CN103208647A - 可再充电锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可再充电锂电池，其包括：包括负极活性物质的负极；包括正极活性物质的正极；和包括LiPO2F2和基于磺内酯的化合物的电解质。

Description

可再充电锂电池
技术领域
公开了可再充电锂电池。
背景技术
可再充电锂电池为将化学能转化为电能的装置。可再充电锂电池已广泛用作便携式电子设备如移动电话、MP3播放器等的电源。
特别地，包括凝胶电解质的聚合物电池可容易地制造成具有如具有各种形状的便携式电子设备所需要的各种形状。这样，聚合物电池已日益增加地用于便携式电子设备。
在聚合物电池中正在研究各种性能改善如容量、循环寿命、高温特性等。
特别地，已使用新的各种材料制备聚合物电池中包括的凝胶电解质以改善性能。
发明内容
本发明的实施方式的方面涉及具有改善的容量和循环寿命特性以及降低的膨胀的可再充电锂电池。
根据一个实施方式，可再充电锂电池包括：包括负极活性物质的负极、包括正极活性物质的正极、以及包括LiPO2F2和基于磺内酯的(磺内酯类)化合物的电解质。
所述电解质可包括0.01-15重量%的LiPO2F2，基于所述电解质的总重量。在一些实施方式中，所述电解质可包括1-10重量%的LiPO2F2，基于所述电解质的总重量。
所述电解质可包括0.5-10重量%的所述基于磺内酯的化合物，基于所述电解质的总重量。在一些实施方式中，所述电解质可包括0.5-3重量%的所述基于磺内酯的化合物，基于所述电解质的总重量。
所述基于磺内酯的化合物可选自1,3-丙烯磺内酯、1,3-丙烷磺内酯、或其组合。
所述正极可具有3.6-4.0g/cm3的活性物质密度(有效质量密度，activemass density)。所述正极活性物质可包括锂钴氧化物。
所述电解质可为凝胶电解质。所述凝胶电解质可包括聚合物。在聚合前，所述电解质可具有在25℃下大于或等于4cp的粘度。在一些实施方式中，在聚合前，所述电解质可具有在25℃下7-16cp的粘度。
所述电解质可进一步包括非水有机溶剂和锂盐。
根据一个实施方式，电解质包括LiPO2F2和基于磺内酯的(磺内酯类)化合物。
所述电解质可包括0.01-15重量%的LiPO2F2，基于所述电解质的总重量。所述电解质可包括0.5-10重量%的所述基于磺内酯的化合物，基于所述电解质的总重量。所述基于磺内酯的化合物可选自1,3-丙烯磺内酯、1,3-丙烷磺内酯、或其组合。
所述电解质可为凝胶电解质。所述凝胶电解质可包括聚合物。在聚合前，所述电解质可具有在25℃下大于或等于4cp的粘度。
附图说明
图1是根据本申请的实施方式的可再充电锂电池的示意性横截面图。
具体实施方式
下文中将详细描述示例性实施方式。但是，这些实施方式是示例性的，且本公开内容不限于此。
根据本申请的实施方式的可再充电锂电池包括：包括负极活性物质的负极、包括正极活性物质的正极、以及包括LiPO2F2和基于磺内酯的化合物的电解质。
图1是显示可再充电锂电池的结构的横截面示意图。参考图1，可再充电锂电池100包括负极112，正极114，介于负极112和正极114之间的隔板113，浸渍负极112、正极114和隔板113的电解质(未示出)，电池壳120，和密封电池壳120的密封部件140。可再充电锂电池100通过如下制造：顺序层叠负极112、和隔板113、及正极114，将它们螺旋卷绕，将螺旋卷绕的产物容纳在电池壳120中，和用密封部件140密封电池壳120。
所述电解质包括LiPO2F2和基于磺内酯的化合物(例如，同时包括两种材料)。包括两种材料可改善电池的循环寿命特性，且进一步地，通过例如抑制膨胀可改善高温循环寿命特性。据信锂聚合物电池中未充电的区域由当使用凝胶聚合物电解质时降低的电极润湿性和在电极上形成初始固体电解质界面层的困难产生。但是，根据本发明的实施方式，当所述电解质包括LiPO2F2和基于磺内酯的化合物时，未充电区域的量减少。尽管不受该理论束缚，据信包括LiPO2F2和基于磺内酯的化合物可有助于在电极上形成固体电解质界面层。
所述电解质可以范围为约0.01-约15重量%的量包括LiPO2F2，基于所述电解质的总重量。在一些实施方式中，所述电解质可包括1-约10重量%的LiPO2F2，基于所述电解质的总重量。在本发明的实施方式中，包括在上述范围内的LiPO2F2的电解质减少未充电区域的量，而且改善可再充电锂电池的容量。
合适的基于磺内酯的化合物包括1,3-丙烯磺内酯、1,3-丙烷磺内酯等的至少一种。
所述电解质可以范围为约0.5-约10重量%的量包括基于磺内酯的化合物，基于所述电解质的总重量。在一些实施方式中，所述电解质可包括0.5-3重量%的基于磺内酯的化合物，基于所述电解质的总重量。在本发明的实施方式中，当所述电解质包括在上述范围内的基于磺内酯的化合物以及LiPO2F2时，未充电区域的量减少，且因此，可再充电锂电池的容量改善。
