CN101263627B - 用于改善性能的非水性电解质及包含该电解质的锂二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂二次电池，其包括阴极、阳极、电解质和隔板，其中所述阳极包括比表面积为3m2/g或更低的阳极活性材料，每100重量份的所述电解质中包括0.1～6重量份的丙磺酸内酯基化合物。该锂二次电池解决了因使用增加量的丙磺酸内酯基化合物而导致的性能降低的问题，该丙磺酸内酯基化合物为在第一次充电循环时于阳极表面上形成SEI膜所必需的。本发明的锂二次电池还可提供改良的循环特性和高温存储特性。

Description

用于改善性能的非水性电解质及包含该电解质的锂二次电池
技术领域
本发明涉及一种锂二次电池，通过检测作为形成电解质用组分的丙磺酸内酯基化合物与阳极活性材料的比表面积之间的相互关系，而使该锂二次电池的总体性能获得改善。
背景技术
近来，便携式电子设备如手提电脑、移动电话和摄录像机得到不断地发展，从而使其逐步小型化与低重量化，故作为这些电子设备驱动源的锂二次电池也必须具有压缩的尺寸和轻质的重量。
锂二次电池包括阴极、阳极和电解质。在第一次充电循环时，锂离子自阴极活性材料中脱出。接着，锂离子被嵌入阳极活性材料如碳粒子中，且在放电时自阳极活性材料中脱出。以此方式，使得锂离子在往返于阴极与阳极间时转换能量，从而使电池被充电/放电。然而，锂二次电池的性能会因阳极在重复充电/放电循环时的退化而降低。而且，当电池暴露于高温条件下时，电池的安全性因电池中气体的产生而降低。
为了解决上述问题，EU 683537和JP 1996-45545提出了一种将阳极的退化降到最低的方法，该方法通过使用在碳阳极上形成钝化层的碳酸亚乙烯酯(下文称为VC)而实现。此外，JP 1999-162511、JP1999-339850和JP 2004-47131公开了丙磺酸内酯(下文称为PS)和丙磺酸内酯基化合物可以改善电池的长期安全性与寿命特性。
发明内容
要解决的技术问题
本发明的发明人首次发现，当将已知可改善电池长期安全性和寿命特性的丙磺酸内酯基化合物用作形成电解质用的组分时，在第一次充电循环中，在阳极表面上形成钝化层所需的丙磺酸内酯基化合物的量会与阳极活性材料层的比表面积成比例增加。本发明人还发现，该丙磺酸内酯基化合物所增加的用量最终导致电池性能的降低。
因此，本发明基于上述发现而完成。本发明的一个目的是提供一种锂二次电池，通过检测作为电解质形成用组分的丙磺酸内酯基化合物与阳极活性材料的比表面积之间的关系，从而使电池的总体性能在最优的条件下获得改善。
技术方案
根据本发明的一方面，提供一种锂二次电池，其包括阴极、阳极、电解质和隔板，其中阳极包括比表面积为3m2/g或更低的阳极活性材料，而每100重量份电解质中包括0.1～6重量份的丙磺酸内酯基化合物。
根据本发明的另一方面，提供一种电极，其具有部分或完全形成于其表面上的钝化层，此钝化层包括以吸电子基团(EWG)取代的丙磺酸内酯基化合物或其化学反应产物。
根据本发明的再一方面，提供一种防止因其中所用丙磺酸内酯基化合物用量的增加而导致电池性能降低的方法，该方法的特征在于组合使用(a)电解质，每100重量的该电解质中包括0.1～6重量份的丙磺酸内酯基化合物；和(b)阳极，其包括比表面积控制在3m2/g或更低的阳极活性材料。
下文将对本发明进行更详细地说明。
已经知道，用以制备电池用电解质的丙磺酸内酯(PS)基化合物在第一次充电循环时，会在阳极表面上形成钝化层，从而有助于改善电池的性能。特别地，形成钝化层所需的丙磺酸内酯(PS)基化合物的用量与阳极活性材料的比表面积成比例增加。当电解质中PS基化合物的比例以上述方式增加时，过量的PS基化合物会引发副反应，造成电池容量的降低。
本发明的发明人首次意识到了上述问题，并进行了许多研究以解决该问题，方法是使用PS基化合物作为形成电解质用的一种组分，而其所用的量使得该PS基化合物不会造成电池性能的降低。此处，本发明中所定义的PS基化合物的用量是少于常规电解质添加物的用量。例如，依据本发明一个优选实施方式，可使用0.1～6重量份的PS基化合物。
