CN106505242A - 电解质及包括所述电解质的锂电池和二次电池 - Google Patents

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Abstract

提供了电解质及包括所述电解质的锂电池和二次电池。所述电解质包括二氟磷酸锂(LiPO2F2)、基于磺内酰胺的化合物、和有机溶剂。所述电解质可降低锂电池的内阻增加率，且因而改善锂电池的高温稳定性。

Description

电解质及包括所述电解质的锂电池和二次电池
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年9月4日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0125609的优先权和权益，其全部内容通过参考引入本文中。
技术领域
一个或多个示例性实施方案涉及电解质和包括所述电解质的锂电池。
背景技术
随着在小型高技术设备例如数码相机、移动设备、膝上型电脑、和个人电脑的领域中的进步，在对作为能源的锂二次电池的需求方面已急剧增加。随着包括混合动力电动车(HEV)、插电式混合动力电动车(PHEV)、和电动车(EV)在内的电动车辆(xEV)的最近普及，对于具有高容量、高能量密度、和高功率产生的锂二次电池存在需求。
为实现锂二次电池中的高容量、高能量密度、和良好的输出性能，锂二次电池的电极可形成为高密度的厚膜。然而，使用这样的高密度的厚膜作为电极可导致降低的电极的每单位体积的孔体积、提高的离子路径长度和因此提高的电阻。因而，也存在对于改善不足的离子传导率的需要。
用于电动车辆或能量存储的锂二次电池很可能暴露于高温外部环境和由于瞬时(或接近瞬时)充电和放电引起的温度升高。暴露于这样的高温环境可降低电池寿命和存储能量的量。因此，为了可应用于电动车辆的领域，锂二次电池应具有在高温下的良好的稳定性和循环特性。
发明内容
示例性实施方案的一个或多个方面涉及电解质，所述电解质可减小在高温(例如60℃或更大)下的锂电池的内阻增加率并且可改善锂电池的高温(例如60℃或更大)稳定性。
一个或多个示例性实施方案包括包含所述电解质的锂电池。
实施方案的另外的方面将在以下描述中部分地阐明，并且部分地将从所述描述明晰，或者可通过所呈现的实施方案的实践而获知。
根据一个或多个示例性实施方案，电解质包括二氟磷酸锂(LiPO2F2)、基于磺内酰胺的化合物、和有机溶剂。
在一些实施方案中，所述基于磺内酰胺的化合物可为由式1表示的化合物：
式1
其中，在式1中，
A1可为CH2、氧、或NH；
A2可为取代或未取代的C1至C10亚烷基、或取代或未取代的C2至C10亚烯基；和
R可为取代或未取代的C1至C30烷基、取代或未取代的C2至C30烯基、或取代或未取代的C2至C30炔基、取代或未取代的C3至C30碳环基团、取代或未取代的C1至C10烷氧基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C3至C30环烯基、取代或未取代的C7至C20芳烷基、取代或未取代的C1至C10杂烷基、取代或未取代的C2至C30杂环基团、或取代或未取代的C1至C30杂芳基。
根据一个或多个示例性实施方案，锂电池包括：正极；负极；以及设置在所述正极和负极之间的选自上述电解质和所述电解质的反应产物的至少一种。
附图说明
由结合附图考虑的实施方案的下列描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，在附图中：
图1为说明根据示例性实施方案的锂电池的结构的示意图；和
图2为说明评价在实施例1和对比例1-4中制造的圆形全单元电池在高温下存储之后的直流内阻(DC-IR)的结果的图。
具体实施方式
现在将对电解质和包括所述电解质的锂电池的实施方案进行更详细的介绍，其实例图解于附图中，其中相同的附图标记始终是指相同的元件。在这点上，本实施方案可具有不同的形式且不应解释为限于本文中阐明的描述。因此，下面仅通过参照附图描述示例性实施方案以解释本说明书的实施方案的方面。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关列举条目的一个或多个的任何和全部组合。表述例如“的至少一种(个)”当在要素列表之前或之后时，修饰整个要素列表且不修饰所述列表的单独要素。
根据本公开内容的实施方案的方面，电解质包括二氟磷酸锂(LiPO2F2)、基于磺内酰胺的化合物、和有机溶剂。
当锂电池在高温(例如60℃或更大)下存储时，在电解质中使用的作为添加剂的二氟磷酸锂(LiPO2F2)和基于磺内酰胺的化合物的组合可减小提供中等或高功率性能的锂电池的内阻增加率。如本文中使用的，术语“其组合”可指成分的化学组合、混合物、或层叠结构。
二氟磷酸锂(LiPO2F2)通过吸附至正极上可抑制或减小正极中的电阻增加。基于磺内酰胺的化合物可在正极的表面上形成薄膜以抑制或减小由电解质与正极活性物质和负极活性物质之间接触造成的电解质的分解，并且因而，改善锂电池的高温稳定性，且因此，抑制或减小锂电池中的电阻增加。因此，LiPO2F2和基于磺内酰胺的化合物的组合在抑制或减小锂电池中的总内阻增加方面可具有协同效应。
LiPO2F2和基于磺内酰胺的化合物的组合可导致快速容量稳定性和内阻(IR)下降，即使当连续(例如基本上连续)充电和放电发生时也是如此。因此，使用LiPO2F2和基于磺内酰胺的化合物的组合的锂电池可具有在电阻增加方面的抑制或减小，并且可具有热稳定特性、改善的高温特性、和改善的功率特性。
在一些实施方案中，所述基于磺内酰胺的化合物可为由式1表示的化合物。
式1
在式1中，
A1可为CH2、氧、或NH；
A2可为取代或未取代的C1至C10亚烷基、或取代或未取代的C2至C10亚烯基；和
R可为取代或未取代的C1至C30烷基、取代或未取代的C2至C30烯基、或取代或未取代的C2至C30炔基、取代或未取代的C3至C30碳环基团、取代或未取代的C1至C10烷氧基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C3至C30环烯基、取代或未取代的C7至C20芳烷基、取代或未取代的C1至C10杂烷基、取代或未取代的C2至C30杂环基团、或取代或未取代的C1至C30杂芳基(例如C2至C30杂芳基)。
例如，所述基于磺内酰胺的化合物可包括选自由式2至6表示的化合物的至少一种。
式2
式3
式4
式5
式6
在式2至6中，n可为1至4，且m可为1至10。
例如，所述基于磺内酰胺的化合物可包括选自下列化合物的至少一种。
二氟磷酸锂(LiPO2F2)的量可为约0.01重量％至约3重量％、例如约0.1重量％至约3重量％，基于电解质的总重量。当二氟磷酸锂(LiPO2F2)的量在这些范围内时，电解质中的二氟磷酸锂(LiPO2F2)通过吸附在正极上可抑制或减小正极中的电阻增加，并且因此，改善锂电池在高温下的寿命特性。