所述电解质进一步包括非水有机溶剂和锂盐。所述非水有机溶剂传输参与电池的电化学反应的离子。
合适的非水有机溶剂包括基于碳酸酯的(碳酸酯类)溶剂、基于酯的(酯类)溶剂、基于醚的(醚类)溶剂、基于酮的(酮类)溶剂、基于醇的(醇类)溶剂和非质子溶剂的至少一种。合适的基于碳酸酯的溶剂包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)等。合适的基于酯的溶剂包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸1,1-二甲基乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯等。合适的基于醚的溶剂包括二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃等。合适的基于酮的溶剂包括环己酮等。合适的基于醇的溶剂包括乙醇、异丙醇等。合适的非质子溶剂包括腈如R-CN(其中R为C2-C20的直链、支链或环状烃基，其可包括双键、芳族环或醚键)；酰胺如二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺；二氧戊环如1,3-二氧戊环；环丁砜等。
可使用单一的非水有机溶剂，或可使用有机溶剂的混合物。当使用有机溶剂的混合物时，可根据期望的电池性能控制混合比。
所述基于碳酸酯的溶剂可包括环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物。在一些实施方式中，所述环状碳酸酯和链状碳酸酯以约1:1-约1:9的体积比混合在一起。包括以上述比混合的环状碳酸酯和链状碳酸酯的电解质可具有改善的性能。
所述电解质可通过向所述基于碳酸酯的溶剂进一步添加基于芳族烃的溶剂而制备。在本发明的实施方式中，所述基于碳酸酯的溶剂和基于芳族烃的溶剂以约1:1-约30:1的体积比混合在一起。
所述基于芳族烃的有机溶剂可为由以下化学式2表示的基于芳族烃的化合物。
[化学式2]
Figure BDA00002726523000041
在化学式2中，R1-R6各自独立地为氢、卤素、C1-C10烷基、C1-C10卤代烷基。
合适的基于芳族烃的有机溶剂包括苯、氟代苯、1,2-二氟代苯、1,3-二氟代苯、1,4-二氟代苯、1,2,3-三氟代苯、1,2,4-三氟代苯、氯代苯、1,2-二氯代苯、1,3-二氯代苯、1,4-二氯代苯、1,2,3-三氯代苯、1,2,4-三氯代苯、碘代苯、1,2-二碘代苯、1,3-二碘代苯、1,4-二碘代苯、1,2,3-三碘代苯、1,2,4-三碘代苯、甲苯、氟代甲苯、2,3-二氟代甲苯、2,4-二氟代甲苯、2,5-二氟代甲苯、2,3,4-三氟代甲苯、2,3,5-三氟代甲苯、氯代甲苯、2,3-二氯代甲苯、2,4-二氯代甲苯、2,5-二氯代甲苯、2,3,4-三氯代甲苯、2,3,5-三氯代甲苯、碘代甲苯、2,3-二碘代甲苯、2,4-二碘代甲苯、2,5-二碘代甲苯、2,3,4-三碘代甲苯、2,3,5-三碘代甲苯、二甲苯、及其组合。
所述非水电解质可进一步包括碳酸亚乙烯酯或由以下化学式3表示的基于碳酸亚乙酯的化合物，以改善电池的循环寿命。
[化学式3]
Figure BDA00002726523000051
在化学式3中，R7和R8各自独立地为氢、卤素、氰基(CN)、硝基(NO2)、或C1-C5氟代烷基，条件是R7和R8的至少一个为卤素、氰基(CN)、硝基(NO2)、或C1-C5氟代烷基。
所述锂盐溶解在所述非水溶剂中和供应可再充电锂电池中的锂离子，且因此提供基本组分以容许可再充电锂电池运行和改善正极与负极之间的锂离子迁移。合适的锂盐包括LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiC4F9SO3、LiClO4、LiAlO2、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(其中，x和y是自然数)、LiCl、LiI、LiB(C2O4)2(双(草酸)硼酸锂，LiBOB)、及其组合。所述锂盐可为支持电解质盐。所述锂盐可以0.1-2.0M的浓度使用。在本发明的实施方式中，当在以上浓度范围内包括锂盐时，所述电解质具有良好的电解质电导率和粘度，且因此具有改善的性能和锂离子迁移率。
根据一个实施方式，所述电解质为凝胶电解质。所述凝胶电解质可在聚合前具有在25℃下大于或等于约4cp的粘度。在一些实施方式中，所述凝胶电解质在聚合前具有在25℃下7-16cp的粘度。
