專(zhuān)利名稱(chēng)：可再充電鋰電池的制作方法
可再充電鋰電池技術(shù)領(lǐng)域
公開(kāi)了可再充電鋰電池。
背景技術(shù)：
可再充電鋰電池為將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。可再充電鋰電池已廣泛用作便攜式電子設(shè)備如移動(dòng)電話(huà)、MP3播放器等的電源。特別地，包括凝膠電解質(zhì)的聚合物電池可容易地制造成具有如具有各種形狀的便攜式電子設(shè)備所需要的各種形狀。這樣，聚合物電池已日益增加地用于便攜式電子設(shè)備。在聚合物電池中正在研究各種性能改善如容量、循環(huán)壽命、高溫特性等。特別地，已使用新的各種材料制備聚合物電池中包括的凝膠電解質(zhì)以改善性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式的方面涉及具有改善的容量和循環(huán)壽命特性以及降低的膨脹的可再充電鋰電池。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，可再充電鋰電池包括:包括負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極、包括正極活性物質(zhì)的正極、以及包括LiPO2F2和基于磺內(nèi)酯的(磺內(nèi)酯類(lèi))化合物的電解質(zhì)。所述電解質(zhì)可包括0.01-15重量％的LiPO2F2,基于所述電解質(zhì)的總重量。在一些實(shí)施方式中，所述電解質(zhì)可包括1-10重量％的LiPO2F2,基于所述電解質(zhì)的總重量。所述電解質(zhì)可包括0.5-10重量％的所述基于磺內(nèi)酯的化合物，基于所述電解質(zhì)的總重量。在一些實(shí)施方式中，所述電解質(zhì)可包括0.5-3重量％的所述基于磺內(nèi)酯的化合物，基于所述電解質(zhì)的總重量。所述基于磺內(nèi)酯的化合物可選自1，3-丙烯磺內(nèi)酯、1，3-丙烷磺內(nèi)酯、或其組合。所述正極可具有3.6-4.0g/cm3的活性物質(zhì)密度(有效質(zhì)量密度，active massdensity)。所述正極活性物質(zhì)可包括鋰鈷氧化物。所述電解質(zhì)可為凝膠電解質(zhì)。所述凝膠電解質(zhì)可包括聚合物。在聚合前，所述電解質(zhì)可具有在25°C下大于或等于4cp的粘度。在一些實(shí)施方式中，在聚合前，所述電解質(zhì)可具有在25°C下7-16cp的粘度。所述電解質(zhì)可進(jìn)一步包括非水有機(jī)溶劑和鋰鹽。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，電解質(zhì)包括LiPO2F2和基于磺內(nèi)酯的(磺內(nèi)酯類(lèi))化合物。所述電解質(zhì)可包括0.01-15重量％的LiPO2F2,基于所述電解質(zhì)的總重量。所述電解質(zhì)可包括0.5-10重量％的所述基于磺內(nèi)酯的化合物，基于所述電解質(zhì)的總重量。所述基于磺內(nèi)酯的化合物可選自I，3-丙烯磺內(nèi)酯、I，3-丙烷磺內(nèi)酯、或其組合。所述電解質(zhì)可為凝膠電解質(zhì)。所述凝膠電解質(zhì)可包括聚合物。在聚合前，所述電解質(zhì)可具有在25°C下大于或等于4cp的粘度。


圖1是根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施方式的可再充電鋰電池的示意性橫截面圖。
具體實(shí)施例方式下文中將詳細(xì)描述示例性實(shí)施方式。但是，這些實(shí)施方式是示例性的，且本公開(kāi)內(nèi)容不限于此。根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施方式的可再充電鋰電池包括:包括負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極、包括正極活性物質(zhì)的正極、以及包括LiPO2F2和基于磺內(nèi)酯的化合物的電解質(zhì)。圖1是顯示可再充電鋰電池的結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。參考圖1，可再充電鋰電池100包括負(fù)極112，正極114，介于負(fù)極112和正極114之間的隔板113，浸潰負(fù)極112、正極114和隔板113的電解質(zhì)(未不出)，電池殼120,和密封電池殼120的密封部件140。