CN113646942B - 化合物及包含该化合物的锂二次电池电解质和锂二次电池 - Google Patents
化合物及包含该化合物的锂二次电池电解质和锂二次电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113646942B CN113646942B CN201980094656.5A CN201980094656A CN113646942B CN 113646942 B CN113646942 B CN 113646942B CN 201980094656 A CN201980094656 A CN 201980094656A CN 113646942 B CN113646942 B CN 113646942B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- secondary battery
- lithium secondary
- electrolyte
- lithium
- compound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 87
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 87
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 79
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 60
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229910052698 phosphorus Chemical group 0.000 claims description 24
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical group [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000011574 phosphorus Chemical group 0.000 claims description 22
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 21
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 21
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 14
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 11
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 10
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical group [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical group C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical group [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 4
- 239000011591 potassium Chemical group 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011734 sodium Chemical group 0.000 claims description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 claims 3
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 96
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 36
- -1 nickel metal hydride Chemical class 0.000 description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 25
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 15
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 13
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 13
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 12
- 238000001095 inductively coupled plasma mass spectrometry Methods 0.000 description 12
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 11
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 11
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 10
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 10
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 10
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 10
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 9
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 8
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 7
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical class O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 5
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 4
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 3
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000003431 oxalo group Chemical group 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 125000000026 trimethylsilyl group Chemical group [H]C([H])([H])[Si]([*])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 3
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DETXZQGDWUJKMO-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxymethanesulfonic acid Chemical compound OCS(O)(=O)=O DETXZQGDWUJKMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018699 LixCo1-yMy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018707 LixCo1−yMy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017206 LixMn1-yMy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017203 LixMn1−yMy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910016210 LixNi1-y-zCoyMz Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910016254 