通常，由于高粘度，在高温下，凝胶电解质具有较大膨胀问题。所述较大膨胀问题可使循环寿命恶化并随着时间增大，而且可降低锂电池的容量。根据本发明的实施方式，所述电解质包括LiPO2F2和基于磺内酯的化合物作为添加剂，且因此可降低或抑制膨胀，由此改善循环寿命。另外，未充电区域的量减少，由此增加容量。
例如，所述电解质可为包括聚合物的凝胶聚合物电解质。该凝胶聚合物电解质可通过使用于聚合物电解质的组合物(即聚合物电解质前体)固化而制备。所述用于聚合物电解质的组合物包括凝胶聚合物形成单体和凝胶形成化合物。合适的凝胶聚合物形成单体包括乙二醇、二甘醇、三羟甲基丙烷、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等。合适的凝胶形成化合物包括聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚(酯)(甲基)丙烯酸酯(poly(ester)(meth)acrylate)、及其组合。例如，所述凝胶形成化合物可为通过如下制备的聚(酯)(甲基)丙烯酸酯：用(甲基)丙烯酸酯取代聚酯多元醇的三个-OH基团的一部分或全部和用不具有自由基反应性的基团代替未取代的、未反应的-OH基团。
所述凝胶聚合物电解质的实例包括聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)、聚乙二醇丙烯酸酯等。所述凝胶聚合物电解质通过如下制备：通过加热使所述凝胶聚合物形成单体自由基聚合且合适地选择所述凝胶形成化合物的种类和浓度。
为了由上述单体制备所述凝胶聚合物电解质，可使用聚合引发剂如有机过氧化物、基于偶氮的化合物、或其混合物。
合适的有机过氧化物包括：过氧化二酰如过氧化二乙酰、过氧化二苯甲酰、过氧化二月桂酰、过氧化二-3,5,5-三甲基己酰等；过氧二碳酸酯如过氧二碳酸二(4-叔丁基环己基)酯、过氧二碳酸二-2-乙基己酯、过氧二碳酸二异丙酯、过氧二碳酸二-3-甲氧基丁酯、叔丁基过氧异丙基碳酸酯、叔丁基过氧-2-乙基己基碳酸酯、1,6-二(叔丁基过氧羰氧基)己烷、二甘醇-二(叔丁基过氧碳酸酯)等；和过氧化酯如叔丁基过氧新戊酸酯、叔戊基过氧新戊酸酯、叔丁基过氧-2-乙基-己酸酯、叔己基过氧新戊酸酯、叔丁基过氧新庚酸酯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧癸酸酯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧2-乙基己酸酯、叔戊基过氧2-乙基己酸酯、叔丁基过氧异丁酸酯、叔戊基过氧3,5,5-三甲基己酸酯、叔丁基过氧3,5,5-三甲基己酸酯、叔丁基过氧乙酸酯、叔丁基过氧苯甲酸酯、二丁基过氧三甲基己二酸酯等。
所述用于形成聚合物电解质的组合物(即在聚合前的电解质)可具有在25℃下大于或等于约4cp的粘度。在一些实施方式中，在聚合前，所述电解质具有在25℃下约7cp-约16cp的粘度。
所述负极包括集流体和形成在所述集流体上的负极活性物质层。所述负极活性物质层包括负极活性物质。
所述负极活性物质包括能够可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料、锂金属、锂金属合金、能够掺杂和去掺杂锂的材料、或过渡金属氧化物。
所述能够可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料可为碳材料。所述碳材料可为在锂离子可再充电电池中通常使用的任何基于碳的(碳类)负极活性物质。所述碳材料的实例包括结晶碳、无定形碳、及其混合物。所述结晶碳可为非成形的、或者板、薄片、球形或纤维形状的天然石墨或人造石墨。所述无定形碳可为软碳、硬碳、中间相沥青碳化产物、焙烧焦炭等。
所述锂金属合金的实例包括锂和选自Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Si、Sb、Pb、In、Zn、Ba、Ra、Ge、Al或Sn的至少一种金属的合金。
合适的能够掺杂和去掺杂锂的材料包括Si、SiOx(0<x<2)、Si-C复合物、Si-Q合金(其中Q不为Si且为选自碱金属、碱土金属、13族元素、14族元素、15族元素、16族元素、过渡元素、稀土元素、或其组合的元素)、Sn、SnO2、Sn-C复合物、Sn-R合金(其中R不为Sn且为选自碱金属、碱土金属、13族元素、14族元素、15族元素、16族元素、过渡元素、稀土元素、或其组合的元素)等。元素Q和R可选自Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Ti、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Po、或其组合。