然而，当以如此低的量使用PS基化合物时，在第一次充电循环时就不能通过该PS基化合物在阳极表面上形成均匀的固体电解质界面(SEI)膜。此外，作为形成电解质用组份而引入的丙磺酸内酯基化合物，由其所提供的效果将无法达到足够的程度。这些效果包括改善电池安全性与寿命特性的效果。
因此，根据本发明，在控制PS基化合物的用量时，对其上由PS基化合物形成SEI膜的阳极活性材料的比表面积范围也进行控制。这目的在于实现由引入到电解质中的PS基化合物所提供的最优程度的效果，并且降低PS基化合物的用量，因为当所述PS基化合物用量增加时，可引起电池性能的降低。事实上，对阳极活性材料的比表面积范围的控制方式使得其低于常规的范围(如3m2/g或更低)。如此一来，即使PS基化合物的用量减少，也能够将PS基化合物所提供的改善电池总性能的效果最大化。上述在大量使用PS基化合物时发生的、与电池性能降低有关的问题，根据本发明必然可得到解决。
根据本发明的锂二次电池的构成要素之一是丙磺酸内酯(PS)基化合物。任何PS基化合物都可以被使用而无特别地限定。特别是，优选使用以至少一种吸电子基团(EWG)取代的丙磺酸内酯基化合物，以使其具有降低的还原电位(在半电池的情况中则为增加的还原电位)。
此处，对吸电子基团(EWG)并无特别地限定，只要其能够吸引电子即可。优选地，此EWG是Hammett取代基常数(σp)大于0的原子团。更优选为更大的Hammett取代基常数(σp)。(R.Jones，“Physical andMechanistic Organic Chemistry”，第35页，Cambridge University Press，1979；J.March，“Advanced Organic Chemistry”，第3版，第9章，JohnWiley and Sons，1985)。本发明可使用的EWG的非限定例子包括卤素原子(氟、氯、溴和碘)、氰基(CN)、硝基(NO2)、三氟甲磺酰基、五氟乙磺酰基(SO2C2F5)、五氟苯基(C6F5)、甲磺酰基(SO2CF3)、苯磺酰基(SO2Ph)、乙酰基(COCH3)、甲酯基(COOCH3)等等。
在锂二次电池中，在第一次充电循环期间，用作阳极活性材料的碳粒子与电解质在阳极表面上反应，形成固体电解质界面(SEI)膜。如上述所形成的SEI膜起到抑制碳质材料与电解质溶剂间的副反应、并抑制阳极材料的结构崩塌的作用，此结构的崩塌是由电解质溶剂嵌入阳极活性材料中的共嵌入作用而引起的，且此SEI膜可充分地起到锂离子通道的作用，从而将电池性能的降低减到最小。然而，由常规碳酸酯基有机溶剂所形成的SEI膜脆弱、多孔且粗糙，以致于锂离子不能顺畅地传导。因此在这种情况下，在反覆充电/放电循环期间，可逆锂的含量降低而不可逆反应增加，造成电池的容量与循环寿命特性的降低。为了解决上述问题，根据现有技术可使用碳酸亚乙烯酯(VC)。然而，由VC所形成的钝化层显示出相对高的电阻，且在高温条件下暴露时容易分解并产生气体如二氧化碳，因而造成电池安全性的降低。
相反地，本发明使用包含吸电子基团并表现出降低的还原电位的PS基化合物。相较于以给电子基团(EDG)取代或者未取代的常规PS基化合物，本发明的化合物显示出降低的还原电位(在半电池的情况下则为升高的还原电位)，因此，本发明化合物在相对低的初始电压下容易分解，并显示出与阳极的高反应性。因此，即使在电解质中使用少量的本发明PS基化合物，其也能够通过该PS基化合物而充分地改善电池的总体性能。更特别地，该PS基化合物在第一次充电循环时能够分解，从而在阳极表面上形成坚固且致密的SEI膜，由此降低了电池的不可逆容量。最终，使得能够改善电池的总体性能，包括电池容量与寿命特性。
一般认为，化合物的还原特性可受到化合物中电子效应的极大影响。换句话说，当引入化合物中的取代基具有给电子能力，那么此化合物就具有增加的电子密度。因此，向添加物化合物中引入给电子基团会增加添加物的还原电位(在半电池的情况下则为降低的还原电位)，使得还原作用难以进行。另一方面，当如上所述将吸电子基团引入至PS基添加物化合物中时，则该PS基化合物表现出降低的还原电位(在半电池的情况下则为增加的还原电位)，并使得在阳极易于进行还原作用。