基于磺内酰胺的化合物的量可为约0.01重量％至10重量％、例如约0.1重量％至约5重量％，基于电解质的总重量。当所述基于磺内酰胺的化合物的量在这些范围内时，电解质中的所述基于磺内酰胺的化合物可在锂电池的负极表面上形成稳定的薄膜，并且因而，改善锂电池在高温(例如60℃或更大)下的寿命特性和输出(功率产生)特性。
用于电解质中的有机溶剂可充当锂电池的电化学反应中涉及的离子的迁移介质。有机溶剂可为非水有机溶剂，例如碳酸酯溶剂、酯溶剂、醚溶剂、酮溶剂、醇溶剂、非质子溶剂、或其组合。
碳酸酯溶剂可为链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物、其氟代碳酸酯化合物、或其组合。
链状碳酸酯化合物的非限制性实例包括碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)、和其组合。环状碳酸酯化合物的非限制性实例包括碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)、和其组合。
氟代碳酸酯化合物的非限制性实例包括碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸1,2-二氟亚乙酯、碳酸1,1-二氟亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟亚乙酯、碳酸1,1,2,2-四氟亚乙酯、碳酸1-氟-2-甲基亚乙酯、碳酸1-氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,2-二氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟-2-甲基亚乙酯、碳酸三氟甲基亚乙酯、和其组合。
碳酸酯溶剂可包括环状碳酸酯化合物和链状碳酸酯化合物的组合。例如，当基于非水有机溶剂的总体积，环状碳酸酯化合物的量为至少20体积％、和在一些实施方案中约30体积％、和在一些实施方案中约40体积％时，锂电池的循环特性可显著改善。环状碳酸酯化合物的量可在约20体积％至约70体积％的范围内，基于非水有机溶剂的总体积。
碳酸酯溶剂可为如上所述的这样的链状碳酸酯和/或环状碳酸酯化合物与氟代碳酸酯化合物一起的混合物。氟代碳酸酯化合物可提高锂盐的溶解度以改善电解质的离子传导率，并且可促进在负极上薄膜的形成。在一些实施方案中，氟代碳酸酯化合物可为碳酸氟代亚乙酯(FEC)。
氟代碳酸酯化合物的量可为约1体积％至约30体积％，基于非水有机溶剂的总体积。当氟代碳酸酯化合物在该范围内时，电解质可具有适当或合适的粘度以提供其期望或合适的效果。在一些实施方案中，非水有机溶剂可进一步包括碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)连同碳酸氟代亚乙酯(FEC)。VEC的量可在约0.1体积％至约10体积％的范围内，基于非水有机溶剂的总体积。
酯溶剂的非限制性实例包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯、和甲酸甲酯。醚溶剂的非限制性实例包括二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、和四氢呋喃。酮溶剂的实例为环己酮。醇溶剂的非限制性实例包括乙醇和异丙醇。
非质子溶剂的实例包括二甲亚砜、1,2-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、硝基甲烷、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯、和磷酸三酯。
有机溶剂可单独地或以至少两种的组合使用。在后者中，至少两种有机溶剂的混合比可取决于锂电池的期望或合适的性能而合适或适当地调节。
在一些实施方案中，用于锂电池的电解质可进一步包括锂盐。
锂盐可充当锂电池中的锂离子源以实现锂电池的基本运行。锂盐可为对于锂电池使用而言可用的任何合适的锂盐。例如，锂盐可为选自如下的至少一种：LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiB10Cl10、LiPF6、CF3SO3Li、CH3SO3Li、C4F9SO3Li、(CF3SO2)2NLi、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(其中x和y为自然数)、CF3CO2Li、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、LiAlF4、氯硼酸锂、低级脂族羧酸锂、四苯基硼酸锂、和酰亚胺锂。
锂盐的浓度可在约0.1M至约5.0M、和在一些实施方案中约0.1M至约2.0M的范围内以改善锂电池的实际性能。当锂盐的浓度在这些范围内时，电解质可以适当或合适的电导率和适当或合适的粘度而具有改善的性能，并且可导致锂离子的有效迁移。
在一些实施方案中，用于锂电池的电解质可进一步包括添加剂以促进在电极表面上的稳定的固体电解质界面(SEI)或薄膜的形成，并且因此，提供改善的循环特性。
添加剂的非限制性实例包括三(三甲基硅烷基)磷酸酯(TMSPa)、二氟草酸硼酸锂(LiFOB)、碳酸亚乙烯酯(VC)、丙烷磺内酯(PS)、丁二腈(SN)、LiBF4、具有能够形成硅氧烷键的官能团(例如丙烯酰基、氨基、环氧基、甲氧基、乙氧基、或乙烯基)的硅烷化合物、和硅氮烷化合物例如六甲基二硅氮烷。这些添加剂可单独地或以其至少两种的组合使用。
添加剂的量可在约0.01重量％至约10重量％的范围内，基于非水有机溶剂的总重量。例如添加剂的量可为0.05重量％至约10重量％、在一些实施方案中约0.1重量％至约5重量％、和在一些其它实施方案中约0.5重量％至约4重量％，基于非水有机溶剂的总重量。然而，添加剂的量没有特别限制，除非添加剂显著阻碍在包括电解质的锂电池的容量保持率方面的改善。
在一些实施方案中，电解质可应用于在约2.8V至约4.6V的中等或高电压范围内运行的锂电池以改善锂电池的单元电池性能和稳定性。例如，电解质可有效地应用于在约4.3V至约4.6V的电压范围运行的高电压电池。
根据本公开内容的另一方面，锂电池包括正极、负极、以及设置在所述正极和所述负极之间的电解质。锂电池可使用本领域中可用的任何合适的方法制造。
图1为说明根据示例性实施方案的锂电池30的结构的示意图。