LixNi1-y-zMnyMz Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910014218 LixNi1-yMy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910014350 LixNi1−yMy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910014281 LixNi1−y−zCoyMz Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910014290 LixNi1−y−zMnyMz Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N boron trifluoride Chemical compound FB(F)F WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- BBKHVPHVEASSRH-UHFFFAOYSA-N difluorophosphoryl bis(trimethylsilyl) phosphate Chemical compound P(=O)(OP(=O)(O[Si](C)(C)C)O[Si](C)(C)C)(F)F BBKHVPHVEASSRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 239000001177 diphosphate Substances 0.000 description 2
- 235000011180 diphosphates Nutrition 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 2
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 239000013110 organic ligand Substances 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910010088 LiAlO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001559 LiC4F9SO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000552 LiCF3SO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013385 LiN(SO2C2F5)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013406 LiN(SO2CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013426 LiN(SO2F)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013436 LiN(SO3CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012258 LiPO Inorganic materials 0.000 description 1
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 1
- 229910015214 LixMn2-yMy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015349 LixMn2O4-z Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015310 LixMn2O4−z Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015277 LixMn2−yMy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014210 LixNi1-yCoyO2-z Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014331 LixNi1−yCoyO2−z Inorganic materials 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- AOGHAURCQNRFEM-UHFFFAOYSA-N bis(trimethylsilyl) methanedisulfonate Chemical compound C[Si](C)(C)OS(=O)(=O)CS(=O)(=O)O[Si](C)(C)C AOGHAURCQNRFEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JDZAIGYGOBAGGF-UHFFFAOYSA-N bis(trimethylsilyloxy)phosphoryl bis(trimethylsilyl) phosphate Chemical compound C[Si](C)(C)OP(=O)(O[Si](C)(C)C)OP(=O)(O[Si](C)(C)C)O[Si](C)(C)C JDZAIGYGOBAGGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 239000006231 channel black Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 125000001995 cyclobutyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])(*)C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001511 cyclopentyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001559 cyclopropyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C1([H])* 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- LANCTRRJXQFVPH-UHFFFAOYSA-L dilithium;methanedisulfonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]S(=O)(=O)CS([O-])(=O)=O LANCTRRJXQFVPH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- JSJFLHPWPFCJTN-UHFFFAOYSA-N dimethyl phosphono phosphate Chemical compound COP(=O)(OC)OP(O)(O)=O JSJFLHPWPFCJTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IUNMPGNGSSIWFP-UHFFFAOYSA-N dimethylaminopropylamine Chemical compound CN(C)CCCN IUNMPGNGSSIWFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J diphosphate(4-) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N diphosphoric acid Chemical compound OP(O)(=O)OP(O)(O)=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000003631 expected effect Effects 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920003063 hydroxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229940031574 hydroxymethyl cellulose Drugs 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001972 isopentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910001547 lithium hexafluoroantimonate(V) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001540 lithium hexafluoroarsenate(V) Inorganic materials 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001537 lithium tetrachloroaluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IGILRSKEFZLPKG-UHFFFAOYSA-M lithium;difluorophosphinate Chemical compound [Li+].