專利名稱：用于鋰二次電池的電解質(zhì)和包括其的鋰二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實施方式涉及能夠改善鋰二次電池的安全性和可靠性的用于鋰二次電池的電解質(zhì)以及包括所述電解質(zhì)的鋰二次電池。
背景技術(shù)：
使用通過將選自LiPF6、LiBF4、LiB0B、LiF0B、LiTFSI、LiBETI等的一種或多種鋰鹽溶解在由環(huán)狀酯例如EC、PC、BC、GBL、GVL等與鏈狀酯例如DMC、EMC、DEC、DPC、乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯、己酸酯等組成的混合溶劑中制備的混合溶液作為用于鋰二次電池的電解質(zhì)。然而，這些種類的有機溶劑可導(dǎo)致燃燒，并且它們對于安全性是有缺點的。為了降低危險，已經(jīng)研究了通過另外將基于氟的化合物或磷化合物例如磷酸酯、磷腈等的阻燃添加劑與現(xiàn)有電解質(zhì)混合而增強阻燃性的方法。然而，難以將基于磷酸酯的材料實際應(yīng)用于電解質(zhì)，因為基于磷酸酯的材料使離子電導(dǎo)率惡化并且容易在負極中進行還原。因此，已經(jīng)研究了例如氟烷基碳酸酯、氟烷基酯和氟烷基醚的材料作為代替基于磷酸酯的材料的替代材料。在所述材料中，氟烷基碳酸酯和氟烷基酯在阻燃性方面是優(yōu)異的。然而，氟烷基碳酸酯和氟烷基酯在負極中具有高的副反應(yīng)并且削弱界面性質(zhì)。因此，難以以足以向電解質(zhì)施加阻燃性質(zhì)的量使用氟烷基碳酸酯和氟烷基酯。相反，由于氟烷基醚在負極中具有相對低的還原斷裂，使得其能夠改善電池安全性而不使電池性能有大的惡化。然而，雖然該電解質(zhì)應(yīng)以相對于電解質(zhì)的總體積的50體積％或更多的過多的量使用，使得氟烷基醚用于顯示阻燃性，但是在此情況下，由于粘度的增加和離子電導(dǎo)率的降低，電池性能惡化。此外，在此情況下，存在以下限制在高倍率放電期間的放電容量和在常溫下的循環(huán)壽命期間的容量降低。

發(fā)明內(nèi)容
本實施方式的一個方面提供能夠改善安全性和可靠性而甚至不使鋰二次電池性能惡化的用于鋰二次電池的阻燃電解質(zhì)、以及包括所述電解質(zhì)的鋰二次電池。本實施方式的另一方面提供用于鋰二次電池的電解質(zhì)，其包括非水有機溶劑、鋰鹽、氟烷基醚和磷腈阻燃材料、以及包括至少一種酯的溶劑。所述氟烷基醚可為由以下化學(xué)式I表示的化合物[化學(xué)式I]Rf1-O-Rf2其中Rf1和Rf2獨立地為具有2個或更多個碳原子的氟烷基，并且所述氟烷基具有 50 100%的氟化比率。所述磷腈可為由以下化學(xué)式2表示的化合物[化學(xué)式2]
權(quán)利要求
1.用于鋰二次電池的電解質(zhì)，包括非水有機溶劑；鋰鹽；氟烷基醚；磷腈；和包括至少一種酯的溶劑。
2.權(quán)利要求I的電解質(zhì)，其中所述氟烷基醚化合物由以下化學(xué)式I表示=Rf1-O-Rf2 其中Rf1和Rf2獨立地為具有2個或更多個碳原子的氟烷基，其中所述氟烷基具有50% 100%的氟化比率。
3.權(quán)利要求I的電解質(zhì)，其中所述磷腈由以下化學(xué)式2表示
4.權(quán)利要求I的電解質(zhì)，其中所述包括至少一種酯的溶劑由以下化學(xué)式3表示
5.權(quán)利要求4的電解質(zhì)，其中R1和R2各自獨立地選自烷基、烯基和炔基。
6.權(quán)利要求I的電解質(zhì)，其中所述包括至少一種酯的溶劑包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、戊酸甲酯、或者其混合物。
7.權(quán)利要求I的電解質(zhì)，其中所述氟烷基醚為相對于所述電解質(zhì)的總體積的10體積％ 40體積％，所述磷腈為相對于所述電解質(zhì)的總體積的3體積％ 10體積％，和所述包括至少一種酯的溶劑為相對于所述電解質(zhì)的總體積的20體積％ 70體積％。
8.權(quán)利要求I的電解質(zhì)，其中所述氟烷基醚和所述磷腈一起為相對于所述電解質(zhì)的總體積的13體積％ 50體積％。
9.權(quán)利要求I的電解質(zhì)，其中所述氟烷基醚對所述磷腈化合物和所述包括至少一種酯的溶劑之和的比率為O. 15 I I. 5 I。
10.權(quán)利要求I的電解質(zhì)，其中所述非水有機溶劑包括由以下化學(xué)式4表示的基于氟的溶劑rf1-o-c(=0)-o-r其中Rf1為具有2 4個碳原子的氟烷基，和R為CH3或C2H5。
11.鋰二次電池,包括容器；電極組件；帽組件；和權(quán)利要求1-10任一項的電解質(zhì)。
全文摘要
本公開內(nèi)容涉及能夠改善鋰二次電池的安全性和可靠性的用于鋰二次電池的電解質(zhì)、以及包括所述電解質(zhì)的鋰二次電池。本實施方式的用于鋰二次電池的電解質(zhì)包括非水有機溶劑、鋰鹽、氟烷基醚和磷腈阻燃材料、以及包括至少一種酯的溶劑。
文檔編號H01M10/0525GK102593511SQ201110434439
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者樸伸英, 李镕范, 波拉.李, 金善永 申請人:三星Sdi株式會社