[发明专利]非水电解质溶液和包含其的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质溶液和包含该非水电解质溶液的锂二次电池，所述非水电解质溶液包含碳酸亚丙酯（PC）和双(氟磺酰基)亚胺锂（LiSFI）。

背景技术

随着技术的发展和对移动设备需求的增加导致了对作为能源的二次电池的需求显著增加。在所述二次电池中，具有高能量密度和高电压的锂二次电池可商购获得并被广泛使用。

锂金属氧化物被用作锂二次电池的阴极活性材料，而锂金属、锂合金、结晶碳或无定形碳、或碳复合材料被用作阳极活性材料。集电器可涂覆有合适厚度和长度的活性材料，或者活性材料自身可以膜的形式涂覆，接着所得产品与绝缘隔膜卷绕或堆叠以制造电极组。随后，将电极组放入罐或与其相似的容器中，然后通过注入电解质溶液制造二次电池。

锂二次电池在进行充电和放电的同时，锂金属氧化物阴极的锂离子在重复进行着进出石墨阳极的嵌入和脱嵌过程。在这种情况下，由于锂是高活性的，因此锂与碳电极反应形成Li₂CO₃、LiO或LiOH。因此，在阳极表面上可形成薄膜。该膜称为“固体电解质界面（SEI）”，其中在充电的初始阶段形成的SEI可以防止充电和放电期间锂离子与碳阳极或其他材料反应。并且，SEI可以起到离子通道的作用，仅仅使锂离子穿过。离子通道可以防止电解质溶液中具有大分子量的有机溶剂——所述有机溶剂使锂离子成溶剂化物并且与锂离子一起移动——共嵌入碳阳极而破坏碳阳极的结构。

因此，为了改善锂二次电池的高温循环特性和低温输出，必须在锂二次电池的阳极上形成坚固的SEI。当SEI在首次充电期间形成后，SEI即可以防止在后续使用该电池造成的重复充电和放电循环期间锂离子与阳极或其他材料的反应，并且SEI可以起离子通道的作用，仅仅使锂离子在电解质溶液和阳极之间穿过。

通常，基于碳酸亚乙酯（EC）的二元电解质和三元电解质可以用作锂离子电池的电解质。然而，由于EC具有高熔点，因此，操作温度可能受到限制，并且在低温下电池性能可能显著下降。

发明内容

技术问题

本发明提供了用于锂二次电池的非水电解质溶液，其可以改善高温循环特性、高温储存后的输出特性、容量特性和膨胀性能以及低温输出特性，并且提供了包括该非水电解质溶液的锂二次电池。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种非水电解质溶液，其包含：i)含有碳酸亚丙酯（PC）的非水性有机溶剂；和ii)双(氟磺酰基)亚胺锂（LiSFI）。

根据本发明的另一个方面，提供了一种锂二次电池，其包括：含有阴极活性材料的阴极；含有阳极活性材料的阳极；设置在阴极与阳极之间的隔膜；以及非水电解质溶液。

有益效果

对于包含本发明非水电解质溶液的锂二次电池，由于在锂二次电池的初始充电期间可以形成固体电解质界面（SEI），因此非水电解质溶液可以改善高温循环特性、高温储存后的输出特性、容量特性、膨胀特性以及低温输出特性。

附图说明

图1为示出了根据实验实施例1测定的实施例1和对比实施例1至3的锂二次电池的低温输出特性随荷电状态（SOC）变化的结果的曲线图；

图2为示出了根据实验实施例2测定的实施例1和对比实施例1至3的锂二次电池的容量特性随循环数变化的结果的曲线图；

图3为示出了根据实验实施例3测定的实施例1和对比实施例1至3的锂二次电池在50%SOC时的输出特性随高温储存后的储存时间变化的结果的曲线图；

图4为示出了根据实验实施例4测定的实施例1和对比实施例1至3的锂二次电池的容量特性随高温储存后的储存时间变化的结果的曲线图；

图5为示出了根据实验实施例5测定的实施例1和对比实施例1至3的锂二次电池的膨胀性能随高温储存后的储存时间变化的结果的曲线图；

图6为示出了根据实验实施例6测定的实施例1和2与对比实施例4的锂二次电池的低温输出特性随SOC变化的结果的曲线图；

图7为示出了根据实验实施例7测定的实施例1和2与对比实施例4的锂二次电池的容量特性随循环数变化的结果的曲线图；

图8为示出了根据实验实施例8测定的实施例1和2与对比实施例4的锂二次电池的容量特性随高温储存后的储存时间变化的结果的曲线图。

具体实施方式