[O-]P(F)(F)=O IGILRSKEFZLPKG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011302 mesophase pitch Substances 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000011325 microbead Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001971 neopentyl group Chemical group [H]C([*])([H])C(C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000002560 nitrile group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920000120 polyethyl acrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920002717 polyvinylpyridine Polymers 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001384 propylene homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- YIKQLNRXIWIZFA-UHFFFAOYSA-N silyl dihydrogen phosphate Chemical class OP(O)(=O)O[SiH3] YIKQLNRXIWIZFA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GKQAJHRXRWQREX-UHFFFAOYSA-N silyloxyboronic acid Chemical class OB(O)O[SiH3] GKQAJHRXRWQREX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006234 thermal black Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- QUBMWJKTLKIJNN-UHFFFAOYSA-B tin(4+);tetraphosphate Chemical compound [Sn+4].[Sn+4].[Sn+4].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QUBMWJKTLKIJNN-UHFFFAOYSA-B 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/52—Removing gases inside the secondary cell, e.g. by absorption
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明提供一种由式1表示的化合物、一种包含所述化合物的用于锂二次电池的电解质和一种包括所述电解质的锂二次电池。
Description
技术领域
本申请要求2019年3月28日提交的韩国专利申请号10-2019-0036233和2019年9月6日提交的韩国专利申请号10-2019-0110984的优先权益,它们的全部内容以引用的方式并入本文。
本发明涉及一种新型化合物、一种包含所述化合物的用于锂二次电池的电解质和一种包括所述电解质的锂二次电池。
背景技术
随着电子设备的小型化和轻量化的实现以及便携式电子装置的普遍使用,对作为其电源的具有高能量密度的二次电池的研究已经积极展开。
二次电池的示例可以包括镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍氢电池和锂二次电池。其中,对每单位重量具有高能量密度并能够快速充电的锂二次电池的研究一直在增加。
一般来说,锂离子二次电池是通过使用能够使锂离子嵌入和脱嵌的材料作为正极和负极,以及在正极与负极之间的空间填充非水电解质来制造的。由于当锂离子嵌入正极和负极并从正极和负极脱嵌时发生了氧化反应和还原反应,因此产生了电能。
同时,为了提高锂二次电池的容量,内阻应该是低的。然而,就电池的安全性而言,内阻越大,优势越大。锂二次电池的容量和安全性与非水电解质的特性密切相关,非水电解质由溶质(诸如电解质盐)和非水有机溶剂构成。
韩国专利特开公开号2018-0036340涉及用于锂二次电池的电解质和包括电解质的锂二次电池,并且公开了关于用于锂二次电池的电解质的内容,所述电解质包含:非水有机溶剂、锂盐和包含由式1表示的化合物的添加剂。
韩国专利特开公开号2013-0003649涉及用于锂二次电池的电解质溶液添加剂以及包含它的非水电解质溶液和锂二次电池,并且公开了关于用于锂二次电池的非水电解质溶液添加剂的内容,所述添加剂包括由式1表示的双齿烷氧基膦化合物。
然而,因为低分子物质在合成期间被汽化,导致产量下降和成本增加,所以难以对用于锂二次电池电解质的传统化合物进行处理。除这些问题外,还有氧化稳定性劣化,使得电池的可靠性降低并且电池的输出减少的问题。
同时,韩国专利特许公开号2018-0038038涉及非水电解质溶液和使用它的非水电解质电池,并且具体公开了关于非水电解质溶液的内容,所述溶液包含非水溶剂和溶于非水溶剂中的电解质,非水电解质溶液包含:(I)由通式(1-Cis)表示的二氟离子络合物(1-Cis);和(II)选自由以下组成的组中的至少一种化合物:环状磺酸酯、具有不饱和键的环状磺酸酯、环状硫酸酯、环状二磺酸酯、链状二磺酸酯、环状二磺酸酐、含腈基团的化合物、甲硅烷基磷酸酯衍生物和甲硅烷基硼酸酯衍生物。
然而,在现有技术文献的情况下,锂盐的溶解度有限制,并且最低未占分子轨道(LUMO)水平有点低,导致了伴有锂盐在负极被分解的副反应的问题。此外,由于电解质溶液使用有机配体,所以出现了一些其中生成CO2气体的问题。
因此,需要开发出使电池表现出高输出特征的用于锂二次电池的电解质。
现有技术文献
专利文献
(专利文献1)韩国专利特许公开号2018-0036340(2018年4月9日公开)
(专利文献2)韩国专利特许公开号2013-0003649(2013年1月9日公开)
(专利文献3)韩国专利特许公开号2018-0038038(2018年4月13日公开)
发明内容
本发明将要解决的问题
本发明的目的是提供:一种新颖的化合物,当将所述化合物应用于用于锂二次电池的电解质之后,其使电池表现出高输出特征,并且即使在高温下储存之后也使电池展示足够的性能,同时可通过抑制挥发性物质的生成来抑制电池厚度的增加;和一种包含所述化合物的用于锂二次电池的电解质。
此外,本发明的另一个目的是提供一种包括所述电解质的锂二次电池,其具有高输出特征,即使在室温下在高C-rate下也表现出大的充放电容量并且即使在高温下储存之后也可能表现出足够的性能。
用于解决问题的手段
为了实现上文目的,根据本发明的一个方面,提供了一种由以下式1表示的化合物:
[式1]
在式1中,
X1和X2各自独立地为-O-、-S-或-NR'-,
R'为可含有杂原子或卤素原子的直链、支链或环状的C1至C10烃基,
X3和X4各自独立地为碳、磷或硫,
然而,X3和X4中的至少一个为磷或硫,
A为硼或磷,
R各自独立地为:氢;卤素原子;可含有卤素原子的直链、支链或环状的C1至C10烃基;OR';或OSiR'3;
L为:未取代或被卤素原子取代的C1烃基;或氧;
M为锂、钠、钾或铵(NR"4),
R"各自独立地为:氢;或可含有杂原子或卤素原子的直链、支链或环状的C1至C10烃基,
a和a'各自独立地为0至2的整数,
b和b'各自独立地为0至2的整数,
c为0至4的整数,
d为0至3的整数,
e为1至3的整数,并且
然而,b-a和b'-a'为0或更大的整数。
此外,本发明提供了一种用于锂二次电池的电解质,其包含上文所述的化合物。
另外,本发明提供了一种锂二次电池,其包括上文所述的用于锂二次电池的电解质。