参照图1，根据示例性实施方案的锂电池30包括正极23、负极22、以及设置在正极23和负极22之间的隔板24。正极23、隔板24、和负极22可卷起或折叠在一起，然后装入电池壳25中。可将根据任意上述实施方案的电解质注入电池壳25中，然后电池壳25可用帽装配部件26密封，从而制造锂电池30。电池壳25可为圆柱形壳、矩形壳、或薄膜状的壳。锂电池30可为锂离子电池。
正极23可包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极活性物质层。
正极集流体可具有约3μm至约500μm的厚度。正极集流体没有特别限制，并且可为任何合适的材料，只要其具有合适的电导率而不造成所制造的电池中不合适或不合乎需要的化学变化。正极集流体的实例包括铜、不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳、用碳、镍、钛或银表面处理的铜或不锈钢、和铝-镉合金。此外，正极集流体可被加工以在其表面上具有细小的不规则性，从而增强正极集流体对正极活性物质的粘附强度，并且可以任何各种合适的形式(包括膜、片、箔、网、多孔结构体、泡沫体、和无纺物)使用。
正极活性物质层可包括正极活性物质、粘合剂、和任选地导电剂。
本领域中可用的任何合适的含锂金属氧化物可用作正极活性物质。正极活性物质可为选自锂与选自Co、Mn、Ni、和其组合的金属的复合氧化物的至少一种。例如，正极活性物质可为选自由下式表示的化合物的至少一种：LiaA1-bBbD2(其中0.90≤a≤1，和0≤b≤0.5)；LiaE1-bBbO2-cDc(其中0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，和0≤c≤0.05)；LiE2-bBbO4-cDc(其中0≤b≤0.5，和0≤c≤0.05)；LiaNi1-b-cCobBcDα(其中0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2)；LiaNi1-b-cCobBcO2-αFα(其中0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNi1-b- cCobBcO2-αF2(其中0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbBcDα(其中0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α≤2)；LiaNi1-b-cMnbBcO2-αFα(其中0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbBcO2-αF2(其中0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，和0<α<2)；LiaNibEcGdO2(其中0.90≤a≤1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，和0.001≤d≤0.1)；LiaNibCocMndGeO2(其中0.90≤a≤1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，和0.001≤e≤0.1)；LiaNiGbO2(其中0.90≤a≤1，和0.001≤b≤0.1)；LiaCoGbO2(其中0.90≤a≤1，和0.001≤b≤0.1)；LiaMnGbO2(其中0.90≤a≤1，和0.001≤b≤0.1)；LiaMn2GbO4(其中0.90≤a≤1，和0.001≤b≤0.1)；QO2；QS2；LiQS2；V2O5；LiV2O5；LiIO2；LiNiVO4；Li(3-f)J2(PO4)3(其中0≤f≤2)；Li(3-f)Fe2(PO4)3(其中0≤f≤2)；LiFePO4。
在以上式中，A选自镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、和其组合；B选自铝(Al)、镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、铬(Cr)、铁(Fe)、镁(Mg)、锶(Sr)、钒(V)、稀土元素、和其组合；D选自氧(O)、氟(F)、硫(S)、磷(P)、和其组合；E选自钴(Co)、锰(Mn)、和其组合；F选自氟(F)、硫(S)、磷(P)、和其组合；G选自铝(Al)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、镁(Mg)、镧(La)、铈(Ce)、锶(Sr)、钒(V)、和其组合；Q选自钛(Ti)、钼(Mo)、锰(Mn)、和其组合；I选自铬(Cr)、钒(V)、铁(Fe)、钪(Sc)、钇(Y)、和其组合；和J选自钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、和其组合。
在一些实施方案中，正极活性物质可为LiCoO2、LiMnxO2x(其中x＝1、2)、LiNi1- xMnxO2(其中0<x<1)、LiNi1-x-yCoxMnyO2(0≤x≤0.5、0≤y≤0.5)、或LiFePO4。
以上列出作为正极活性物质的化合物可具有表面包覆层(在下文中，“包覆层”)。替代地，或另外地，可使用没有包覆层的化合物和具有包覆层的化合物的混合物，所述化合物选自以上列出的化合物。包覆层可包括选自包覆元素的氧化物、氢氧化物、羟基氧化物、碳酸氧盐、和羟基碳酸盐的至少一种包覆元素化合物。用于包覆层的化合物可为非晶的或结晶的。用于包覆层的包覆元素可为镁(Mg)、铝(Al)、钴(Co)、钾(K)、钠(Na)、钙(Ca)、硅(Si)、钛(Ti)、钒(V)、锡(Sn)、锗(Ge)、镓(Ga)、硼(B)、砷(As)、锆(Zr)、或其混合物。包覆层可使用这些包覆元素的化合物通过没有不利地影响正极活性物质的物理性质的任何合适的方法形成。例如，包覆层可使用喷涂方法、浸渍方法、或本领域普通技术人员可用的任何其它合适的方法形成。因而，这里将不提供其进一步的描述。
粘合剂可强烈地将正极活性物质颗粒粘合在一起和将正极活性物质颗粒粘合至集流体。粘合剂的实例包括，但不限于，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、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、包括亚乙基氧的聚合物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶(“SBR”)、丙烯酸酯化的(丙烯酸类改性的)SBR、环氧树脂、和尼龙。
导电剂可用于为电极提供导电性。可使用不引起在电池中的不合适或不合乎需要的化学变化的任何合适的电子导电材料。导电剂的实例包括天然石墨、人造石墨、炭黑(例如乙炔黑和/或科琴黑)、碳纤维、和粉末或纤维形式的金属材料(包括铜、镍、铝、和银)。导电剂可包括单一的导电材料例如聚亚苯基衍生物、或至少两种导电材料的组合。