可再充電鋰電池100通過(guò)如下制造:順序?qū)盈B負(fù)極112、和隔板113、及正極114，將它們螺旋卷繞，將螺旋卷繞的產(chǎn)物容納在電池殼120中，和用密封部件140密封電池殼120。所述電解質(zhì)包括LiPO2F2和基于磺內(nèi)酯的化合物(例如，同時(shí)包括兩種材料)。包括兩種材料可改善電池的循環(huán)壽命特性，且進(jìn)一步地，通過(guò)例如抑制膨脹可改善高溫循環(huán)壽命特性。據(jù)信鋰聚合物電池中未充電的區(qū)域由當(dāng)使用凝膠聚合物電解質(zhì)時(shí)降低的電極潤(rùn)濕性和在電極上形成初始固體電解質(zhì)界面層的困難產(chǎn)生。但是，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，當(dāng)所述電解質(zhì)包括LiPO2F2和基于磺內(nèi)酯的化合物時(shí)，未充電區(qū)域的量減少。盡管不受該理論束縛，據(jù)信包括LiPO2F2和基于磺內(nèi)酯的化合物可有助于在電極上形成固體電解質(zhì)界面層。所述電解質(zhì)可以范圍為約0.01-約15重量％的量包括LiPO2F2,基于所述電解質(zhì)的總重量。在一些實(shí)施方式中，所述電解質(zhì)可包括1-約10重量％的LiPO2F2,基于所述電解質(zhì)的總重量。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，包括在上述范圍內(nèi)的LiPO2F2的電解質(zhì)減少未充電區(qū)域的量，而且改善可再充電鋰電池的容量。合適的基于磺內(nèi)酯的化合物包括1，3-丙烯磺內(nèi)酯、1，3-丙烷磺內(nèi)酯等的至少一種。所述電解質(zhì)可以范圍為約0.5-約10重量％的量包括基于磺內(nèi)酯的化合物，基于所述電解質(zhì)的總重量。在一些實(shí)施方式中，所述電解質(zhì)可包括0.5-3重量％的基于磺內(nèi)酯的化合物，基于所述電解質(zhì)的總重量。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，當(dāng)所述電解質(zhì)包括在上述范圍內(nèi)的基于磺內(nèi)酯的化合物以及LiPO2F2時(shí)，未充電區(qū)域的量減少，且因此，可再充電鋰電池的容量改善。所述電解質(zhì)進(jìn)一步包括非水有機(jī)溶劑和鋰鹽。所述非水有機(jī)溶劑傳輸參與電池的電化學(xué)反應(yīng)的離子。合適的非水有機(jī)溶劑包括基于碳酸酯的(碳酸酯類(lèi))溶劑、基于酯的(酯類(lèi))溶齊U、基于醚的(醚類(lèi))溶劑、基于酮的(酮類(lèi))溶劑、基于醇的(醇類(lèi))溶劑和非質(zhì)子溶劑的至少一種。合適的基于碳酸酯的溶劑包括碳酸二甲酯(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)、碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)、碳酸亞丁酯(BC)等。合適的基于酯的溶劑包括乙酸甲酯、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、Y-丁內(nèi)酯、癸內(nèi)酯、戊內(nèi)酯、甲瓦龍酸內(nèi)酯、己內(nèi)酯等。合適的基于醚的溶劑包括二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二甲氧基乙烷、2-甲基四氫呋喃、四氫呋喃等。合適的基于酮的溶劑包括環(huán)己酮等。合適的基于醇的溶劑包括乙醇、異丙醇等。合適的非質(zhì)子溶劑包括腈如R-CN(其中R為C2-C20的直鏈、支鏈或環(huán)狀烴基，其可包括雙鍵、芳族環(huán)或醚鍵)；酰胺如二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺；二氧戊環(huán)如1，3- 二氧戊環(huán)；環(huán)丁砜等。可使用單一的非水有機(jī)溶劑，或可使用有機(jī)溶劑的混合物。當(dāng)使用有機(jī)溶劑的混合物時(shí)，可根據(jù)期望的電池性能控制混合比。所述基于碳酸酯的溶劑可包括環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的混合物。在一些實(shí)施方式中，所述環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯以約1:1-約1:9的體積比混合在一起。包括以上述比混合的環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的電解質(zhì)可具有改善的性能。所述電解質(zhì)可通過(guò)向所述基于碳酸酯的溶劑進(jìn)一步添加基于芳族烴的溶劑而制備。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，所述基于碳酸酯的溶劑和基于芳族烴的溶劑以約1:1-約30:1的體積比混合在一起。所述基于芳族烴的有機(jī)溶劑可為由以下化學(xué)式2表示的基于芳族烴的化合物。[化學(xué)式2]