合适的过渡金属氧化物包括钒氧化物、锂钒氧化物等。
所述负极活性物质层还包括粘合剂和任选的导电材料。
所述粘合剂改善负极活性物质颗粒彼此的粘合性质以及负极活性物质颗粒对集流体的粘合性质。合适的粘合剂包括如下的至少一种：聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸酯化的丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙等，但是，可使用任何合适的粘合剂。
包括所述导电材料以改善电极导电性。可使用任何导电性的材料作为导电材料，除非其在锂电池中导致化学变化。所述导电材料的实例包括基于碳的(碳类)材料如天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等；基于金属的(金属类)材料如金属粉末或金属纤维，包括铜、镍、铝、银等；导电聚合物如聚亚苯基衍生物等；或其混合物。
所述集流体可选自铜膜、镍膜、不锈钢膜、钛膜、泡沫镍、泡沫铜、涂覆有导电金属的聚合物基底、或其组合。
所述正极可包括集流体和设置在所述集流体上的正极活性物质层。
所述正极活性物质包括可逆地嵌入和脱嵌锂离子的锂化的插层化合物。所述正极活性物质可包括包含钴、锰和镍的至少一种和锂的复合氧化物。所述正极活性物质可为由以下化学式表示的化合物的一种或多种：
LiaA1-bRbD2(其中0.90≤a≤1.8和0≤b≤0.5)；LiaE1-bRbO2-cDc(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5和0≤c≤0.05)；LiE2-bRbO4-cDc(其中0≤b≤0.5和0≤c≤0.05)；LiaNi1-b-cCobRcDα(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05和0<α≤2)；LiaNi1-b-cCobRcO2-αZα(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05和0<α<2)；LiaNi1-b-cCobRcO2-αZ2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05和0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbRcDα(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05和0<α≤2)；LiaNi1-b-cMnbRcO2-αZα(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05和0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbRcO2-αZ2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05和0<α<2)；LiaNibEcGdO2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5和0.001≤d≤0.1)；LiaNibCocMndGeO2(其中0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5和0.001≤e≤0.1)；LiaNiGbO2(其中0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaCoGbO2(其中0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaMnGbO2(其中0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；LiaMn2GbO4(其中0.90≤a≤1.8和0.001≤b≤0.1)；QO2；QS2；LiQS2；V2O5；LiV2O5；LiTO2；LiNiVO4；Li(3-f)J2(PO4)3(其中0≤f≤2)；Li(3-f)Fe2(PO4)3(其中0≤f≤2)；或LiFePO4。
在以上化学式中，A为Ni、Co、Mn、或其组合；R为Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素、或其组合；D为O、F、S、P、或其组合；E为Co、Mn、或其组合；Z为F、S、P、或其组合；G为Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V、或其组合；Q为Ti、Mo、Mn、或其组合；T为Cr、V、Fe、Sc、Y、或其组合；和J为V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、或其组合。
