[发明专利]用于锂金属二次电池的电解质和包括其的锂金属二次电池

说明书

本公开内容涉及一种用于锂金属二次电池的电解质。在根据本公开内容的一个实施方式的电解质中，锂盐包括双(氟磺酰)亚胺锂，非水溶剂包括：1,2‑(1,1,2,2‑四氟乙氧基)乙烷；环状氟代碳酸酯溶剂；以及含有选自由链状碳酸酯、链状酯和链状醚构成的组中的至少一种的溶剂，并且1,2‑(1,1,2,2‑四氟乙氧基)乙烷以基于非水溶剂的总体积的5体积％至30体积％的量被包含。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年4月20日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0047502号的权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。

本公开内容涉及一种用于锂金属二次电池的电解质，这种电解质可应用于使用锂金属作为阳极活性材料的锂金属二次电池以提高电池寿命特性。

背景技术

随着电子、通信和计算机行业的快速发展，储能技术的应用领域正扩展到摄像机、移动电话、笔记本电脑、PC，甚至扩展到电动车辆。因此，正在进行轻量、持久和高可靠性的高性能二次电池的开发。

在目前可用的二次电池中，20世纪90年代早期开发的锂二次电池由于其比传统的含水电解质基电池(例如Ni-MH、Ni-Cd和硫酸铅电池)具有更高的工作电压和更高的能量密度等优点而备受关注。

锂金属、碳基材料、硅等被用作锂二次电池的负极活性材料，其中锂金属具有获得最高能量密度的优势，因此正在不断进行研究。

使用锂金属作为活性材料的锂电极通常通过使用扁平铜箔或镍箔作为集电器并在其上粘附锂箔来制造。或者，使用锂箔本身作为锂电极而无需单独的集电器，或者仅使用集电器而无需锂箔以组装电池，然后对电池进行充电和放电以形成锂金属层并将其用作电池的方法等是已知的。

这种锂电池被称为锂金属电池和无(free)锂电池等，但通常被称为锂金属二次电池，因为锂金属主要用作负极。

然而，包含锂金属电极的锂金属二次电池具有锂金属的高反应性，在电池充电/放电期间负极的体积膨胀，以及在负极上电沉积和剥离锂金属的过程中出现的表面不均匀现象，存在电解质与锂金属电极之间未形成稳定界面，并且电解质溶液发生连续分解反应的问题。这些电解质的这种副反应不仅会迅速增加电池电阻，还会耗尽电池中的电解质和可用锂，这是导致电池寿命下降的主要原因。

发明内容

[技术问题]

本发明经设计以解决现有技术的问题，因此本发明的目的是提供一种对锂金属具有优异稳定性的非水电解质，从而能够抑制电解质的副反应并改善寿命特性

[技术方案]

根据本公开内容的一个实施方式，提供一种用于锂金属二次电池的电解质，包括：锂盐和非水溶剂，其中所述锂盐包括双(氟磺酰)亚胺锂，所述非水溶剂包括1,2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙烷；环状氟代碳酸酯溶剂；以及含有选自由链状碳酸酯、链状酯和链状醚构成的组中的至少一种的溶剂，并且1,2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙烷以基于非水溶剂的总体积的5体积％至30体积％的量被包含。

在一些实施方式中，1,2-(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙烷可以以基于非水溶剂的总体积的10体积％至20体积％的量被包含。

在一个实施方式中，环状氟代碳酸酯溶剂可包括选自由氟代碳酸乙烯酯、二氟碳酸乙烯酯和三氟甲基碳酸乙烯酯构成的组中的至少一种。

在一些实施方式中，环状氟代碳酸酯溶剂可以以基于非水溶剂的总体积的5体积％至30体积％的量被包含，并且具体地，可以以基于非水溶剂的总体积的10体积％至20体积％的量被包含。

在一些实施方式中，链状碳酸酯可包括选自由碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸乙丙酯构成的组中的至少一种。