此外，常规锂二次电池在性能方面显示出快速的降低，特别是在高温情况下。一般认为这是由于形成于阳极表面上的SEI层迅速崩塌，造成电极与电解质间副反应的增加、电解质分解造成气体产生、及电极的膨胀(增加了电极的电阻)。
相反地，根据本发明在电解质中包含的、以吸电子基团取代的PS基化合物，使得在高温存储条件下受损的SEI膜迅速再生，即使在低电压时也这样。而且，根据本发明的PS基化合物可连续地保持所述SEI膜，因为其不会在高温存储条件下分解，不会因气体产生而增加电池的内压，也不会造成电池的膨胀。此外，该PS基化合物通过降低电极与电解质之间的副反应，从而对电池提供了改良的高温特性，否则所述副反应在高温下将表现出增加的反应性。
以吸电子基团取代的丙磺酸内酯基化合物可以如下式1表示：
[式1]
其中X代表选自卤素原子、氰基(CN)、硝基(NO2)、三氟甲磺酰基、五氟乙磺酰基(SO2C2F5)、五氟苯基(C6F5)、甲磺酰基(SO2CH3)、苯磺酰基(SO2Ph)、乙酰基(COCH3)及甲酯基(COOCH3)的取代基；n是1至3之间的整数。
尽管可控制该化合物的用量，用以改善电池的总体性能，但每100重量份的电解质中，该化合物的用量优选为0.1～6重量份，更优选为1～4重量份。如果该化合物的用量少于0.1重量份，则不可能充分地改善电池的循环特性与高温存储特性。另一方面，如果该化合物的用量高于6重量份，则过量的PS基化合物将会引发副反应，造成电池容量降低、粘度增加及电解质的离子传导性降低。由此使电池的总体性能降低。
用于电池的添加有上述化合物的电解质，包括本领域技术人员所熟知的常规组分，如电解质盐及有机溶剂。
本发明可使用的电解质盐包括由分子式A+B-所表示的盐，其中A+代表其选自Li+、Na+、K+及其组合的碱金属阳离子，而B-代表选自PF6 -、BF4 -、Cl-、Br-、I-、ClO4 -、AsF6 -、CH3CO3 -、N(CF3SO2)2 -、C(CF2SO2)3 -及其组合的阴离子。优选为锂盐。锂盐的非限定例子包括LiClO4、LiCF3SO3、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiN(CF3SO2)2及其混合物。
本发明可使用的有机溶剂包括本领域技术人员所熟知的常规溶剂，如环状碳酸酯和/或直链碳酸酯。有机溶剂的非限定例子包括碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、二甲基亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯(GBL)、氟代碳酸亚乙酯(FEC)、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸戊酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯或其混合物。也可使用上述有机溶剂的卤素衍生物。
根据本发明形成锂二次电池的另一构成要素是具有比表面积(3m2/g或更低)的阳极活性材料，其比表面积低于常规阳极活性材料的比表面积(大于3m2/g)。优选地，该阳极活性材料的比表面积为2m2/g或更低，如0.1～2m2/g。确定上述比表面积范围的目的在于通过降低阳极活性材料的比表面积，从而降低电解质中形成SEI层所需的PS基化合物的用量，由此避免电池因使用大量PS基化合物而导致的性能降低。而且，随着阳极活性材料比表面积的降低，阳极活性材料的粒度增加，使得此活性材料与电解质的反应性降低。由此可改善电池的热稳定性。
对阳极活性材料的材料、形状等没有特别的限定，只要该阳极活性材料满足上述比表面积的条件即可，且本发明可使用本领域技术人员所知的常规阳极活性材料。阳极活性材料的非限定例子包括碳、锂金属或合金，以及能够实现锂嵌入/脱出、且基于锂具有低于2V电位的其他金属氧化物，如二氧化钛(TiO2)、二氧化锡(SnO2)等等。优选为碳质材料。