所述正极活性物质可为包覆有包覆层的化合物、或所述活性物质与包覆有包覆层的化合物的混合物。所述包覆层可包括选自如下的至少一种包覆元素的化合物：包覆元素的氧化物、包覆元素的氢氧化物、包覆元素的羟基氧化物、包覆元素的碳酸氧盐、或包覆元素的羟基碳酸盐。用于所述包覆层的化合物可为无定形的或结晶的。所述包覆层中包括的包覆元素可选自Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、V、Sn、Ge、Ga、B、As、Zr、或其混合物。包覆方法可包括任何常规的方法，除非其影响所述正极活性物质的性能(例如，可使用喷涂或浸渍)。
所述正极活性物质层进一步包括粘合剂和任选的导电材料。
所述粘合剂改善正极活性物质颗粒彼此的粘合性质以及正极活性物质颗粒对集流体的粘合性质。合适的粘合剂包括如下的至少一种：聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸酯化的丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙等，但是，可使用任何合适的粘合剂。
包括所述导电材料以改善电极导电性。可使用任何导电性的材料作为导电材料，除非其在锂电池中导致化学变化。所述导电材料的实例包括基于碳的材料如天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等；基于金属的材料如金属粉末或金属纤维，包括铜、镍、铝、银等；导电聚合物如聚亚苯基衍生物等；或其混合物。
在一些实施方式中，所述正极具有3.6-4.0g/cm3的活性物质密度。当锂钴氧化物用作所述正极活性物质且以高的活性物质密度(例如3.6-4.0g/cm3)包括在正极活性物质层中时，所述正极活性物质层在高温下可具有显著的膨胀。但是，在本发明的实施方式中，包括上述LiPO2F2和基于磺内酯的化合物的电解质可有效降低或抑制该膨胀问题。例如，当所述正极包括锂钴氧化物且具有约3.6-约4.0g/cm3的活性物质密度时，存在在高温下的显著膨胀。但是，当使用包括上述LiPO2F2和基于磺内酯的化合物的电解质时，可降低在高温下的膨胀。
所述集流体可为Al，但不限于此。
所述负极和正极可单独地通过如下制造：通过混合活性物质、导电材料和粘合剂制备活性物质组合物，和将所述组合物涂覆在集流体上。可使用例如N-甲基吡咯烷酮等的溶剂，但是，可使用任何合适的溶剂。
隔板113将负极112和正极114分开，且可为在锂电池中通常使用的任何隔板。所述隔板可具有低的对离子移动的阻力和良好的对电解质溶液的湿润能力。例如，所述隔板可由选自如下的材料制成：玻璃纤维、聚酯、特氟隆(四氟乙烯)、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、或其组合。所述隔板可为布或无纺物。例如，锂离子电池可包括基于聚烯烃的聚合物隔板如聚乙烯、聚丙烯等。在一些实施方式中，所述隔板可为涂覆有陶瓷组分或聚合物材料的隔板以提供耐热性或机械强度。在一些实施方式中，所述隔板可为单层，而在其它实施方式中，可使用多层隔板。
可再充电锂电池可具有例如圆柱体、棱柱、硬币、袋等的形状，和可分为块(bulk)型或薄膜型电池。通常，袋型可再充电锂电池具有较大膨胀问题，但是通过使用包括上述LiPO2F2和基于磺内酯的化合物的电解质可显著改善该膨胀问题。
所述可再充电锂电池通过如下制造：将包括所述正极和负极的电极组件插入电池壳中，在所述壳中注入聚合物电解质前体，和使所述聚合物电解质前体固化。在固化过程中，所述聚合物电解质前体中包括的单体通过聚合引发剂聚合为聚合物。因此，在所述电池中包括聚合物型电解质。所述电池壳可为金属罐或金属层压袋。
以下实施例更详细地说明本发明。但是，这些实施例在任何意义上不应解释为限制本发明的范围。
实施例1-13和对比例1-4
使用作为正极活性物质的锂钴氧化物(LiCoO2)、作为负极活性物质的石墨以及介于其间的由聚乙烯(PE)制成的膜隔板制造电极组件。将所述电极组件置于袋中。然后，将聚合物电解质前体注入所述袋中并固化以形成凝胶聚合物电解质，完成袋型可再充电锂电池单元(cell)的制造。所述聚合物电解质前体通过将如下混合而制造：1.25重量%丙烯酸己酯(HA)(相对于电解质溶液的总质量的重量%)；3.75重量%的包括乙二醇(EG)、二甘醇(DEG)和三羟甲基丙烷(TMP)的凝胶聚合物形成单体混合物(相对于电解质溶液的总质量的重量%)；和400ppm的作为聚合引发剂的基于偶氮的化合物。所述前体的剩余部分包括溶液，所述溶液包括体积比1∶1:1的碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯，1M LiPF6溶解在其中。还添加LiPO2F2和/或1,3-丙烯磺内酯以具有表1中的组成。
所述聚合物电解质前体的粘度、所述正极活性物质层的活性物质密度、以及LiPO2F2和/或1,3-丙烯磺内酯的量示于表1中。
[表1]
Figure BDA00002726523000111
实验实施例1：容量特性评价
将根据实施例1-13和对比例1-4的可再充电锂电池单元在25℃以0.5C充电和放电，并测量以确定在第一次循环的它们的放电容量。结果提供在下表2中。
实验实施例2：循环寿命评价
将根据实施例1-13和对比例1-4的可再充电锂电池单元在25℃在1C下充电和放电300个循环。根据以下方程1计算在第300次循环相对于第一次循环的放电容量比，且结果提供在下表2中。
[方程1]
循环寿命容量保持力(%)=(循环寿命容量(在第300次循环)/循环寿命容量(在第1次循环))*100
实验实施例3：在45℃的循环寿命评价
将根据实施例1-13和对比例1-4的可再充电锂电池单元在45℃在1C下充电和放电300个循环。根据方程1计算在第300次循环相对于第一次循环的容量比。结果提供在下表2中。
实验实施例4：膨胀率评价
将根据实施例1-13和对比例1-4的可再充电锂电池单元在25℃在1C下充电和放电300个循环。根据以下方程2计算在第300次循环相对于第一次循环的厚度增加，以百分比计。结果提供在下表2中。所述单元的厚度通过用游标卡尺测量其正面和背面而得到。
[方程2]
厚度增加(%)=((在第300次循环的厚度-在第一次循环的厚度)/在第一次循环的厚度)*100
[表2]
Figure BDA00002726523000121
Figure BDA00002726523000131
基于表2中提供的结果，根据本发明的示例性实施方式的包含包括在上述比内的作为添加剂的LiPO2F2和基于磺内酯的化合物的电解质的可再充电锂电池单元具有改善的容量、改善的循环寿命特性和改善的高温循环寿命特性。因此，根据本发明实施方式的可再充电锂电池单元在数百次循环后保持高的循环寿命容量。另外，所述可再充电锂电池单元具有降低的厚度增加且看来具有较小的物理变形。

Claims (20)

1.可再充电锂电池，包括：
包括负极活性物质的负极；
包括正极活性物质的正极；和
包括LiPO2F2和基于磺内酯的化合物的电解质。
2.权利要求1的可再充电锂电池，其中所述电解质包括0.01-15重量%的LiPO2F2，基于所述电解质的总重量。
3.权利要求2的可再充电锂电池，其中所述电解质包括1-10重量%的LiPO2F2，基于所述电解质的总重量。
4.权利要求1的可再充电锂电池，其中所述电解质包括0.5-10重量%的所述基于磺内酯的化合物，基于所述电解质的总重量。
5.权利要求4的可再充电锂电池，其中所述电解质包括0.5-3重量%的所述基于磺内酯的化合物，基于所述电解质的总重量。
6.权利要求1的可再充电锂电池，其中所述基于磺内酯的化合物选自1,3-丙烯磺内酯、1,3-丙烷磺内酯、及其组合。
7.权利要求1的可再充电锂电池，其中所述正极具有3.6-4.0g/cm3的活性物质密度。
8.权利要求1的可再充电锂电池，其中所述正极活性物质包括锂钴氧化物。
9.权利要求1的可再充电锂电池，其中所述电解质为凝胶电解质。
10.权利要求9的可再充电锂电池，其中所述凝胶电解质包括聚合物。
11.权利要求10的可再充电锂电池，其中，在聚合前，所述电解质具有在25℃下大于或等于4cp的粘度。
12.权利要求11的可再充电锂电池，其中，在聚合前，所述电解质具有在25℃下7-16cp的粘度。
13.权利要求1的可再充电锂电池，其中所述电解质进一步包括非水有机溶剂和锂盐。
14.电解质，包括：
LiPO2F2；和
基于磺内酯的化合物。
15.权利要求14的电解质，其中所述电解质包括0.01-15重量%的LiPO2F2，基于所述电解质的总重量。
16.权利要求14的电解质，其中所述电解质包括0.5-10重量%的所述基于磺内酯的化合物，基于所述电解质的总重量。
17.权利要求14的电解质，其中所述基于磺内酯的化合物选自1,3-丙烯磺内酯、1,3-丙烷磺内酯、及其组合。
18.权利要求14的电解质，其中所述电解质为凝胶电解质。
19.权利要求18的电解质，其中所述凝胶电解质包括聚合物。
20.权利要求19的电解质，其中，在聚合前，所述电解质具有在25℃下大于或等于4cp的粘度。
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