有益效果
根据本发明,有如下优势。根据本发明的化合物具有优异的溶解性,并且当应用于用于锂二次电池的电解质时,可以赋予优异的可靠性。
此外,根据本发明的用于锂二次电池的电解质使电池表现出高输出特征,并且即使在高温下储存之后也显示出足够的性能,同时有可能通过抑制挥发性物质的生成来抑制电池厚度的增加。
另外,包括根据本发明的用于锂二次电池的电解质的锂二次电池具有高输出特征,并且即使在室温下在高C-rate下也表现出大的充放电容量,同时即使在高温下储存之后也可能表现出足够的性能,并抑制电池厚度的增加。
具体实施方式
在下文中,将更详细地描述本发明。
在本发明中,当使用构件位于另一构件“上”的解释性短语时,这不仅包括构件与另一构件直接接触的情况,还包括另一构件插置在两个构件之间的情况。
在本发明中,只要不作特别解释,当使用部分“包括”部件的解释性短语时,这意指该部分可以还包括该部件但不排除其他部件。
化合物
本发明的一个方面涉及一种由以下式1表示的化合物:
[式1]
在式1中,
X1和X2各自独立地为-O-、-S-或-NR'-,
R'为可含有杂原子或卤素原子的直链、支链或环状的C1至C10烃基,
X3和X4各自独立地为碳、磷或硫,
然而,X3和X4中的至少一个为磷或硫,
A为硼或磷,
R各自独立地为:氢;卤素原子;可含有卤素原子的直链、支链或环状的C1至C10烃基;OR';或OSiR'3;
L为:未取代或被卤素原子取代的C1烃基;或氧;
M为锂、钠、钾或铵(NR"4),
R"各自独立地为:氢;或可含有杂原子或卤素原子的直链、支链或环状的C1至C10烃基,
a和a'各自独立地为0至2的整数,
b和b'各自独立地为0至2的整数,
c为0至4的整数,
d为0至3的整数,
e为1至3的整数,并且
然而,b-a和b'-a'为0或更大的整数。
如本文所用,“杂原子”是指O、N或S作为异类元素。
如本文所用,“卤素原子”是指F、Cl、Br或I。
如本文所用,“烃基”可指直链或支链脂族烃基和环状脂族烃基。
直链或支链脂族烃基可包括:直链脂族烃基,如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基和辛基等;支链脂肪族烃基,如异丙基、异丁基、异戊基、新戊基和2-乙基己基等。脂族烃基的碳原子数为1至6,优选地1至5,并且更优选地1至4。
环形(环状)脂族烃基可以是单环或多环的。环状脂族烃基可以包括环丙基、环丁基、环戊基和环己基等。环状脂族烃基的碳原子数为3至8,并且优选地3至6。
根据本发明的化合物具有优异的溶解性的优势。
当将由根据本发明的式1表示的具有高极性的含无机配体的锂盐化合物用作用于锂二次电池的电解质的添加剂时,有以下优势,即化合物可通过氧化反应而容易地吸附到电极表面以形成稳定的膜,从而赋予低电阻和高输出,并且减少有机材料的挥发所带来的问题。由于这一点,优势在于包括所述化合物的电池可以在室温下表现出优异的寿命特征和高温稳定性。
在本发明的一个实施方案中,由式1表示的化合物可进一步如下定义:
在式1中,当X3或X4为碳时,a可为0或1,a'可为0或1,b可为1或2,并且b'可为1或2,
当X3或X4为磷时,a可为0或1,a'可为0或1,b可为1或2,并且b'可为1或2,
当X3或X4为硫时,a可为0至2的整数,a'可为0至2的整数,b可为0至2的整数,并且b'可为0至2的整数,
当A为硼时,c可为0或2,
当A为磷时,c可为0、2或4;
当L为碳时,d可为0至3的整数,并且
当L为氧时,d可为0或1。
例如,由式1表示的化合物可由X3或X4以及A和L的组合来表示。
在本发明的另一个实施方案中,由式1表示的化合物可由以下式2至13中任何一个表示。
[式2]
[式3]
[式4]
[式5]
[式6]
[式7]
[式8]
[式9]
[式10]
[式11]
[式12]
[式13]
当根据本发明的化合物为由式2至13表示的化合物中的任何一种时,其可具有更优异的溶解性,因此是优选的。
特别地,当将由式2至13表示的化合物中的任何一种用作用于锂二次电池的电解质时,优势在于在改善电池输出的同时抑制了挥发性气体的生成。
由式1表示的化合物可以通过例如以下方式合成:将LiPF6或LiBF4溶解于碳酸酯溶剂中,然后慢慢添加配体,将三甲基甲硅烷基以多达必要当量引入其中,接着通过将温度增加至40至80℃来进行12小时至24小时的反应。
因为根据本发明的化合物为无机配体,所以当应用其作为用于锂二次电池的电解质时,优势在于有可能使电池的输出最大,同时抑制在现有的有机配体的氧化过程中的CO2气体生成。
用于锂二次电池的电解质
本发明的另一个方面涉及一种用于锂二次电池的电解质,其包含上文所述的化合物。
具体地,本发明的另一个方面涉及一种用于锂二次电池的电解质,其包含由以下式1表示的化合物:
[式1]
在式1中,
X1和X2各自独立地为-O-、-S-或-NR'-,
R'为可含有杂原子或卤素原子的直链、支链或环状的C1至C10烃基,
X3和X4各自独立地为碳、磷或硫,
然而,X3和X4中的至少一个为磷或硫,
A为硼或磷,
R各自独立地为:氢;卤素原子;可含有卤素原子的直链、支链或环状的C1至C10烃基;OR';或OSiR'3;
L为:未取代或被卤素原子取代的C1烃基;或氧;
M为锂、钠、钾或铵(NR"4),
R"各自独立地为:氢;或可含有杂原子或卤素原子的直链、支链或环状的C1至C10烃基,
a和a'各自独立地为0至2的整数,
b和b'各自独立地为0至2的整数,
c为0至4的整数,
d为0至3的整数,
e为1至3的整数,并且
然而,b-a和b'-a'为0或更大的整数。
因为根据本发明的用于锂二次电池的电解质包含上文所述的化合物,所以有以下优势,即化合物可通过氧化反应容易地吸附到电极表面以形成稳定的膜,从而赋予低电阻和高输出,并且减少有机材料的挥发所带来的问题。
在本发明的另一个实施方案中,基于100重量份的用于锂二次电池的整体电解质,化合物的包含量可为0.01至10重量份。
在本发明的另一个实施方案中,基于100重量份的用于锂二次电池的整体电解质,化合物的包含量可为0.1至5.0重量份,并且具体地0.2至5重量份。
当化合物包含在上述范围内时,低电阻和高输出的效果被最大化,因此是优选的。
在本发明的另一个实施方案中,用于锂二次电池的电解质可还包含选自由锂盐和有机溶剂的组中的至少一种。
锂盐用作电池中的锂离子来源,以实现锂电池的基本运行。锂盐的浓度可为0.5至1.5M,但不限于此。然而,当锂盐的浓度在上述范围内时,可以降低电解质的电传导率,以抑制电解质性能劣化的现象,并且可以增加电解质的粘度,以抑制锂离子的迁移率下降的现象。简而言之,当锂盐的浓度在上述范围内时,有以下优势,即电解质具有优异的电传导率和优异的性能,同时电解质的粘度适合于确保锂离子的优异的迁移率。然而,锂盐的浓度不受上述范围的限制,并且有可能通过适当地加减浓度来使用。
例如,锂盐可使用选自由以下组成的组的一种锂盐:LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(SO2F)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO3CF3)2、LiC4F9SO3、LiAlO4、LiAlCl4、LiCl和LiI或其两种或更多种的混合物,但不限于此。然而,在这种情况下,锂离子的流动性非常优异,并且电传导率是优异的,使得电解质具有优异的性能。
有机溶剂可包括选自由高介电常数溶剂和低沸点溶剂组成的组的至少一种溶剂。
具体地,高介电常数溶剂不受特别限制,只要它是本领域中常用的即可,并且例如,可以使用环状碳酸酯如氟化碳酸亚乙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、1-氟化碳酸亚乙酯、γ-丁内酯和/或其混合物等。
低沸点溶剂可以使用例如链式碳酸酯(如碳酸二甲酯、碳酸乙甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯等)、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、脂肪酸酯衍生物和/或其混合物,但不限于此。
可以包含有机溶剂作为平衡剂,以便满足100重量份的用于锂二次电池的整体电解质。在这种情况下,上文所述的锂盐和化合物具有优异的预期效果,因此是优选的。
根据本发明的用于锂二次电池的电解质可还包含其他添加剂。具体地,根据本发明的用于锂二次电池的电解质可还包含除式1所表示的化合物以外的添加剂。
简而言之,根据本发明的由式1表示的化合物可作为添加剂用于在用于锂二次电池的电解质的正极上形成膜。
其他添加剂可以是例如选自由以下组成的组中的至少一种:氟碳酸酯、碳酸亚乙烯酯、草酰基四氟磷酸酯锂盐、双(草酰基)二氟磷酸酯锂盐、三草酰基磷酸酯锂盐和LiPO2F2的至少一种。
当还包含其他添加剂时,优势在于由式1表示的化合物的效果被进一步最大化。
基于100重量份的用于锂二次电池的整体电解质添加剂,其他添加剂的包含量可为0.5至10重量份,并且具体地1至3重量份。在这种情况下,可靠性如室温下的寿命特征和锂二次电池的高温稳定性都增加,因此是优选的。