负极22可包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极活性物质层。
负极集流体可具有例如约3μm至约500μm的厚度。负极集流体没有特别限制，并且可为任何合适的材料，只要其具有合适的电导率而不造成在所制造的电池中的不合适或不合乎需要的化学变化。负极集流体的实例包括铜、不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳、用碳、镍、铝或银表面处理的铜或不锈钢、和铝-隔合金。另外，负极集流体可被加工以在其表面上具有细小的不规则性，从而增强负极集流体对负极活性物质的粘附强度，并且可以任何各种合适的形式(包括膜、片、箔、网、多孔结构体、泡沫体、和无纺物)使用。
负极活性物质层可包括负极活性物质、粘合剂、和任选地导电剂。
负极活性物质没有特别限制，并且可选自本领域中可用的任何合适的负极活性物质。负极活性物质的非限制性实例包括锂金属、锂-金属合金、过渡金属氧化物、容许锂的掺杂或去掺杂的材料、和容许锂离子的可逆嵌入和脱嵌的材料，它们可作为其至少两种的混合物或组合使用。
锂-金属合金可为锂与选自如下的金属的合金：钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)、铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、硅(Si)、锑(Sb)、铅(Pb)、铟(In)、锌(Zn)、钡(Ba)、镭(Ra)、锗(Ge)、铝(Al)、和锡(Sn)。
过渡金属氧化物的非限制性实例包括钨氧化物、钼氧化物、钛氧化物、锂钛氧化物、钒氧化物、和锂钒氧化物。
容许其中的锂的掺杂或去掺杂的材料的实例包括Si、Sn、Al、Ge、Pb、Bi、Sb、SiOx(其中0<x<2)和Si-Y合金(其中Y为碱金属、碱土金属、第11族元素、第12族元素、第13族元素、第14族元素、第15族元素、第16族元素、过渡金属、稀土元素、和其组合，除了Sn)。例如，Y可为镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)、钪(Sc)、钇(Y)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、(Rf)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、(Db)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、(Sg)、锝(Tc)、铼(Re)、(Bh)、铁(Fe)、铅(Pb)、钌(Ru)、锇(Os)、(Hs)、铑(Rh)、铱(Ir)、钯(Pd)、铂(Pt)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、锌(Zn)、镉(Cd)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、锡(Sn)、铟(In)、铊(Tl)、锗(Ge)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)、或其组合。
容许锂离子的可逆嵌入和脱嵌的材料可包括本领域中对于锂电池使用而言可用的任何合适的碳质负极活性物质。这样碳质材料的实例包括结晶碳、非晶碳、或其混合物。结晶碳的非限制性实例包括天然石墨、人造石墨、膨胀石墨、石墨烯、富勒烯烟灰、碳纳米管、和碳纤维。非晶碳的非限制性实例包括软碳(在低温下烧结的碳)、硬碳、中间相沥青碳化产物、和烧结焦炭。碳质负极活性物质可为例如球形、平坦、纤维状、管状、或粉末状的形式。
在一些实施方案中，负极活性物质可包括选自例如如下的基于硅的负极活性物质：Si、SiOx(其中0<x<2)、Si-Z合金(其中Z为碱金属、碱土金属、第13族元素、第14族元素、第15族元素、第16族元素、过渡金属、稀土元素、或其组合(除了Si))、和其组合。Z可选自Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Po、和其组合。这些基于硅的负极活性材料例如Si、SiOx、Si-Z合金等可实质上具有结晶形式(例如单晶或多晶形式)、非晶形式、或其组合。
粘合剂可强烈地将负极活性物质颗粒粘合在一起并且将负极活性物质颗粒粘合至负极集流体。粘合剂的非限制性实例包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、包括亚乙基氧的聚合物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶(SBR)、丙烯酸酯化的SBR、环氧树脂、和尼龙。
导电剂可用于为负极提供导电性。可使用不引起在电池中不合适或不合乎需要的化学变化的任何合适的电子导电材料。导电剂的实例包括碳质材料，例如天然石墨、人造石墨、炭黑(例如乙炔黑和/或科琴黑)、碳纤维等；粉末或纤维形式的基于金属的材料，例如铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)、银(Ag)等；和包括导电聚合物例如聚亚苯基衍生物的导电材料，和其混合物。
负极22和正极23可各自通过如下形成：在溶剂中混合活性物质、导电剂、和粘合剂以制备活性物质组合物，然后将所述活性物质组合物涂布在集流体上。制造电极的方法可包括本领域普通技术人员可用的任何合适的方法。因而，这里将不提供其进一步的描述。溶剂的非限制性实例包括N-甲基吡咯烷酮(“NMP”)、丙酮、和水。
负极22和正极23可通过隔板24彼此分离。隔板24可为对于锂电池使用而言可用的任何合适的隔板。例如，合适的隔板可具有低的对电解质中的离子迁移的阻力和具有高的电解质保持能力。隔板24可为单层或多层。隔板24的示例性材料包括玻璃纤维、聚酯、特氟隆、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、和其组合，其各自可为无纺物或纺织物。隔板24可具有约0.01μm至约10μm的孔径和约3μm至约100μm的厚度。
锂电池30的电解质可包括如上所述的二氟磷酸锂(LiPO2F2)、基于磺内酰胺的化合物、和有机溶剂。电解质可注入通过隔板24分离的负极22和正极23之间。
包括电解质的反应产物的负极覆盖层可在负极的表面上。电解质的反应产物可包括选自由式3和4表示的化合物的至少一种。
式3
式4
在式3和4中，n可为1至4，且m可为1至10。
包括电解质的反应产物的负极覆盖层可为在高温(例如60℃或更大)存储条件下不经历变性的固体电解质界面(SEI)层，并且即使在长时间充电和放电之后也可以改善的稳定性保持为耐久的。
