增大。该不可逆容量可主要由碳的结构特性导致且取决于电解质溶液在碳与锂接触一侧上减少(还原，reduce)的程度和电解质溶液的保护层在碳的表面上形成的程度而改变。另一方面，EC不与基于石墨的负极活性物质反应且可容易地应用于使用结晶碳作为负极的电池，而且还具有高的介电常数且因此可溶解大量的锂盐。然而，EC具有高的粘度和约36℃的高熔点，且因此可无法保证低温性能。

另外，所述线型碳酸酯例如DMC、DEC等具有低的粘度并容易地嵌入在负极活性物质中且可降低电池的不可逆容量，而且还具有小的与锂的反应性，但是具有低的介电常数且因此可无法溶解大量的锂盐。特别地，DMC具有高的电导率且因此可应用于具有高电流和高电压的电池，但具有高的熔点(约4.6℃)且因此具有差的低温特性。另外，有机溶剂例如二甲基甲酰胺、乙腈等具有高的介电常数，但具有高的与锂的反应性，且因此，可无法实质上使用。

因此，已经提出向电解质多样地添加至少一种有机溶剂、例如向EC添加具有良好的低温特性的DEC的方法以补足各电解质溶剂的缺点，但该方法仍具有如下问题：低温特性改善不充分、具有低的使活性物质分解的温度、和难以保证安全性。

发明内容

一个实施方式提供用于可再充电锂电池的非水电解质，其可改善可再充电锂电池在低温下的放电特性且提高所述可再充电锂电池的安全性、可靠性和循环寿命特性。

另一实施方式提供包括所述非水电解质的可再充电锂电池。

根据一个实施方式，所述用于可再充电锂电池的非水电解质包括：锂盐；非水有机溶剂；和作为添加剂的三(三烷基甲硅烷基)硼酸酯。所述非水有机溶剂可包括具有低于或等于约-50℃的低熔点的溶剂和所述非水有机溶剂可具有在25℃下大于或等于约6S/cm的离子电导率。

所述具有低熔点的溶剂可选自乙酸烷基酯、丙酸烷基酯、及其混合物。

所述具有低熔点的溶剂可选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、及其混合物。

基于所述非水有机溶剂的总重量，可以约10重量%～约70重量%的量包括所述具有低熔点的溶剂。

所述三(三烷基甲硅烷基)硼酸酯可为三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯。

基于所述非水电解质的总重量，可以约0.1重量%～约5重量%的量包括所述三(三烷基甲硅烷基)硼酸酯。

根据另一实施方式，提供包括所述非水电解质的可再充电锂电池。

其它实施方式在具体实施方式中描述。

因此，根据本实施方式的用于可再充电锂电池的非水电解质可改善可再充电锂电池在低温下的放电特性并提高所述可再充电锂电池的安全性、可靠性和循环寿命特性。

附图说明

图1为显示根据一个实施方式的可再充电锂电池的示意图。

图2为显示在将各种具有低熔点的溶剂添加到包括1M LiPF₆的EC/EMC/DEC混合溶剂时在0℃和25℃检测的离子电导率的图。

图3为显示根据实施例3以及对比例2和3的可再充电锂电池单元在-20℃的放电容量的图。