根据本发明的锂二次电池的电解液可具体为非水电解质,并且本发明的化合物可具体地用作用于非水电解质的添加剂。
具体地,根据本发明的用于锂二次电池的电解质使电池表现出高输出特征,即使在室温下在高倍率(高C-rate)下也具有大的充放电容量,并且即使在高温下储存之后也显示出足够的性能,同时有可能通过抑制挥发性物质的生成来抑制电池厚度的增加。
锂二次电池
本发明的另一方面涉及一种锂二次电池,其包括上文所述的用于锂二次电池的电解质。
通过将根据本发明的用于锂二次电池的电解质注入包括正极、负极和插置在正极与负极之间的分隔体的电极结构中来将其制造成锂离子二次电池。形成电极结构的正极、负极和分隔体可以使用所有的物质,只要它们在锂二次电池的制造中是普遍使用的即可。
通过将正极活性材料浆液和负极活性材料浆液施加到相应电极集电体来制备正极和负极。
作为正极活性材料,可以使用本领域已知的能够使锂离子嵌入和脱嵌的正极活性材料,而不受其特别限制,并且例如,优选使用选自钴、锰、镍以及一种或多种锂复合氧化物中的至少一种。作为其代表性实例,优选使用下文所述的含锂化合物。
LixMn1-yMyA2 (1)
LixMn1-yMyO2-zXz (2)
LixMn2O4-zXz (3)
LixMn2-yMyM'zA4 (4)
LixCo1-yMyA2 (5)
LixCo1-yMyO2-zXz (6)
LixNi1-yMyA2 (7)
LixNi1-yMyO2-zXz (8)
LixNi1-yCoyO2-zXz (9)
LixNi1-y-zCoyMzAα (10)
LixNi1-y-zCoyMzO2-αXα (11)
LixNi1-y-zMnyMzAα (12)
LixNi1-y-zMnyMzO2-αXα (13)
在式中,x、y、z和α的范围可分别为0.9≤x≤1.1、0≤y≤0.5、0≤z≤0.5和0≤α≤2,M和M'彼此相同或不同,并且可选自由Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、Sn、V、Ge、Ga、B、As、Zr、Mn、Cr、Fe、Sr、V和稀土元素组成的组,A选自由O、F、S和P组成的组,并且X选自由F、S和P组成的组。
作为负极活性材料,可以使用本领域已知的能够使锂离子嵌入和脱嵌的负极活性材料,而不受其特别限制,并且作为这种负极活性材料,可以使用碳基材料(如结晶碳、无定形碳、碳复合物、碳纤维等)、金属锂和锂合金等。例如,无定形碳可以包括硬碳、焦炭、在1500℃或更低温度下煅烧的中间相炭微球(MCMB)、中间相沥青基碳纤维(MPCF)等。结晶碳可以包括石墨基碳,并且具体地天然石墨、石墨焦炭、石墨MCMB、石墨MPCF等。
碳基材料优选为d002晶面间距为3.35至并且通过X射线衍射所测量的雏晶大小(Lc)为20nm或更大的材料。作为锂合金,可以使用锂和铝、锌、铋、镉、锑、硅、铅、锡、镓或铟的合金。
正极活性材料和负极活性材料可分别与粘合剂和溶剂混合以制备正极活性材料浆液和负极活性材料浆液。
粘合剂为以下材料,其发挥将活性材料形成为浆液、将活性材料相互粘附、与集电体粘附以及对活性材料的膨胀和收缩起缓冲作用的作用,并且可以包括例如聚偏二氟乙烯、聚六氟丙烯-聚偏二氟乙烯共聚物(P(VdF/HFP))、聚(乙酸乙烯酯)、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、烷基化聚环氧乙烷、聚乙烯醚、聚(甲基)甲基丙烯酸酯、聚(丙烯酸乙酯)、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯基吡啶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶等。基于100重量份的整体电极活性材料,粘合剂的含量为0.1至30重量份,并且优选地1至10重量份。如果粘合剂的含量太小,则电极活性材料与集电体之间的粘合力不足。如果粘合剂的含量太大,则粘合力改良,但电极活性材料的含量的减少与所增加的含量一样多,从而在实现具有高容量的电池方面是不利的。
作为活性材料浆液的溶剂,通常可以使用非水溶剂或水性溶剂。作为非水溶剂,例如可以使用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N,N-二甲基氨基丙胺、环氧乙烷、四氢呋喃等,并且作为水溶剂,可以使用水、异丙醇等,但不限于此。
必要时,电极活性材料浆液可还包含导电材料、增稠剂等。
导电材料是用于改良电子电导率的材料,并且可以使用选自由石墨基导电材料、炭黑基导电材料和金属基或金属化合物基导电材料组成的组的至少一种。石墨基导电材料的实例包括人造石墨、天然石墨等,碳黑基导电材料的实例包括乙炔黑、科琴黑、超导电乙炔黑(denka black)、热裂炭黑、槽法碳黑等,并且金属基或金属化合物基导电材料的实例包括过钙钛矿材料,如锡、氧化锡、磷酸锡(SnPO4)、氧化钛、钛酸钾、LaSrCoO3和LaSrMnO3等。但不限于上述所列的导电材料。
基于100重量份的整体电极活性材料,导电材料的含量优选为0.1至10重量份。如果导电材料的含量低于0.1重量份,则电化学特性可能劣化,并且如果其超过10重量份,则单位重量的能量密度可能下降。
增稠剂没有特别限制,只要它能发挥控制活性材料浆液粘度的作用即可,但例如可以使用羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等。
将如上所述制备的正极和负极活性材料浆液被应用于电极集电体以制备正极和负极。在这种情况下,可将铝或铝合金用作正极集电体,并且可将铜或铜合金用作负极集电体。正极集电体和负极集电体的类型可以包括箔、膜、片、冲压件、多孔体、泡沫等。
将制备的正极和负极制造成具有分隔体插置在两者之间的电极结构,然后将其安置在电池盒中,接着在其中注入电解质以制造锂二次电池。作为分隔体,可单独使用以下物质或通过层压以下物质来使用:通常用作分隔体的常规多孔聚合物膜,例如聚烯烃聚合物如乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物和乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物。替代地,也可以使用传统的多孔非织造织物,例如,由具有高熔点的玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维或类似材料制成的非织造织物,但不限于此。
本发明的锂二次电池的外部形状没有特别的限制,但可以呈使用罐子的圆柱形、方形、袋形或硬币形来制造。
由于根据本发明的锂二次电池包括用于锂二次电池的电解质,所述电解质包括由式1表示的化合物,所以优势在于可以表现出高输出特征,并且即使在高温下储存之后也可以显示足够的性能,同时有可能通过抑制挥发性物质的生成来抑制电池厚度的增加。
在下文中,将描述实施例,以更具体地理解本发明。然而,对于本领域的技术人员将显而易见,可以如所附权利要求书所定义,对此类实施例进行各种修改和变更,并且本发明的范围当然不限于以下实施例。提供此类实施例是为了向具有相关技术的普通知识和技能的人完整地描述本发明。此外,除非上下文另外指示,否则指示以下“%”和“部分”是基于重量的。
合成实施例1
将1当量六氟磷酸锂(LiPF6)溶解于碳酸二甲酯溶剂中,然后缓慢滴加2当量二甲基双(三甲基甲硅烷基)超二磷酸酯,接着在45℃的条件下进行24小时的反应。反应完成后,用蒸馏设备除去溶剂,并通过真空干燥除去残留的挥发物质,以合成出由式2表示的化合物。
[式2]
合成的化合物表现出1H NMR DMSOδ3.8ppm,P-NMR DMSOδ-20.4ppm,δ-145.7ppm,F-NMR DMSOδ71ppm和ICP-MS Li:P比1:4.8(计算值1:5)。
合成实施例2
将1当量六氟磷酸锂(LiPF6)溶解于碳酸二甲酯溶剂中,然后缓慢滴加2当量双(四甲基甲硅烷基)焦磷酸酯,接着在45℃的条件下进行24小时的反应。反应完成后,用蒸馏设备除去溶剂,并通过真空干燥除去残留的挥发物质,以合成出由式3表示的化合物。
[式3]
合成的化合物表现出1H NMR丙酮δ0.8ppm,P-NMR丙酮δ-30.4ppm,δ-144.3ppm,F-NMR丙酮δ72ppm,以及ICP-MS Li:P:Si比1:4.7:4.6(计算值1:5:5)。
合成实施例3
将1当量六氟磷酸锂(LiPF6)溶解于碳酸二甲酯溶剂中,然后缓慢滴加2当量二氟(三甲基甲硅烷基)焦磷酸酯,接着在45℃的条件下进行24小时的反应。反应完成后,用蒸馏设备除去溶剂,并通过真空干燥除去残留的挥发物质,以合成出由式4表示的化合物。
[式4]
合成的化合物表现出P-NMR DMSOδ-35.5ppm,δ-14.7ppm,F-NMR DMSOδ-71ppm和ICP-MS Li:P比1:4.6(计算值1:5)。
合成实施例4