在一些实施方案中，锂电池可适用于移动电话、便携式电脑、和使用或需要高电压、高功率、和高温运行条件的设备例如电动车辆。例如，锂电池还可用于与内燃机、燃料电池、超级电容器和/或类似物有关的混合动力车，和用于任何使用或需要高功率、高电压、和高温运行条件的设备例如电动自行车、电动工具和/或类似物。
在本文中描述的式中的取代基可定义如下。
如本文中使用的，术语“烷基”指完全饱和的、支化或未支化的(例如直链或线性的)烃基。
“烷基”基团的非限制性实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、新戊基、正己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、和正庚基。
烷基的至少一个氢原子可被如下代替：卤素原子、被卤素原子取代的C1-C20烷基(例如CF3、CHF2、CH2F、CCl3等)、C1-C20烷氧基、C2-C30烷氧基烷基、羟基、硝基、氰基、氨基、脒基、肼基、腙基、羧基或其盐、磺酰基、氨磺酰基、磺酸基团或其盐、磷酸基团或其盐、C1-C20烷基、C2-C30烯基、C2-C30炔基、C1-C20杂烷基、C6-C30芳基、C7-C30芳烷基、C1-C30杂芳基、C6-C30杂芳氧基、C6-C30杂芳氧基烷基、或C6-C30杂芳烷基。
如本文中使用的，术语“卤素原子”指氟、溴、氯、碘等。
如本文中使用的，术语“被卤素原子取代的C1-C20烷基”指被至少一个卤代基团(例如包括卤素原子的基团)取代的C1-C20烷基。被卤素原子取代的C1-C20烷基的非限制性实例包括单卤代烷基和包含二卤代烷基、或全卤代烷基在内的多卤代烷基。
如本文中使用的，术语“单卤代烷基”指包括一个碘、溴、氯或氟的烷基。如本文中使用的，术语“二卤代烷基”和“多卤代烷基”指包括至少两个相同或不同的卤原子的烷基。
如本文中使用的，术语“烷氧基”代表“烷基-O-”，其中烷基与如上所述的相同。烷氧基的非限制性实例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、2-丙氧基、丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、和己氧基。烷氧基的至少一个氢原子可被以上关于烷基列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的，术语“烷氧基烷基”指具有取代基的烷基，所述取代基与以上关于烷氧基列举的那些相同。烷氧基烷基的至少一个氢原子可被以上关于烷基列举的那些相同的取代基代替。如上定义的，术语“烷氧基烷基”包括取代的烷氧基烷基部分。
如本文中使用的，术语“烯基”指具有至少一个碳-碳双键的支化或未支化的烃基。烯基的非限制性实例包括乙烯基、烯丙基、丁烯基、异丙烯基、和异丁烯基。烯基中的至少一个氢原子可被以上关于烷基列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的，术语“炔基”指具有至少一个碳-碳三键的支化或未支化的烃基。“炔基”基团的非限制性实例包括乙炔基、丁炔基、异丁炔基、和异丙炔基。“炔基”基团的至少一个氢原子可被以上关于烷基列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的，单独地或与其它术语组合使用的术语“芳基”基团指包括至少一个环的芳族烃基。术语“芳基”被解释为包括具有稠合至至少一个环烷基环的芳族环的基团。“芳基”基团的非限制性实例包括苯基、萘基、和四氢萘基。“芳基”基团的至少一个氢原子可被以上关于烷基列举的那些相同的取代基代替。
术语“芳烷基”指被芳基取代的烷基。“芳烷基”基团的实例包括苄基和苯基-CH2CH2-。
如本文中使用的，术语“芳氧基”指“-O-芳基”。芳氧基的实例为苯氧基。“芳氧基”基团的至少一个氢原子可被以上关于烷基列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的，术语“杂芳基”指包括选自氮(N)、氧(O)、磷(P)、和硫(S)的至少一个杂原子的单环或双环有机基团，其中环原子的剩余部分全部为碳。杂芳基可包括例如一至五个杂原子，并且在一些实施方案中可包括五至十元环。在杂芳基中，S或N可以各种合适的氧化形式存在。
杂芳基的至少一个氢原子可被以上关于烷基列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的，术语“杂芳烷基”基团指被杂芳基取代的烷基。
如本文中使用的，术语“杂芳氧基”基团指“-O-杂芳基部分”。杂芳氧基的至少一个氢原子可被以上关于烷基列举的那些相同的取代基代替。
术语“杂芳氧基烷基”基团指被杂芳氧基取代的烷基。杂芳氧基烷基的至少一个氢原子可被以上关于烷基列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的，术语“碳环”基团指饱和或部分不饱和的非芳族单环、双环或三环烃基。单环烃基的非限制性实例包括环戊基、环戊烯基、环己基、和环己烯基。双环烃基的非限制性实例包括冰片基、十氢萘基、双环[2.1.1]己基、双环[2.2.1]庚基、双环[2.2.1]庚烯基、和双环[2.2.2]辛基。三环烃基的实例为金刚烷基。“碳环基团”的至少一个氢原子可被以上关于烷基列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的，术语“杂环基团”指包括杂原子例如N、S、P、或O的五至十元环。杂环基团的实例为吡啶基。杂环基团中的至少一个氢原子可被以上关于烷基列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的，术语“杂环氧基”指“-O-杂环”。杂环氧基的至少一个氢原子可被以上关于烷基列举的那些相同的取代基代替。
如本文中使用的，术语“磺酰基”指R”-SO2-，其中R”为氢原子、烷基、芳基、杂芳基、芳烷基、杂芳烷基、烷氧基、芳氧基、环烷基、或杂环基团。
如本文中使用的，术语“氨磺酰基”基团指代H2NS(O2)-、烷基-NHS(O2)-、(烷基)2NS(O2)-、芳基-NHS(O2)-、烷基-(芳基)-NS(O2)-、(芳基)2NS(O)2-、杂芳基-NHS(O2)-、(芳烷基)-NHS(O2)-、或(杂芳烷基)-NHS(O2)-。氨磺酰基基团的至少一个氢原子可被以上关于烷基列举的那些相同的取代基代替
如本文中使用的，术语“氨基”指具有共价地键合至至少一个碳或杂原子的氮原子的基团。氨基可指例如-NH2和取代的部分。如本文中使用的，术语“氨基”还指具有键合至至少一个另外的烷基的“烷基氨基”，和指各自具有键合至一个或两个选择的芳基的氮原子的“芳基氨基”和/或“二芳基氨基”。
如本文中使用的，术语“亚烷基”、“亚芳基”、和“亚杂芳基”基团分别指得自烷基、芳基、和杂芳基的二价基团。
现在将参照下列实施例更详细地描述本公开内容的一个或多个实施方案。然而，这些实施例仅用于说明的目的并且不意图限制本公开内容的一个或多个实施方案的范围。
实施例1
将1.5M LiPF6添加至约20:10:70的体积比的碳酸亚乙酯(EC)、碳酸乙甲酯(EMC)、和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶剂，然后向其添加1重量％的LiPO2F2和1重量％的由式2a表示的化合物以制备电解质。
式2a
为了评价电解质，如下使用所述电解质制造18650-型(18650类)圆形全单元电池。
以约90:5:5的重量比混合作为正极活性物质的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉末、碳导电剂(Super-P；Timcal Ltd.)、和作为粘合剂的聚偏氟乙烯(PVDF)，然后添加作为溶剂的N-甲基吡咯烷酮(NMP)以调节混合物的粘度，直到固含量达到约60重量％，从而制备正极浆料。将该正极浆料涂覆在具有约15μm厚度的铝箔集流体上至约40μm的厚度，在室温下干燥，然后在约120℃干燥，并且然后辊压，从而制造正极。
以约90:5:5的重量比混合作为负极活性物质的人造石墨、丁苯橡胶和羧甲基纤维素，然后添加作为溶剂的N-甲基吡咯烷酮以调节混合物的粘度，直到固含量达到约60重量％，从而制备负极浆料。将该负极浆料涂覆在具有约10μm厚度的铜箔集流体上至约40μm的厚度，在室温下干燥，然后在约120℃干燥，并且然后辊压，从而制造负极。
将聚乙烯(PE)隔板(Celgard PE 20微米隔板)和根据如上所述的实施方案的电解质与正极和负极一起使用以制造18650型(18650类)圆形全单元电池。
对比例1
以与关于如实施例1所述的相同方式制造18650型(18650类)圆形全单元电池，除了LiPO2F2和式2a的化合物均不添加至电解质以外。
对比例2
以与关于如实施例1所述的相同方式制造18650型(18650类)圆形全单元电池，除了仅将1重量％的LiPO2F2添加至电解质以外(对比例2的电解质与实施例1的电解质相同，除了对比例2的电解质不包括由式2a表示的化合物以外)。
对比例3
以与关于如实施例1所述的相同方式制造18650型(18650类)圆形全单元电池，除了仅将1重量％的由式2a表示的化合物添加至电解质以外(对比例3的电解质与实施例1的电解质相同，除了对比例3的电解质不包括LiPO2F2以外)。
对比例4
以与关于如实施例1所述的相同方式制造18650型(18650类)圆形全单元电池，除了仅将1.5重量％的由式2a表示的化合物添加至电解质以外(对比例4的电解质与实施例1的电解质相同，除了对比例4的电解质包括1.5重量％、而不是1重量％的由式2a表示的化合物，并且对比例4的电解质不包括LiPO2F2以外)。
评价实施例1：在高温(60℃)下存储后的容量恢复的评价
在约25℃下，以0.1C倍率的恒定电流将实施例1和对比例1-4的圆形全单元电池各自充电，直到所述圆形全单元电池的电压达到约4.30V(相对于Li)，然后切换至在约0.05C倍率的截止电流下的约4.30V的恒定电压模式，随后进行以约0.1C倍率的恒定电流放电至约2.8V(相对于Li)的电压(化成过程，第1次循环)。
在约25℃下，以约0.2C倍率的恒定电流将通过化成过程的第1次循环的圆形全单元电池充电，直到所述圆形全单元电池的电压达到约4.30V(相对于Li)，然后切换至在约0.05C倍率的截止电流下的约4.30V的恒定电压模式，随后进行以约0.2C倍率的恒定电流放电至约2.8V(相对于Li)的电压(化成过程，第2次循环)。
在约25℃下，以约1.0C倍率的恒定电流将通过化成过程的第2次循环的圆形全单元电池充电至约4.30V(相对于Li)的电压，然后切换至在约0.05C倍率的截止电流下的约4.30V的恒定电压模式以达到在约4.3V完全充电的100％充电状态(SOC)。
将完全充电的圆形全单元电池存储在约60℃的烘箱中10天或30天。在从烘箱中取出后，以约0.1C的电流将圆形全单元电池各自放电至约2.8V的电压。
在存储10天或30天之后测量容量保持率的结果示于表1中。
关于存储时间的在高温下存储之后的容量保持率由方程1定义。
方程1
容量保持率＝[在存储10天或30天之后的放电容量/在高温下存储之前的初始放电容量]×100
表1
参照表1，与不包括添加剂的对比例1的18650型(18650类)圆形全单元电池和包括所述添加剂的仅一种的对比例2-4的18650型(18650类)圆形全单元电池相比，发现实施例1的18650型(18650类)圆形全单元电池在容量方面具有类似或更小的改变。
评价实施例2：在高温(60℃)下存储后的直流内阻(DC-IR)的评价
根据下列方法，在60℃-烘箱中存储之前和在60℃-烘箱中存储约30天之后，在室温(约25℃)下测量实施例1和对比例1-4的18650型(18650类)圆形全单元电池的直流内阻(DC-IR)。
在第1次循环中，以约0.5C的电流将各单元电池充电至对应于50％SOC的电压，在约0.02C截止，然后容许静置约10分钟，
以约0.5C的恒定电流放电约30秒，静置约30秒，以约0.5C的恒定电流充电30秒，且静置约10分钟，
以约1.0C的恒定电流放电约30秒，静置约30秒，以约0.5C的恒定电流充电约1分钟，且静置约10分钟，
以约2.0C的恒定电流放电约30秒，静置约30秒，以约0.5C的恒定电流充电约2分钟，且静置约10分钟，和
以约3.0C的恒定电流放电约30秒，静置约30秒，以约0.5C的恒定电流充电约2分钟，且静置约10分钟。
将对于各C-倍率下30秒的电压降低的平均值定义为直流内阻值。
在存储之前(初始阶段)和在存储10天和30天之后测量的18650型(18650类)圆形全单元电池的DC-IR示于图2和表2中。使用方程2计算关于存储时间的在高温下存储之后的18650型(18650类)圆形全单元电池的电阻增加率。计算的电阻增加率示于表2中。
方程2
电阻增加率＝[(在高温下存储后的DC-IR-在高温下存储之前的初始DC-IR)/在高温下存储之前的初始DC-IR]×100
表2
参照图2和表2，与不包括添加剂的对比例1的18650型(18650类)圆形全单元电池和包括所述添加剂的仅一种的对比例2-4的18650型(18650类)圆形全单元电池相比，发现实施例1的18650型(18650类)圆形全单元电池具有降低的在高温存储之后的DC-IR增加率。
如在上述评价实施例中所示，发现根据本公开内容的实施方案的电解质改善锂电池的高温(例如60℃或更大)稳定性。