權(quán)利要求
1.可再充電鋰電池，包括: 包括負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極； 包括正極活性物質(zhì)的正極；和 包括LiPO2F2和基于磺內(nèi)酯的化合物的電解質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述電解質(zhì)包括0.01-15重量％的LiPO2F2，基于所述電解質(zhì)的總重量。
3.權(quán)利要求2的可再充電鋰電池，其中所述電解質(zhì)包括1-10重量％的LiPO2F2，基于所述電解質(zhì)的總重量。
4.權(quán)利要求1的可再充電鋰電池,其中所述電解質(zhì)包括0.5-10重量％的所述基于磺內(nèi)酯的化合物，基于所述電解質(zhì)的總重量。
5.權(quán)利要求4的可再充電鋰電池，其中所述電解質(zhì)包括0.5-3重量％的所述基于磺內(nèi)酯的化合物，基于所述電解質(zhì)的總重量。
6.權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述基于磺內(nèi)酯的化合物選自1，3_丙烯磺內(nèi)酯、1，3-丙烷磺內(nèi)酯、及其組合。
7.權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述正極具有3.6-4.0g/cm3的活性物質(zhì)密度。
8.權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述正極活性物質(zhì)包括鋰鈷氧化物。
9.權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述電解質(zhì)為凝膠電解質(zhì)。
10.權(quán)利要求9的可再充電鋰電池，其中所述凝膠電解質(zhì)包括聚合物。
11.權(quán)利要求10的可再充電鋰電池，其中，在聚合前，所述電解質(zhì)具有在25°C下大于或等于4cp的粘度。
12.權(quán)利要求11的可再充電鋰電池，其中，在聚合前，所述電解質(zhì)具有在25°C下7-16cp的粘度。
13.權(quán)利要求1的可再充電鋰電池，其中所述電解質(zhì)進(jìn)一步包括非水有機(jī)溶劑和鋰鹽。
14.電解質(zhì),包括:LiPO2F2 ;和 基于磺內(nèi)酯的化合物。
15.權(quán)利要求14的電解質(zhì)，其中所述電解質(zhì)包括0.01-15重量％的LiPO2F2，基于所述電解質(zhì)的總重量。
16.權(quán)利要求14的電解質(zhì)，其中所述電解質(zhì)包括0.5-10重量％的所述基于磺內(nèi)酯的化合物，基于所述電解質(zhì)的總重量。
17.權(quán)利要求14的電解質(zhì)，其中所述基于磺內(nèi)酯的化合物選自1，3_丙烯磺內(nèi)酯、1，3-丙烷磺內(nèi)酯、及其組合。
18.權(quán)利要求14的電解質(zhì)，其中所述電解質(zhì)為凝膠電解質(zhì)。
19.權(quán)利要求18的電解質(zhì)，其中所述凝膠電解質(zhì)包括聚合物。
20.權(quán)利要求19的電解質(zhì)，其中，在聚合前，所述電解質(zhì)具有在25°C下大于或等于4cp的粘度。
全文摘要
本發(fā)明涉及可再充電鋰電池，其包括包括負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極；包括正極活性物質(zhì)的正極；和包括LiPO2F2和基于磺內(nèi)酯的化合物的電解質(zhì)。
文檔編號(hào)H01M10/0525GK103208647SQ20131001032
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者韓秀熙, 金榮圭, 金炳和 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社, 潘耐克斯伊泰克株式會(huì)社