将1当量六氟磷酸锂(LiPF6)溶解于碳酸二甲酯溶剂中,然后缓慢滴加2当量三甲基甲硅烷基乙氧基三甲基甲硅烷基氧基膦甲酸酯,接着在45℃的条件下进行24小时的反应。反应完成后,用蒸馏设备除去溶剂,并通过真空干燥除去残留的挥发物质,以合成出由式5表示的化合物。
[式5]
合成的化合物表现出1H NMR DMSOδ3.1δ1.4ppm,P-NMR DMSOδ-30.1ppm,δ-149.2ppm,F-NMR DMSOδ-72ppm和ICP-MS Li:P比1:1.9(计算值1:2)。
合成实施例5
将1当量四氟硼酸锂(LiBF4)溶解于碳酸二甲酯溶剂中,然后缓慢滴加2当量二甲基双(三甲基甲硅烷基)超二磷酸酯,接着在45℃的条件下进行24小时的反应。反应完成后,用蒸馏设备除去溶剂,并通过真空干燥除去残留的挥发物质,以合成出由式6表示的化合物。
[式6]
合成的化合物表现出1H NMR DMSOδ1.8ppm,P-NMR DMSOδ-28.8ppm,B-NMR DMSOδ2.8ppm,F-NMR DMSOδ-61ppm和ICP-MS Li:P:B比1:1.8:0.92(计算值1:2:1)。
合成实施例6
将1当量六氟磷酸锂(LiPF6)溶解在碳酸二甲酯溶剂中,然后添加2当量羟基甲磺酸,接着将温度降至0℃。然后,缓慢滴加3当量四氯硅烷,并且在45℃的条件下进行24小时的反应。反应完成后,通过蒸馏设备除去溶剂,并通过真空干燥除去残留的挥发物质,以合成出由式7表示的化合物。
[式7]
合成的化合物表现出1H NMR DMSOδ2.2ppm,P-NMR DMSOδ-149.6ppm,F-NMR DMSOδ-74ppm和ICP-MS Li:P:S比1:0.98:2.96(计算1:1:2)。
合成实施例7
将1当量六氟磷酸锂(LiPF6)溶解在碳酸二甲酯溶剂中,然后添加2当量二甲基二磷酸,接着将温度降至0℃。缓慢滴加3当量四氯硅烷,并且在45℃的条件下进行24小时的反应。反应完成后,通过蒸馏设备除去溶剂,并通过真空干燥除去残留的挥发物质,以合成出由式8表示的化合物。
[式8]
合成的化合物表现出1H NMR DMSOδ2.8ppm,P-NMR DMSOδ-28.2ppm,δ-148.8ppm,F-NMR DMSOδ-72ppm和ICP-MS Li:P比1:4.7(计算值1:5)。
合成实施例8
将1当量六氟磷酸锂(LiPF6)溶解于碳酸二甲酯溶剂中,然后缓慢滴加2当量双(三甲基甲硅烷基)甲烷二磺酸酯,接着在45℃的条件下进行24小时的反应。反应完成后,用蒸馏设备除去溶剂,并通过真空干燥除去残留的挥发物质,以合成出由式9表示的化合物。
[式9]
合成的化合物表现出1H NMR DMSOδ5.3ppm,P-NMR DMSOδ-33.4ppm,δ-150.2ppm,F-NMR DMSOδ-60ppm和ICP-MS Li:P:S比1:0.9:3.9(计算值1:1:4)。
合成实施例9
将1当量三氟化硼(BF3)溶于碳酸二甲酯溶剂中,缓慢滴加1当量亚甲基二磺酸锂,然后在45℃的条件下进行24小时的反应。通过减压过滤回收固体,用20g碳酸甲乙酯(EMC)洗涤,并进一步在40℃下减压干燥3小时。反应完成后,用蒸馏设备除去溶剂,并通过真空干燥除去残留的挥发物质,以合成出由式10表示的化合物。
[式10]
合成的化合物表现出1H NMR DMSOδ0.8ppm,B-NMR DMSOδ1.6ppm,F-NMR DMSOδ-62ppm和ICP-MS Li:B:S比1:0.9:1.9(计算1:1:2)。
合成实施例10
将1当量六氟磷酸锂(LiPF6)溶解于碳酸二甲酯溶剂中,然后缓慢滴加2当量双(三甲基甲硅烷基)二氟二磷酸酯,接着在45℃的条件下进行24小时的反应。反应完成后,用蒸馏设备除去溶剂,并通过真空干燥除去残留的挥发物质,以合成出由式11表示的化合物。
[式11]
合成的化合物表现出P-NMR DMSOδ-33.4ppm,δ-149.2ppm,F-NMR DMSOδ-72ppm和ICP-MS Li:P:Si比1:2.8(计算值1:3)。
合成实施例11
将1当量四氟硼酸锂(LiBF4)溶解于碳酸二甲酯溶剂中,然后缓慢滴加2当量四(三甲基甲硅烷基)二磷酸酯,接着在45℃的条件下进行24小时的反应。反应完成后,用蒸馏设备除去溶剂,并通过真空干燥除去残留的挥发物质,以合成出由式12表示的化合物。
[式12]
合成的化合物表现出1H NMR DMSOδ0.8ppm,P-NMR DMSOδ-25.6ppm ppm,B-NMRDMSOδ2.7ppm和ICP-MS Li:B:P:Si比1:0.9:3.8:3.6(计算值1:1:4:4)。
合成实施例12
将1当量四氟硼酸锂(LiBF4)溶解于碳酸二甲酯溶剂中,然后缓慢滴加2当量双(三甲基甲硅烷基)二氟二磷酸酯,接着在45℃的条件下进行24小时的反应。反应完成后,用蒸馏设备除去溶剂,并通过真空干燥除去残留的挥发物质,以合成出由式13表示的化合物。
[式13]
合成的化合物表现出P-NMR DMSOδ-33.4ppm,F-NMR DMSOδ-72ppm,B-NMR DMSOδ3.2ppm和ICP-MS Li:B:P比1:0.96:3.8(计算1:1:4)。
实施例1
(1)正极和负极的制备
将97.3重量份LiCoO2作为正极活性材料、1.4重量份聚偏二氟乙烯作为粘合剂和1.3重量份科琴黑作为导电材料混合,然后分散于N-甲基吡咯烷酮中,以制备正极活性材料浆液。将制备的正极活性材料浆液涂覆到铝箔,干燥,然后轧制,以制备正极。
此外,将98重量份石墨作为负极活性材料、1重量份聚偏二氟乙烯作为粘合剂和1重量份科琴黑作为导电材料混合,然后分散于N-甲基吡咯烷酮中,以制备负极活性材料层组合物。将制备的负极活性材料层组合物涂覆到铜箔,干燥,然后轧制,以制备负极。
(2)用于锂二次电池的电解质的制备
通过将0.95M LiPF6添加至碳酸亚乙酯(EC):碳酸二乙酯(DEC):丙酸乙酯(EP)的体积比为40:40:20的混合溶液中来制备非水混合溶液。
基于10 0重量份的总非水混合溶液,向其中添加3.0重量份的由下文式2表示的化合物,以制备用于锂二次电池的电解质。
[式2]
(3)锂二次电池的制造
使用根据上述(1)制备的正极和负极以及根据上述(2)制备的电解质,制造锂二次电池。
实施例2至12
根据如实施例1所述的相同程序制造锂二次电池,除了分别添加由下文式3至13表示的化合物,而不是由式2表示的化合物。
[式3]
[式4]
[式5]
[式6]
/>
[式7]
[式8]
[式9]
[式10]
[式11]
[式12]
[式13]
比较实施例1
(1)正极和负极的制备
根据如实施例1中描述的相同程序制备正极和负极。
(2)电解质的制备
通过将0.95M LiPF6添加至碳酸亚乙酯(EC):碳酸二乙酯(DEC):丙酸乙酯(EP)的体积比为40:40:20的混合溶液中来制备非水混合溶液。
(3)锂二次电池的制造
使用根据上述(1)制备的正极和负极以及根据上述(2)制备的电解质,制造锂二次电池。
比较实施例2
根据如实施例1所述的相同程序制造锂二次电池,除了使用三草酰基磷酸锂,而不是由式2表示的化合物。
比较实施例3
根据如实施例1所述的相同程序制造锂电二次池,除了使用双(草酰基)二氟磷酸锂盐(LiFOB(LiB(C2O4)2),而不是由式2表示的化合物。
实验实施例
将根据实施例和比较实施例制备的二次电池在25℃下以0.2C的电流密度进行恒定电流充电,直到电压达到4.2V,然后以0.2C的电流密度进行恒定电流放电,直到电压达到2.5V。然后,将二次电池以0.5C的电流密度进行恒定电流充电,直到电压达到4.2V,然后在维持4.2V的同时进行恒定电压充电,直到电流密度达到0.05C。然后,将二次电池以0.5C的电流密度进行恒定电流放电,直到放电时的电压达到2.5V(形成步骤)。
(1)室温下的寿命特征
将经历了形成步骤的二次电池在25℃下以1.0C的电流密度进行恒定电流充电,直到电压达到4.2V,并在维持4.2V的同时以恒定电压充电,直到电流密度达到0.05C。然后,将以1.0C的恒定电流放电直至在放电期间电压达到2.5V的循环重复300次。
每个二次电池在第300次循环的容量保留率(%)由以下公式1计算,并且其结果示于下表1。
[等式1]
容量保留率[%]=[在第300次循环时的放电容量/第1次循环时的放电容量]×100
(2)高温稳定性
将经历了形成步骤的二次电池在25℃下以1.0C的电流密度进行恒定电流充电,直到电压达到4.2V,并在维持4.2V的同时以恒定电压充电,直到电流密度达到0.05C。然后,当将充电的二次电池储存在60℃时,每24小时使用万用表测量电压,以测量充电状态电池在高温下的剩余电压,以确定高温电压储存稳定性。
每个二次电池在第15天测量的电压保留率(%)由以下公式2计算,并且其结果示于下表1。
[等式2]
电压保留率[%]=[在第15天的开路电压/初始开路电压]×100
(3)厚度增加率
将根据实施例和比较实施例制备的锂二次电池以1C的电流密度进行恒定电流充电,直到电压达到4.45V。充电后,测量厚度,并在60℃下储存28天时测量厚度变化率(%)。每个二次电池在第28天测量时的厚度变化率由以下公式3计算,并且其结果示于下表1。
[等式3]