当使用包含上述添加化合物的电解质时，则第一次充电循环时通过电还原而在阳极表面上部分或完全形成固体电解质界面(SEI)膜。在此，SEI膜可包括丙磺酸内酯基化合物，优选为以吸电子基团取代的丙磺酸内酯基化合物或其化学反应产物。
当电极在上述电解质的存在下进行充电/放电循环时，包含于电解质中的PS基化合物可在电极活性材料表面上形成SEI膜与可逆锂离子。在一种变化形式中，可将PS基化合物涂布于电极活性材料的表面，或者可与形成电极的其他材料组合使用。在另一种变化形式中，可将PS基化合物涂布于预先形成的电极表面上。在另一变化形式中，在单电池组装之前，将电极浸入与电池用的电解质相同的电解质中，同时对电极进行电还原，从而提供具有预成形的SEI膜，然后可将所得电极用于组装电池。
当使用上述具有预成形SEI膜的阳极制造电池时，则需要更少量的PS基化合物用以形成SEI膜。由此可避免电池因使用增加量的PS基化合物而造成性能的降低。而且由于使用PS基化合物从而能够改善电池的总体性能。
根据本发明的锂二次电池包括可通过锂嵌入/脱出而再充电的电池。锂二次电池的特别例子包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池。
根据本发明的锂二次电池可使用本领域技术人员通常所知的方法而得到。例如，使用阴极、阳极以及置于两电极之间的多孔隔板，然后向其中注入电解质，从而形成电极组件。
可根据本领域技术人员所知的方法，通过将电极活性材料涂布于集流器上，从而形成本发明的电极。在此方法的一个实施方式中，将包含阴极活性材料或阳极活性材料的电极浆料涂布于集流器上，然后进行干燥。此时如果需要，可以加入少量的导电剂和/或粘合剂。
特别地，阴极活性材料可以包括常规二次电池阴极中目前所使用的任何常规阴极活性材料。阳极活性材料特别但非限定的例子包括：锂过渡金属复合氧化物，其包括LiMxOy(其中M＝钴、镍、锰、CoaNibMnc)，如锂锰复合氧化物(如LiMn2O4)、锂镍氧化物(如LiNiO2)、锂钴氧化物(如LiCoO2)，或者包含部分取代锰、镍和钴的其他过渡金属的其他氧化物；硫族化合物(如二氧化锰、二氧化钛、二氧化钼等)；等等。在这些例子当中，优选为LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、Li(NiaCobMnc)O2(其中0＜a＜1、0＜b＜1、0＜c＜1、a+b+c＝1)、LiNi1-YCoYO2、LiCo1-YMnYO2、LiNi1-YMnYO2(其中0≤Y＜1)、Li(NiaCobMnc)O4(0＜a＜2、0＜b＜2、0＜c＜2、a+b+c＝2)、LiMn2-zNizO4、LiMn2-zCozO4(其中0＜Z＜2)、LiCoPO4、LiFePO4或其混合物。
优选地，所述隔板是多孔隔板。可使用的隔板的非限定例子包括的聚丙烯类、聚乙烯类或聚烯烃类隔板，或者是引入了无机粒子的多孔隔板。
以上述方式获得的锂二次电池的外型没有特别限定。此锂二次电池可以是圆筒状、棱柱状、袋状或币状电池。
此外，本发明提供一种防止因其内丙磺酸内酯基化合物的用量增加而导致的电池性能降低的方法，此方法的特征在于组合使用(a)电解质，每100重量份的该电解质中包括0.1～6重量份的丙磺酸内酯基化合物；和(b)阳极，其包括比表面积控制在3m2/g或更低的阳极活性材料。
附图说明
本发明的上述及其他目的、特征与优点从如下详细描述并结合附图将变得更为明显，其中：
图1是显示当使用实施例1和2及比较例1和2的锂二次电池时，电池容量保持作为电解质用添加物(丙磺酸内酯基化合物)浓度的函数的变化图；及
图2是显示当使用实施例1～3及比较例1～3的锂二次电池时，电池高温(80℃)存储特性作为电解质用添加物(丙磺酸内酯基化合物)浓度的函数的变化图。
具体实施方式
下文将详细叙述本发明的优选实施方式。应理解如下实施例仅是例示性的，本发明并非仅限于此。
实施例1：锂二次电池的制造
用LiCoO2作为阴极活性材料，将导电剂和粘合剂并连同阴极活性材料一道添加入NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)中，从而形成阴极浆料。接着，将该阴极浆料涂布于铝(Al)集流器上以提供阴极。