如上所述，根据一个或多个实施方案，根据任意上述实施方案的电解质可减小在高温(例如60℃或更大)下的锂电池的内阻增加率，并且因而改善锂电池的寿命特性。
在本说明书的上下文中，将理解，当一个元件或层被称为“在”另外的元件或层“上”时，其可直接在所述另外的元件或层上，或可存在一个或多个中间元件或层。此外，还将理解，当一个元件或层被称为“在”两个元件或层“之间”时，其可为在所述两个元件或层之间的唯一元件或层，或还可存在一个或多个中间元件或层。
本文中使用的术语仅用于描述具体实施方案的目的且不意图为本公开内容的限制。如本文中使用的，单数形式“一个(种)(a，an)”和“该(所述)”也意图包括复数形式，除非上下文清楚地另外说明。将进一步理解，术语“包括”、“包含”、“含有”和“含”，当用在本说明书中时，表明存在所述的特征、整体、行为、操作、元件和/或组分，但是不排除存在或增加一个或多个另外的特征、整体、行为、操作、元件、组分、和/或其集合。
如本文中使用的，使用术语“基本上”、“约”和类似术语作为近似的术语而不是作为程度的术语使用，并且意图说明由本领域普通技术人员将认识到的在测量或计算值方面的固有偏差。此外，当描述本公开内容的实施方案时的“可”的使用是指“本公开内容的一个或多个实施方案”。如本文中使用的，术语“使用”可被认为与术语“采用”是同义的。而且，术语“示例性”意指实例或例证。
应理解，本文中描述的示例性实施方案应仅在描述的意义上考虑且不用于限制的目的。在各示例性实施方案中的特征或方面的描述应典型地被认为可用于其它示例性实施方案中的其它类似特征或方面。
尽管已经参照附图描述了一个或多个示例性实施方案，但本领域普通技术人员将理解，在不背离如由所附权利要求和其等同物限定的本公开内容的精神和范围的情况下可在其中进行形式和细节方面的多种改变。

Claims (12)

1.电解质，其包括：
二氟磷酸锂(LiPO2F2)；
基于磺内酰胺的化合物；和
有机溶剂。
2.权利要求1的电解质，其中所述基于磺内酰胺的化合物是由式1表示的化合物：
式1
其中，在式1中，
A1为CH2、氧、或NH；
A2为取代或未取代的C1至C10亚烷基、或取代或未取代的C2至C10亚烯基；和
R为取代或未取代的C1至C30烷基、取代或未取代的C2至C30烯基、或取代或未取代的C2至C30炔基、取代或未取代的C3至C30碳环基团、取代或未取代的C1至C10烷氧基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C3至C30环烯基、取代或未取代的C7至C20芳烷基、取代或未取代的C1至C10杂烷基、取代或未取代的C2至C30杂环基团、或取代或未取代的C1至C30杂芳基。
3.权利要求1的电解质，其中所述基于磺内酰胺的化合物包括选自由式2至6表示的化合物的至少一种：
式2
式3
式4
式5
式6
其中，在式2至6中，n选自1至4，且m选自1至10。
4.权利要求1的电解质，其中所述基于磺内酰胺的化合物包括选自下列的化合物的至少一种：
5.权利要求1的电解质，其中二氟磷酸锂的量为约0.01重量％至约5重量％，基于电解质的总重量。
6.权利要求1的电解质，其中所述基于磺内酰胺的化合物的量为约0.01重量％至10重量％，基于电解质的总重量。
7.权利要求1的电解质，其中所述有机溶剂包括选自如下的至少一种：碳酸酯溶剂、酯溶剂、醚溶剂、酮溶剂、醇溶剂、和非质子溶剂。
8.权利要求1的电解质，其进一步包括锂盐。
9.锂电池，其包括；
正极；
负极；以及
在所述正极和所述负极之间的选自权利要求1-8任一项的电解质和所述电解质的反应产物的至少一种。
10.权利要求9的锂电池，其中所述电解质的反应产物包括选自由式3和4表示的化合物的至少一种：
式3
式4
其中，在式3和4中，n为1至4，且m为1至10。
11.权利要求9的锂电池，其中锂电池具有在约2.8V至约4.6V的范围内的运行电压。
12.二次电池，其包括权利要求1-8任一项的电解质。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109867269A (zh) * 2017-12-01 2019-06-11 东莞东阳光科研发有限公司 一种二氟磷酸锂的制备方法
CN110707358A (zh) * 2018-07-09 2020-01-17 中国科学院福建物质结构研究所 一种高电压型锂离子电池用电解液
CN112467207A (zh) * 2019-09-09 2021-03-09 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电解液及包含该电解液的锂金属电池
CN112531212A (zh) * 2020-12-09 2021-03-19 远景动力技术(江苏)有限公司 兼顾高温特性与低阻抗的非水电解液、其应用及锂离子电池

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018047456A1 (ja) * 2016-09-12 2018-03-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 リチウム電池
KR102242252B1 (ko) 2017-11-13 2021-04-21 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 비수전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102301670B1 (ko) 2018-01-30 2021-09-14 주식회사 엘지에너지솔루션 고온 저장 특성이 향상된 리튬 이차전지
WO2019151724A1 (ko) * 2018-01-30 2019-08-08 주식회사 엘지화학 고온 저장 특성이 향상된 리튬 이차전지
CN110350244B (zh) * 2018-04-05 2022-10-11 三星Sdi株式会社 用于可再充电的锂电池的电解质和包括其的可再充电的锂电池
KR102260832B1 (ko) * 2018-04-05 2021-06-07 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
CN109860516B (zh) * 2018-12-20 2022-01-28 合肥国轩高科动力能源有限公司 锂电池电极材料表面sei膜的制备方法及含膜电极材料
KR102549975B1 (ko) * 2019-11-20 2023-06-30 제이투에이치바이오텍 (주) 이차 전지용 수성 전해액