厚度增加率[%]=[第28天二次电池的厚度/二次电池的初始厚度]×100
(4)内阻增加率
测量了根据实施例和比较实施例制备的锂二次电池的内阻。内阻测量是通过调整到电池容量的50%(SOC=50%),然后使0.5A、1A、2A、3A和5A电流流动来进行的,并且测量了10秒后的电池电压。测量的电流和电压被近似地为直线,并且内阻由斜率获得。评估了电阻增加率,其代表了在以上述相同的方式反复充电和放电时,内阻增加的速度。
通过在充/放电循环测试中,将第1次循环的内阻设定为初始内阻R1(Ω),并且将第300次循环的内阻设定为循环后的内阻R300(Ω),使用下面的公式4计算电阻增加率,并且其结果示于下表1。
[等式4]
电阻增加率Rma(%)=(R300-R1)/R1×100
[表1]
参考表1,可以看出,在包含根据本发明的化合物的用于锂二次电池的电解质作为添加剂注入的实施例中,厚度增加率和电阻增加率都很小,同时具有优异的室温下的寿命特征和高温稳定性。
Claims (8)
1.一种由以下式1表示的化合物:
[式1]
在式1中,
X1和X2各自独立地为-O-、-S-或-NR'-,
R'为可含有杂原子或卤素原子的直链、支链或环状的C1至C10烃基,
当X3和X4各自独立地为碳或磷时,a和a'各自独立地为0至2的整数,
当X3为硫,X4为碳或磷时,a为2且a'为0,并且
当X4为硫,X3为碳或磷时,a为0且a'为2,
然而,X3和X4中的至少一个为磷或硫,
A为硼或磷,
R各自独立地为:氢;卤素原子;可含有卤素原子的直链、支链或环状的C1至C10烃基;OR';或OSiR'3;
L为:未取代或被卤素原子取代的C1烃基;或氧;
M为锂、钠、钾或铵(NR"4),
R"各自独立地为:氢;或可含有杂原子或卤素原子的直链、支链或环状的C1至C10烃基,
b和b'各自独立地为0至2的整数,
c为0至4的整数,
d为0至3的整数,
e为1至3的整数,并且
然而,b-a和b'-a'为0或更大的整数。
2.根据权利要求1所述的化合物,其中所述由式1表示的化合物进一步定义如下:
在式1中,当X3和X4各自独立地为碳或磷时,a为0或1,a'为0或1,b为1或2,并且b'为1或2,
当A为硼时,c为0或2,
当A为磷时,c为0、2或4;
当L为碳时,d为0至3的整数,并且
当L为氧时,d为0或1。
3.根据权利要求2所述的化合物,其中所述由公式1表示的化合物由以下式2至式8及式11至式13中的任何一个表示:
[式2]
[式3]
[式4]
[式5]
[式6]
[式7]
[式8]
[式11]
[式12]
[式13]
4.一种用于锂二次电池的电解质,其包含根据权利要求1至3中任一项所述的化合物。
5.根据权利要求4所述的用于锂二次电池的电解质,其中基于100重量份的用于锂二次电池的整体电解质,所述化合物的包含量为0.01至10重量份。
6.根据权利要求5所述的用于锂二次电池的电解质,其中基于100重量份的用于锂二次电池的整体电解质,所述化合物的包含量为0.1至5.0重量份。
7.根据权利要求4所述的用于锂二次电池的电解质,其还包含选自由锂盐和有机溶剂组成的组中的至少一种。
8.一种锂二次电池,其包括根据权利要求4所述的用于锂二次电池的电解质。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20190036233 | 2019-03-28 | ||
KR10-2019-0036233 | 2019-03-28 | ||
KR10-2019-0110984 | 2019-09-06 | ||
KR1020190110984A KR102539887B1 (ko) | 2019-03-28 | 2019-09-06 | 화합물, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 전해질 및 리튬 이차전지 |
PCT/KR2019/016725 WO2020197035A1 (ko) | 2019-03-28 | 2019-11-29 | 화합물, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 전해질 및 리튬 이차전지 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113646942A CN113646942A (zh) | 2021-11-12 |
CN113646942B true CN113646942B (zh) | 2024-05-24 |
Family
ID=72884648
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201980094656.5A Active CN113646942B (zh) | 2019-03-28 | 2019-11-29 | 化合物及包含该化合物的锂二次电池电解质和锂二次电池 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3930069A4 (zh) |
KR (1) | KR102539887B1 (zh) |
CN (1) | CN113646942B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102255398B1 (ko) * | 2019-09-04 | 2021-05-24 | 동우 화인켐 주식회사 | 리튬 이차전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
CN114388872B (zh) * | 2021-11-25 | 2023-05-16 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种柔性锂-二氧化碳软包电池及其制作方法 |
CN114566712B (zh) * | 2022-03-03 | 2023-07-28 | 湖北亿纬动力有限公司 | 含有二氟磷酸锂的高电压锂离子电池电解液及其制备方法和锂离子电池 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014194870A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-09 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | ホウ素含有スルホン酸エステル化合物、非水電解液用添加剤、非水電解液、及び、蓄電デバイス |
KR20160002314A (ko) * | 2014-06-30 | 2016-01-07 | 솔브레인 주식회사 | 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
JP2016184463A (ja) * | 2015-03-25 | 2016-10-20 | 三菱化学株式会社 | 非水系電解液、非水系電解液二次電池および非水系電解液用添加剤 |
JP2016186910A (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-27 | 旭化成株式会社 | 電解液及びリチウムイオン二次電池 |
CN106471000A (zh) * | 2014-07-02 | 2017-03-01 | 中央硝子株式会社 | 离子性络合物、非水电解液电池用电解液、非水电解液电池及离子性络合物的合成法 |
JP2017069146A (ja) * | 2015-10-02 | 2017-04-06 | 旭化成株式会社 | 化合物、添加剤、電解液及びリチウムイオン二次電池 |
CN108615942A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-10-02 | 惠州市大道新材料科技有限公司 | 含(氟代)亚甲基二磺酸锂盐及其制备方法和在非水电解液中的应用 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101297172B1 (ko) | 2011-06-30 | 2013-08-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬이차전지용 전해액 첨가제, 이를 포함하는 비수성 전해액 및 리튬이차전지 |
US10424794B2 (en) * | 2014-07-02 | 2019-09-24 | Central Glass Co., Ltd. | Ionic complex, electrolyte for nonaqueous electrolyte battery, nonaqueous electrolyte battery and ionic complex synthesis method |
