非水电解质和包含该非水电解质的锂二次电池的制作方法

本发明涉及非水电解质和包含该非水电解质的锂二次电池。

背景技术：

1、随着现代社会对电能的依赖日益增加，能够稳定地供电并提高产量的大容量蓄电装置的开发成为关注焦点。此外，随着从诸如移动电话等小型电子设备到诸如电动车辆等中到大型电子设备的电子产品的性能的提高，对高容量便携式电源的需求日益增长。对于具有最高电位的锂二次电池，锂二次电池满足高容量蓄电性能，因此已经在从小型电子设备到电动车辆(ev)和储能装置(ess)的多种场景使用。

2、锂二次电池通常包括：包含正极活性材料的正极，包含负极活性材料的负极，用作锂离子传输介质的电解质，和隔膜。在这种情况下，碳基活性材料、硅基活性材料、锂过渡金属氧化物、锂金属等可用作负极活性材料。此外，锂过渡金属氧化物(例如锂钴氧化物(licoo2)、锂镍氧化物(linio2)、锂镍-钴-锰复合氧化物)或磷酸锂铁可用作正极活性材料。

3、当锂二次电池充电时，锂离子可从正极产生，并且锂离子可在负极中堆叠或转化为合金形式并储存，并且放电过程可在相反方向上进行。在锂二次电池的充电和放电过程中，锂离子向正极和负极的移动在理论上应该是可逆的，但是锂二次电池内的锂的实际移动可以是部分不可逆的。具体地，锂离子能够传输通过的介质是电解质，并且在充电过程中锂离子大部分沉积/合金化在负极活性材料内部，但是一些锂离子与构成电解质的有机和无机材料一起被还原，从而在负极材料的表面上形成纳米尺寸的有机和无机复合物。如此形成的有机和无机膜被称为固体电解质界面层(sei层)。在正极活性材料的表面上，可以通过构成电解质的材料的氧化反应形成固体-电解质界面层。

4、虽然这样的固体-电解质界面层在化成过程中引起由正极提供的锂离子的不可逆永久损失，但是在化成之后，锂离子的不可逆损失减少，并且电解质的驱动电位被广泛地确保，以使得锂离子能够在正极和负极之间平稳可逆地移动。根据其中的组分，这样的固体电解质界面层还可以有助于降低锂离子将电荷转移到负极或正极时所需的能垒。或者，可以根据稳定性来确定锂二次电池的寿命特性和耐久性。

5、另一方面，随着锂二次电池的应用范围已经扩展到中型电源，例如中型和大型电源，例如电动工具、电动自行车、混合动力电动车辆(hev)和插电式混合动力电动车辆(phev)，以及便携式电源，例如移动电话、笔记本电脑、数码相机和便携式摄像机，需要高驱动电压以实现高能量密度。

6、然而，当在高电压下进行连续工作时，不仅电解质因正极和电解质之间的氧化分解反应而被消耗，而且电极表面上的钝化膜塌陷，从而导致诸如由电解质溶液的副反应引起的产气和过渡金属从正极的洗脱等问题，导致电池的长寿命性能劣化。这样的问题由于在电池工作期间引起的放热反应等而加剧或加速。

7、因此，为了提高锂二次电池的高电压驱动性能，增强在正极和负极表面上形成的固体-电解质界面层的稳定性已成为重要的任务。

技术实现思路

1、[技术问题]

2、本发明的目的在于解决上述问题，并提供一种能够提高在负极和正极上形成的固体-电解质界面层的稳定性的非水电解质。

3、此外，本发明提供了包含上述非水电解质的具有改善的高温耐久性的锂二次电池。

4、[技术方案]

5、[1]本发明提供了一种非水电解质，其包含锂盐、非水有机溶剂和添加剂，其中，所述添加剂包括式1表示的化合物：

6、[式1]

7、

8、在式1中，r1和r2各自独立地为氢或具有1至5个碳原子的烷基。

9、[2]在上述[1]中，本发明提供了非水电解质，其中，在式1中，r1和r2各自独立地为氢或具有1至3个碳原子的烷基。

10、[3]在以上[1]或[2]中，本发明提供了非水电解质，其中，式1表示的化合物是选自式1a至式1d表示的化合物中的至少一种，

11、[式1a]