采用比表面积为1.5m2/g的人造石墨作为阳极活性材料，将导电剂和粘合剂并连同阳极活性材料一道加入NMP中，从而形成阳极浆料。接着，将该阳极浆料涂布于铜(Cu)集流器上以提供阳极。
使用包含1M LiPF6溶解于其中的EC/EMC基溶液作为电解质，并向该电解质中添加1、2、4、6和8重量份的氟代丙磺酸内酯(FPS，X＝F)。
将聚烯烃基隔板置于上述所得的阴极与阳极之间，以形成电极组件，且向其中注入电解质以提供袋状电池。
实施例2
以与实施例1相同的方式提供锂二次电池，不同之处在于在电解质中使用PS代替FPS。
实施例3
以与实施例1相同的方式提供锂二次电池，不同之处在于在电解质中使用氰基丙磺酸内酯(CNPS，X＝CN)代替FPS。
比较例1
以与实施例1相同的方式提供锂二次电池，不同之处在于使用比表面积为4m2/g的人造石墨作为阳极活性材料。
比较例2
以与实施例1相同的方式提供锂二次电池，不同之处在于使用比表面积为4m2/g的人造石墨作为阳极活性材料，且在电解质中使用PS。
比较例3
以与实施例1相同的方式提供锂二次电池，不同之处在于使用比表面积为4m2/g的人造石墨作为阳极活性材料，且在电解质中使用CNPS。
实验例1：添加物还原电位的测量
为了确定阳极处各添加物的还原电位，使用人造石墨作为阴极、锂箔作为阳极、和包含1M LiPF6溶解于其中的EC/EMC基溶液作为电解质，以常规方法制造币型半电池。向电解质中加入2wt％的氟代丙磺酸内酯(FPS)、氰基丙磺酸内酯(CNPS)、或丙磺酸内酯(PS)。将该币型半电池在1.5V至1mV的范围内以0.1mV/sec的扫描速率进行循环伏安测量。下表1显示各添加物在还原作用中的峰值电压。
测量之后，显示相较于未取代的丙磺酸内酯，其中引入了吸电子基团的丙磺酸内酯具有更高的还原电位(在半电池的情况下)(参见表1)。
表1
  添加物   还原作用中的峰值电压(V vs Li)
  FPS   1.2
  CNPS   1.15
  PS   1
  无   0.6
实验例2：通过添加物的反应在阳极上形成的SEI膜的确定
进行如下实验，以确定由根据本发明的电解质用添加物在阳极表面上的SEI膜的形成。
将由上述实施例获得的币型半电池在0.2C、23℃下进行三次充电/放电循环，接着在放电状态下收集各个电池的阳极。以DSC(差示扫描热量法)分析这些阳极。下表2示出了SEI膜热崩塌的初始放热温度。更高的初始放热温度表示形成于阳极上的SEI膜热稳定性更高。
实验后，阳极上SEI膜热崩塌所造成的初始放热温度随着电解质用添加物的种类而变化。这证明了根据本发明的电解质用添加物参与了阳极上SEI膜的形成。
表2
  添加物   初始放热温度(℃)
  FPS   126
  CNPS   122
  PS   123
  无   107
实验例3：锂二次电池循环特性的评价
进行如下实验，以评价根据本发明锂二次电池的性能。
使用实施例1和2的锂二次电池作为样品，其包括具有受控比表面积的阳极和含有受控量添加物的电解质。比较例1和2的锂二次电池用作对照，其包括具有常规比表面积范围的阳极。每个电池在4.2V至3V的电压范围下以0.5C的电流进行重复的充电/放电循环。每个电池的容量保持作为电解质用添加物(PS基化合物)用量的函数示于图1中。
当丙磺酸内酯基化合物的量增加时，电池表现出性能的迅速降低(参见图1)。这证明了在电解质中使用增加量的丙磺酸内酯基化合物会由于该过量的丙磺酸内酯基化合物而产生副反应，导致电池总体性能的降低，如电池的容量降低。
实验之后，比较例1和2的电池(包括含有受控量添加物(PS基化合物)的电解质和具有常规比表面积范围的阳极)在200次循环后显示出大幅下降的容量保持力。相反地，实施例1和2的电池(包括含有受控量添加物(PS基化合物)的电解质和具有的比表面积范围控制在小于常规比表面积范围的阳极)在200次循环后仍表现出优良的容量保持(参见图1)。这表明形成SEI膜所需的电解质用添加物的用量与阳极的比表面积有关。简而言之，当相较于阳极的比表面积使用少量的PS基化合物时，则不能充分形成SEI膜，因而造成电池性能不断地降低。
更特别地，实施例1使用具有吸电子基团的丙磺酸内酯基化合物的电池显示出性能的更明显改善。这证明了以吸电子基团取代的丙磺酸内酯基化合物在第一次充电循环中更易于分解，从而形成坚固且致密的钝化层，由此提供在室温下的优良循环特性。
实验例4：锂二次电池的高温存储特性
进行如下实验，以评价根据本发明锂二次电池的高温存储特性。
将实施例1～3的锂二次电池用作样品，其包括具有受控比表面积的阳极和含有受控量添加物的电解质。将比较例1～3的锂二次电池用作对照，其包括具有常规范围比表面积的阳极。在这些电池存储于80℃下30天后，测量每个电池的放电容量。图2显示每个电池存储后的放电容量与存储前的放电容量之比。
实验后，比较例1～3的电池(包括含有受控量添加物(PS基化合物)的电解质和具有常规比表面积范围的阳极)表现出差的高温存储特性。相反地，实施例1～3的电池(包括含有受控量添加物(PS基化合物)的电解质和具有的比表面积范围被控制在小于常规比表面积范围的阳极)即使在200次循环后仍显示出优良的高温存储特性(参见图2)。
从实验例1中也可看出，当电解质中丙磺酸内酯基化合物的用量大于6重量份时，此电池会造成性能的迅速降低(参见图2)。由于丙磺酸内酯基化合物的用量与阳极活性材料的比表面积成比例增加，上述结果证明了使用增加量的PS基化合物会导致电池性能的迅速降低。
因此，从上述实验结果可看出，根据本发明的锂二次电池具有优良的高温存储特性。
产业利用性
从上面叙述中可见，根据本发明的锂二次电池包括少量的PS基化合物作为电解质用添加物，因此解决了因使用增加量的PS基化合物而造成性能降低的问题。而且，除了该受控量的添加物外，本发明的锂二次电池还包括比表面积小于常规比表面积范围的阳极活性材料。因此可改善电池的寿命特性和高温存储特性。
尽管已结合目前认为最实用及最优选的实施方式对本发明作了描述，但应理解本发明并非只限于此处所公开的实施方式与附图。相反地，本发明预期涵盖在所附权利要求的精神与范围内所作的各种修改与变化。

Claims (6)

1.一种锂二次电池，其包括阴极、阳极、电解质以及隔板，其中该阳极包括具有3m2/g或更低比表面积的阳极活性材料，且每100重量份的该电解质中包括0.1～6重量份以吸电子基团(EWG)取代的丙磺酸内酯基化合物，其中
所述以吸电子基团取代的丙磺酸内酯基化合物由如下式1表示：
[式1]
Figure FSB00000321671000011
其中X代表选自卤素原子、氰基(CN)、硝基(NO2)、三氟甲磺酰基(SO2CF3)、五氟乙磺酰基(SO2C2F5)、五氟苯基(C6F5)、甲磺酰基(SO2CH3)、苯磺酰基(SO2Ph)、乙酰基(COCH3)及甲酯基(COOCH3)的取代基；且n是1至3之间的整数。
2.如权利要求1所述的锂二次电池，其中该阳极活性材料具有2m2/g或更低的比表面积。
3.如权利要求1所述的锂二次电池，其中每100重量份该电解质中该以吸电子基团取代的丙磺酸内酯基化合物的用量为1～4重量份。
4.如权利要求1所述的锂二次电池，其中该以吸电子基团取代的丙磺酸内酯基化合物是能够经由电还原而在该电池的阳极上形成固体电解质界面(SEI)膜的化合物，且该以吸电子基团取代的丙磺酸内酯基化合物因所引入的吸电子基团(EWG)而显示出降低的还原电位。
5.如权利要求1所述的锂二次电池，其中该阳极活性材料是碳质材料。
6.一种防止因电池中使用增加量的以吸电子基团(EWG)取代的丙磺酸内酯基化合物而导致电池性能降低的方法，该方法的特征在于组合使用：
(a)电解质，每100重量份的该电解质中包括0.1～6重量份以如下式(1)表示的以吸电子基团取代的丙磺酸内酯基化合物，
[式1]
其中X代表选自卤素原子、氰基(CN)、硝基(NO2)、三氟甲磺酰基(SO2CF3)、五氟乙磺酰基(SO2C2F5)、五氟苯基(C6F5)、甲磺酰基(SO2CH3)、苯磺酰基(SO2Ph)、乙酰基(COCH3)及甲酯基(COOCH3)的取代基；且n是1至3之间的整数；和
(b)阳极，其包括比表面积为3m2/g或更低的阳极活性材料。
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