US12107224B2 (en) * 2019-11-27 2024-10-01 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Electrolyte for lithium-ion battery, lithium-ion battery, battery module, battery pack, and apparatus
CN113054252B (zh) * 2019-12-27 2022-08-30 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种电解液及锂离子电池
CN113353910A (zh) * 2021-07-13 2021-09-07 河北津宏化工有限公司 一种二氟磷酸锂的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007172990A (ja) * 2005-12-21 2007-07-05 Sony Corp 電解質および電池
CN103022558A (zh) * 2011-09-22 2013-04-03 三星电子株式会社 用于锂二次电池的电解质及包括其的锂二次电池
EP2618418A1 (en) * 2010-09-16 2013-07-24 Mitsubishi Chemical Corporation Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102297569B1 (ko) * 2005-10-20 2021-09-02 미쯔비시 케미컬 주식회사 리튬 2 차 전지 및 그것에 사용하는 비수계 전해액
KR20100014725A (ko) 2007-04-05 2010-02-10 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 이차 전지용 비수계 전해액 및 그것을 사용한 비수계 전해액 이차 전지
JP2008269979A (ja) 2007-04-20 2008-11-06 Mitsubishi Chemicals Corp 二次電池用非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池
EP2202828B1 (en) * 2007-09-04 2013-12-11 Mitsubishi Chemical Corporation Lithium transition metal-type compound powder, method for manufacturing the same and lithium secondary battery positive electrode and lithium secondary battery using the same
JP5446183B2 (ja) 2007-09-12 2014-03-19 三菱化学株式会社 二次電池用非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池
JP2011049153A (ja) 2009-07-28 2011-03-10 Mitsubishi Chemicals Corp 非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池
SG11201506261PA (en) 2013-02-12 2015-09-29 Showa Denko Kk Nonaqueous electrolyte solution for secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007172990A (ja) * 2005-12-21 2007-07-05 Sony Corp 電解質および電池
EP2618418A1 (en) * 2010-09-16 2013-07-24 Mitsubishi Chemical Corporation Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery
CN103022558A (zh) * 2011-09-22 2013-04-03 三星电子株式会社 用于锂二次电池的电解质及包括其的锂二次电池

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109867269A (zh) * 2017-12-01 2019-06-11 东莞东阳光科研发有限公司 一种二氟磷酸锂的制备方法
CN109867269B (zh) * 2017-12-01 2022-07-08 东莞东阳光科研发有限公司 一种二氟磷酸锂的制备方法
CN110707358A (zh) * 2018-07-09 2020-01-17 中国科学院福建物质结构研究所 一种高电压型锂离子电池用电解液
CN112467207A (zh) * 2019-09-09 2021-03-09 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电解液及包含该电解液的锂金属电池
WO2021047405A1 (zh) * 2019-09-09 2021-03-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电解液及包含该电解液的锂金属电池、电池模块、电池包和装置
US11888115B2 (en) 2019-09-09 2024-01-30 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Electrolytic solution and lithium metal battery containing the same, battery module, battery pack, and device
CN112531212A (zh) * 2020-12-09 2021-03-19 远景动力技术(江苏)有限公司 兼顾高温特性与低阻抗的非水电解液、其应用及锂离子电池

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Publication number Publication date
US10615454B2 (en) 2020-04-07
KR102472905B1 (ko) 2022-12-01
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KR20170028677A (ko) 2017-03-14
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