12、

13、[式1b]

14、

15、[式1c]

16、

17、[式1d]

18、。

19、[4]在上述[1]至[3]中的至少一项中，本发明提供了非水电解质，其中，基于所述非水电解质的总重量，式1表示的化合物的含量为0.01重量%至13.0重量%。

20、[5]在上述[1]至[4]中的至少一项中，本发明提供了非水电解质，其中，基于所述非水电解质的总重量，式1表示的化合物的含量为0.01重量%至5.0重量%。

21、[6]在上述[1]至[5]中的至少一项中，本发明提供了非水电解质，其中，所述添加剂还包括锂盐类化合物。

22、[7]在上述[6]中，本发明提供了非水电解质，其中，所述锂盐类化合物是选自双(草酸)硼酸锂(lib(c2o4)2, libob)、二氟(草酸)硼酸锂(lidfob)、二氟磷酸锂(lipo2f2,lidfp)和二氟(双草酸)磷酸锂(lidfop)中的至少一种。

23、[8]在上述[6]或[7]中，本发明提供了非水电解质，其中，基于所述非水电解质的总重量，所述锂盐类化合物的含量为0.01重量%至10.0重量%。

24、[9]在上述[1]至[8]中的至少一项中，本发明提供了非水电解质，其中，所述非水电解质还包含至少一种辅助添加剂，所述辅助添加剂选自环状碳酸酯类化合物、卤代碳酸酯类化合物、磺内酯类化合物、硫酸酯/盐类化合物、磷酸酯/盐类化合物、硼酸酯/盐类化合物、腈类化合物、苯类化合物、胺类化合物和硅烷类化合物。

25、[10]本发明提供了一种锂二次电池，其包括正极，面对所述正极的负极，设置在所述负极和所述正极之间的隔膜，以及上述[1]所述的非水电解质。

26、[有利效果]

27、本发明的非水电解质可以包含硒基化合物作为添加剂，从而在正极和负极表面上形成具有优异耐久性的无机膜。当将本发明的这种非水电解质应用于锂二次电池时，能够提高正极在高电压条件下的结构稳定性，并且能够抑制负极与电解质之间的副反应，从而提高高温耐久性。

1.一种非水电解质，其包含锂盐、非水有机溶剂和添加剂，其中，所述添加剂包括式1表示的化合物：

2.如权利要求1所述的非水电解质，其中，在式1中，r1和r2各自独立地为氢或具有1至3个碳原子的烷基。

3.如权利要求1所述的非水电解质，其中，式1表示的化合物是选自式1a至式1d表示的化合物中的至少一种，

4.如权利要求1所述的非水电解质，其中，基于所述非水电解质的总重量，式1表示的化合物的含量为0.01重量%至13.0重量%。

5.如权利要求1所述的非水电解质，其中，基于所述非水电解质的总重量，式1表示的化合物的含量为0.01重量%至5.0重量%。

6.如权利要求1所述的非水电解质，其中，所述添加剂还包括锂盐类化合物。

7.如权利要求6所述的非水电解质，其中，所述锂盐类化合物是选自双(草酸)硼酸锂(lib(c2o4)2, libob)、二氟(草酸)硼酸锂(lidfob)、二氟磷酸锂(lipo2f2, lidfp)和二氟(双草酸)磷酸锂(lidfop)中的至少一种。

8.如权利要求6所述的非水电解质，其中，基于所述非水电解质的总重量，所述锂盐类化合物的含量为0.01重量%至10.0重量%。

9.如权利要求1所述的非水电解质，其中，所述非水电解质还包含至少一种辅助添加剂，所述辅助添加剂选自环状碳酸酯类化合物、卤代碳酸酯类化合物、磺内酯类化合物、硫酸酯/盐类化合物、磷酸酯/盐类化合物、硼酸酯/盐类化合物、腈类化合物、苯类化合物、胺类化合物和硅烷类化合物。

10.一种锂二次电池，其包括：