[发明专利]锂离子二次电池的非水电解质溶液和具有该溶液的锂离子二次电池

说明书

本申请是2008年6月5日提交的发明名称为“锂离子二次电池的非水电解质溶液和具有该溶液的锂离子二次电池”的第200880018975.X号发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于锂离子二次电池的非水电解质溶液，和一种具有该非水电解质溶液的锂离子二次电池。

背景技术

进来随着信息通信工业的快速发展，电子装置变得更小、更轻、更细长和更轻便，这增加了对作为电子装置的驱动能源的具有更高能量密度的电池的需求。在这类电池中，锂离子二次电池满足该需求，并且现正对改进积极进行大量研究。锂离子二次电池包括一个阴极、一个阳极、一种电解质和一个为锂离子在所述阴极和阳极之间运动提供通道的隔膜。当锂离子嵌入所述阴极或阳极或从其中脱出时，锂离子二次电池通过氧化还原反应产生电能。

所述锂离子二次电池的最初设计使用一种具有高能量密度的锂金属作为阳极和使用一种液体溶剂作为电解质。但是，该类型的锂离子二次电池由于树枝状晶体的形成而具有较短的寿命周期。为解决该问题，开发了使用能够大量吸收锂离子的碳材料作为阳极来替代锂金属、并且使用一种有机液体或固体聚合物作电解质的锂离子二次电池。

使用碳材料作为阳极活性材料的锂离子二次电池使用一种环状碳酸酯(例如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯)和一种线型碳酸酯(例如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯)的混合物作为电解质溶液。但是，这类非水电解质溶液在低温下不利地显示出较低的锂离子电导率。因此，该锂离子二次电池具有较低的充电/放电循环效率，这对低温充电/放电性能具有消极影响。

因此，进行了不断的研究以试图通过使用一种非水电解质溶液来改进二次电池的高速率充电/放电特性。例如，日本专利No.3,032,338和No.3,032,339公开了一种使用环状碳酸酯、线型碳酸酯和线型酯化合物的三元体系的非水电解质溶液，以便改进高速率充电/放电特性和低温充电/放电循环效率。

但是，所述三元体系的非水电解质溶液显示出的问题是，虽然部分地改进了低温充电/放电特性，但却增加了在高温下的膨胀。因此，需要改进锂离子二次电池中的充电/放电效率，并解决高温下的膨胀问题。

发明内容

技术问题

本发明意在解决现有技术的上述问题，因此本发明的一个目标是提供一种用于锂离子二次电池的非水电解质溶液，其可以极大地减少在高温下的膨胀现象，同时确保优良的充电/放电特性。

技术方案

为实现上述目标，本发明提供了一种用于锂离子二次电池的非水电解质溶液，其包含一种锂盐和一种有机溶剂，其中所述有机溶剂包含一种碳酸酯化合物、一种线型酯化合物和一种线型酯分解抑制剂。本发明的用于锂离子二次电池的非水电解质溶液，由于本发明电解质包含线型酯化合物和线型酯分解抑制剂，因此能抑制膨胀现象，同时与常规电解质溶液相比可改进二次电池的低温充电/放电特性。

本发明所用线型酯化合物可通过以下化学式1表述：

化学式1

其中R₁和R₂独立地为直链或支链的C_1-5烷基，且R₁和R₂可未被取代或分别被至少一个卤素取代。

所述线型酯化合物可选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯和丁酸乙酯，但其不限于此。

作为代表性实例，本发明所用的线型酯分解抑制剂可包括选自以下的任意一种材料或至少两种材料的混合物：吡咯、噻吩、苯胺、联苯、环己基苯、氟代甲苯、三(三氟乙基)磷酸酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、丁腈、己腈、琥珀腈、己二腈、戊腈、硅氧烷、硅烷、及它们的卤代化合物，但其不限于此。