JP6098684B2 (ja) | 2015-08-12 | 2017-03-22 | セントラル硝子株式会社 | 非水電解液二次電池用電解液及びそれを用いた非水電解液二次電池 |
KR102163999B1 (ko) | 2016-09-30 | 2020-10-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 리튬 이차 전지 |
JP2021057100A (ja) * | 2018-01-24 | 2021-04-08 | セントラル硝子株式会社 | 非水電解液電池用電解液、及びこれを用いた非水電解液電池 |
KR102452329B1 (ko) * | 2019-01-17 | 2022-10-11 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 리튬 이차전지용 비수전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
US20220131192A1 (en) * | 2019-01-17 | 2022-04-28 | Lg Energy Solution, Ltd. | Non-Aqueous Electrolyte Solution For Lithium Secondary Battery And Lithium Secondary Battery Including The Same |
KR20220052082A (ko) * | 2020-10-20 | 2022-04-27 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 리튬 이차전지용 비수전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
-
2019
- 2019-09-06 KR KR1020190110984A patent/KR102539887B1/ko active IP Right Grant
- 2019-11-29 CN CN201980094656.5A patent/CN113646942B/zh active Active
- 2019-11-29 EP EP19921749.8A patent/EP3930069A4/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014194870A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-09 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | ホウ素含有スルホン酸エステル化合物、非水電解液用添加剤、非水電解液、及び、蓄電デバイス |
KR20160002314A (ko) * | 2014-06-30 | 2016-01-07 | 솔브레인 주식회사 | 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
CN106471000A (zh) * | 2014-07-02 | 2017-03-01 | 中央硝子株式会社 | 离子性络合物、非水电解液电池用电解液、非水电解液电池及离子性络合物的合成法 |
JP2016184463A (ja) * | 2015-03-25 | 2016-10-20 | 三菱化学株式会社 | 非水系電解液、非水系電解液二次電池および非水系電解液用添加剤 |
JP2016186910A (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-27 | 旭化成株式会社 | 電解液及びリチウムイオン二次電池 |
JP2017069146A (ja) * | 2015-10-02 | 2017-04-06 | 旭化成株式会社 | 化合物、添加剤、電解液及びリチウムイオン二次電池 |
CN108615942A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-10-02 | 惠州市大道新材料科技有限公司 | 含(氟代)亚甲基二磺酸锂盐及其制备方法和在非水电解液中的应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102539887B1 (ko) | 2023-06-08 |
EP3930069A1 (en) | 2021-12-29 |
EP3930069A4 (en) | 2022-11-23 |
CN113646942A (zh) | 2021-11-12 |
KR20200114989A (ko) | 2020-10-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108428940B (zh) | 用于锂二次电池的电解液和包括其的锂二次电池 | |
KR102094263B1 (ko) | 리튬 이차전지 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
KR102460957B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
CN113646942B (zh) | 化合物及包含该化合物的锂二次电池电解质和锂二次电池 | |
KR20200104772A (ko) | 화합물, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 전해액 및 리튬 이차전지 | |
EP2928005B1 (en) | Electrolyte for long cycle life secondary battery and secondary battery containing the same | |
KR100984134B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
KR20080061692A (ko) | 트리메틸실릴 포스파이트를 포함하는 리튬 2차전지용비수성 전해액 및 이를 포함하는 리튬 2차전지 | |
KR20200104650A (ko) | 화합물, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 전해질 및 리튬 이차전지 | |
KR20200041135A (ko) | 리튬 이차전지 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
KR20200105242A (ko) | 화합물, 이를 포함하는 이차전지용 전해액 및 이차전지 | |
JP7289367B2 (ja) | 化合物、それを含むリチウム二次電池用電解質およびリチウム二次電池 | |
CN110797573B (zh) | 锂二次电池 | |
KR101625848B1 (ko) | 이차전지 전해액 및 이를 함유하는 이차전지 | |
CN109904520B (zh) | 非水电解液及二次电池 | |
KR20200105233A (ko) | 화합물, 이를 포함하는 이차전지용 전해액 및 이차전지 | |
KR101638001B1 (ko) | 이차전지 전해액 및 이를 함유하는 이차전지 | |
US20230352738A1 (en) | Non-Aqueous Electrolyte Solution for Lithium Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Including the Same | |
US11757135B2 (en) | Electrolytic solution for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same | |
KR102663158B1 (ko) | 안전성이 향상된 리튬 이차전지 | |
EP4283735A1 (en) | Electrolyte for lithium battery and lithium battery comprising same | |
EP4210146A2 (en) | Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery including the same | |
KR20090010372A (ko) | 리튬이차전지용 비수성 전해액 및 상기 전해액을 사용한리튬이차전지 | |
CN117121257A (zh) | 锂二次电池用非水性电解质溶液及包含其的锂二次电池 | |
KR20230069427A (ko) | 고온 안전성이 향상된 리튬 이차전지 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |