Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

ES2965377T3 - Aditivo para electrolito no acuoso, electrolito no acuoso para batería secundaria de litio que comprende el mismo, y batería secundaria de litio - Google Patents

Aditivo para electrolito no acuoso, electrolito no acuoso para batería secundaria de litio que comprende el mismo, y batería secundaria de litio Download PDF

Info

Publication number
ES2965377T3
ES2965377T3 ES18741985T ES18741985T ES2965377T3 ES 2965377 T3 ES2965377 T3 ES 2965377T3 ES 18741985 T ES18741985 T ES 18741985T ES 18741985 T ES18741985 T ES 18741985T ES 2965377 T3 ES2965377 T3 ES 2965377T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
aqueous electrolyte
electrolyte solution
lithium
compound
battery
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
Application number
ES18741985T
Other languages
English (en)
Inventor
Sung Hoon Yu
Kyung Mi Lee
Shul Kee Kim
Hyun Yeong Lee
Yoo Sun Kang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES2965377T3 publication Critical patent/ES2965377T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00—Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/52—Esters of acyclic unsaturated carboxylic acids having the esterified carboxyl group bound to an acyclic carbon atom
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C43/00—Ethers; Compounds having groups, groups or groups
    • C07C43/02—Ethers
    • C07C43/03—Ethers having all ether-oxygen atoms bound to acyclic carbon atoms
    • C07C43/14—Unsaturated ethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C43/00—Ethers; Compounds having groups, groups or groups
    • C07C43/02—Ethers
    • C07C43/20—Ethers having an ether-oxygen atom bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C43/215—Ethers having an ether-oxygen atom bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring having unsaturation outside the six-membered aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C43/00—Ethers; Compounds having groups, groups or groups
    • C07C43/30—Compounds having groups
    • C07C43/315—Compounds having groups containing oxygen atoms singly bound to carbon atoms not being acetal carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C57/00—Unsaturated compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C57/18—Unsaturated compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms with only carbon-to-carbon triple bonds as unsaturation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00—Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/66—Esters of carboxylic acids having esterified carboxylic groups bound to acyclic carbon atoms and having any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, acyloxy, groups, groups, or in the acid moiety
    • C07C69/73—Esters of carboxylic acids having esterified carboxylic groups bound to acyclic carbon atoms and having any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, acyloxy, groups, groups, or in the acid moiety of unsaturated acids
    • C07C69/734—Ethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D303/00—Compounds containing three-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D303/02—Compounds containing oxirane rings
    • C07D303/04—Compounds containing oxirane rings containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring oxygen atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D303/00—Compounds containing three-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D303/02—Compounds containing oxirane rings
    • C07D303/12—Compounds containing oxirane rings with hydrocarbon radicals, substituted by singly or doubly bound oxygen atoms
    • C07D303/18—Compounds containing oxirane rings with hydrocarbon radicals, substituted by singly or doubly bound oxygen atoms by etherified hydroxyl radicals
    • C07D303/20—Ethers with hydroxy compounds containing no oxirane rings
    • C07D303/22—Ethers with hydroxy compounds containing no oxirane rings with monohydroxy compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D309/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom, not condensed with other rings
    • C07D309/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom, not condensed with other rings having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D309/08—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom, not condensed with other rings having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D309/10—Oxygen atoms
    • 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
    • H01M10/056—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
    • H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
    • 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
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • 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
    • H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
    • H01M2300/0037—Mixture of solvents
    • 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)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

La presente invención se refiere a: un aditivo para un electrolito no acuoso, aditivo que permite la formación de una película estable sobre la superficie de un electrodo e inhibe la generación de cuerpos extraños metálicos que causan efectos secundarios dentro de una batería; un electrolito no acuoso de batería secundaria de litio que lo comprende; y una batería secundaria de litio que tiene la misma. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aditivo para electrolito no acuoso, electrolito no acuoso para batería secundaria de litio que comprende el mismo, y batería secundaria de litio
Campo técnico
La presente invención se refiere al uso de un aditivo para una disolución de electrolito no acuoso, y a una disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio y a una batería secundaria de litio que incluye la misma.
Antecedentes de la técnica
Recientemente, en consonancia con los requisitos de miniaturización, peso ligero, perfil delgado y portabilidad de los dispositivos electrónicos según el desarrollo de la industria de la información y las telecomunicaciones, ha aumentado la necesidad de baterías de alta energía y alta densidad usadas como fuentes de alimentación para tales dispositivos electrónicos.
Se ha adoptado una batería de litio, particularmente, una batería de iones de litio (LIB), como batería que puede cumplir mejor la necesidad, como fuentes de alimentación de muchos dispositivos portátiles debido a la alta densidad de energía y la facilidad de diseño. Recientemente, a medida que la batería de iones de litio se adapta como fuentes de alimentación para vehículos eléctricos o almacenamiento de energía además de dispositivos electrónicos pequeños tales como dispositivos informáticos portátiles, surgen investigaciones para permitir que la batería de iones de litio mantenga un excelente rendimiento no sólo a temperatura ambiente, sino también en un entorno exterior más severo tal como un entorno a alta temperatura o a baja temperatura.
Las baterías secundarias de litio se componen principalmente de un electrodo negativo y un electrodo positivo, que son capaces de intercalar y desintercalar iones de litio, y una disolución de electrolito no acuoso en la que una cantidad adecuada de una sal de litio, tal como LiPF6 y LiBF4, se disuelve en un disolvente orgánico a base de carbonato mixto.
Puesto que un material activo de electrodo positivo se colapsa estructuralmente a medida que avanza la carga y descarga de la batería secundaria de litio, los iones metálicos se eluyen de la superficie del electrodo positivo. Los iones metálicos eluidos se electrodepositan sobre el electrodo negativo para degradar el electrodo negativo. El fenómeno de degradación tiende a acelerarse más cuando se aumenta el potencial del electrodo positivo o la batería se expone a alta temperatura.
Para abordar esta limitación, se ha sugerido un método de adición de compuestos capaces de formar una capa protectora en la disolución de electrolito no acuoso, es decir, una interfase sólido-electrolito (SEI) sobre la superficie del electrodo negativo. Sin embargo, puede producirse otra limitación en la que el rendimiento total de la batería secundaria a medida que los efectos secundarios son provocados por los compuestos añadidos a la disolución de electrolito.
Por tanto, existe la necesidad continua de desarrollar una disolución de electrolito no acuoso que contenga un aditivo que puede mejorar el rendimiento y la estabilidad de la batería mientras que minimiza los efectos secundarios.
Además, en una batería secundaria de litio, se produce un fenómeno de baja tensión (caída de tensión) debido a materias extrañas incluidas en las materias primas o incorporadas en un procedimiento, y puesto que el fenómeno se intensifica por un microcortocircuito en la batería, es desventajoso porque la celda deja de funcionar. Puesto que esta desventaja da como resultado defectos en la etapa final del procedimiento de fabricación, hay una pérdida significativa.
El documento JP 2001256995 se refiere a disoluciones de electrolito no acuoso que comprenden compuestos que tienen triples enlaces carbono-carbono específicos, y a su uso en baterías secundarias.
El documento JPH05159787 divulga el uso en una batería con electrolito orgánico, como electrolito orgánico, de una sal metálica alcalina que contiene un átomo de flúor que tiene, por ejemplo, dos o más átomos de carbono de C4FgSO3Li y CsF17SO3Li o similares. Además, están contenidos alcoholes como propilenglicol, alcohol propargílico, etc., en el electrolito mencionado anteriormente.
El documento EP 2685540 divulga una disolución de electrolito no acuoso y una batería con electrolito no acuoso que usa esta disolución de electrolito no acuoso. La disolución de electrolito no acuoso divulgada en el mismo incorpora, en los contenidos prescritos, (A) un compuesto que tiene al menos dos grupos isocianato por molécula y un compuesto que tiene al menos dos grupos ciano por molécula.
Documentos de la técnica anterior
Publicación de solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 2001-256995
Patente estadounidense n.° 7.033.707
Publicación de solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 2003-059529
Documento JPH05159787
Documento EP 2685540
Divulgación de la invención
Problema técnico
Un aspecto de la presente invención proporciona un uso de un aditivo para una disolución de electrolito no acuoso que puede suprimir un efecto secundario que se produce debido a una materia extraña metálica en una batería mientras que se forma una película estable sobre la superficie de un electrodo.
Otro aspecto de la presente invención proporciona una disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio que incluye el aditivo para una disolución de electrolito no acuoso.
Otro aspecto de la presente invención proporciona una batería secundaria de litio que incluye la disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio.
Solución técnica
Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un uso de al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en los compuestos representados por las fórmulas 1a, 1b, 1d, le y 1f a continuación como aditivo para una disolución de electrolito no acuoso en una batería secundaria de litio:
(Fórmula 1a)
(Fórmula 1e)
(Fórmula 1f)
Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona una disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio que incluye:
una sal de litio; un disolvente orgánico; y el aditivo para una disolución de electrolito no acuoso de la presente invención,
en la que el aditivo incluye al menos uno de los compuestos representados por las fórmulas 1a, 1b, 1d, 1e y 1f a continuación:
(Fórmula 1a)
(Fórmula 1f)
El aditivo para una disolución de electrolito no acuoso se incluye en una cantidad del 0,01 % en peso al 10 % en peso, por ejemplo, del 0,5 % en peso al 10 % en peso basado en el peso total de la disolución de electrolito no acuoso.
Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona una batería secundaria de litio que incluye un electrodo negativo, un electrodo positivo y una disolución de electrolito no acuoso, en la que la disolución de electrolito no acuoso es la disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio de la presente invención.
Efectos ventajosos
Según una realización de la presente invención, puesto que se usa un compuesto según las fórmulas 1a, 1b, 1d, 1e y 1f que incluye un grupo propargilo que tiene rendimiento de adsorción de iones metálicos como aditivo para una disolución de electrolito no acuoso, puede prepararse una disolución de electrolito no acuoso, que puede suprimir la generación de materia extraña metálica capaz de provoca un efecto secundario en una batería y puede impedir un fenómeno de hinchamiento de batería formando una película estable sobre las superficies de un electrodo negativo y un electrodo positivo. Además, puede prepararse una batería secundaria de litio que tiene características de duración de la vida útil por ciclo mejoradas a alta temperatura incluyendo la disolución de electrolito no acuoso.Breve descripción de los dibujos
Los siguientes dibujos adjuntos a la memoria descriptiva ilustran ejemplos preferidos de la presente invención a modo de ejemplo, y sirven para permitir una comprensión adicional de los conceptos técnicos de la presente invención junto con la descripción detallada de la invención proporcionada a continuación y, por tanto, la presente invención no debe interpretarse sólo con cuestiones en tales dibujos.
La figura 1 es un gráfico que ilustra los resultados de voltametría cíclica de una disolución de electrolito no acuoso según el ejemplo experimental 1 de la presente invención.
Modo para llevar a cabo la invención
A continuación en el presente documento, se describirá con más detalle la presente invención.
Se entenderá que las expresiones o los términos usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones deben interpretarse como que tienen un significado que es consistente con su significado en el contexto de la técnica relevante y la idea técnica de la invención, basándose en el principio de que un inventor puede definir de manera adecuada el significado de las expresiones o los términos para explicar mejor la invención.
En general, cuando se produce una sobrecarga de una batería secundaria, la estructura de un material activo de electrodo positivo pasa a un estado inestable mientras una cantidad excesiva de iones de litio se descarga desde un electrodo positivo. Por consiguiente, se libera oxígeno desde el material activo de electrodo positivo, y el oxígeno liberado provoca una reacción de descomposición de una disolución de electrolito. Particularmente, si la elución de iones metálicos del electrodo positivo se aumenta en condiciones de alta temperatura, los iones metálicos eluidos se precipitan sobre una superficie de un electrodo negativo y, por tanto, se produce un fenómeno de baja tensión. El fenómeno de baja tensión también se provoca por las materias extrañas metálicas que se incluyen en las materias primas de la batería de litio o se incorporan en un procedimiento. Es decir, las materias extrañas provocan un microcortocircuito entre el electrodo positivo y el electrodo negativo mientras que las materias extrañas se eluyen durante la carga y se precipitan sobre la superficie del electrodo negativo. El rendimiento de la batería se degrada porque el fenómeno de baja tensión, en el que se reduce la tensión de la batería, se produce debido al cortocircuito. En la presente invención, para mejorar estas limitaciones, se proporciona una disolución de electrolito no acuoso que incluye un compuesto, según las fórmulas 1a, 1b, 1d, 1e y 1f, que contiene un grupo propargilo que tiene rendimiento de adsorción de iones metálicos y es capaz de formar una película sobre la superficie de un electrodo, como aditivo y, por tanto, puede suprimirse la generación de materia extraña metálica capaz de provocar un efecto secundario en la batería.
Además, en la presente invención, se proporciona una disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio que puede mejorar la seguridad de sobrecarga de la disolución de electrolito que incluye el aditivo de disolución de electrolito no acuoso.
Además, en la presente invención, se proporciona una batería secundaria de litio en la que se mejoran las características de ciclo y el rendimiento de almacenamiento a alta temperatura incluso durante la carga de alta tensión incluyendo la disolución de electrolito no acuoso.
Específicamente, en una realización de la presente invención, se proporciona un uso de al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en compuestos representados por las fórmulas 1a, 1b, 1d, 1e y 1f a continuación como aditivo para una disolución de electrolito no acuoso en una batería secundaria de litio:
(Fórmula 1a)
Además, en una realización de la presente invención, se proporciona una disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio que incluye: una sal de litio; un disolvente orgánico; y al menos un compuesto de los compuestos representados por las fórmulas 1a, 1b, 1d, 1e y 1f.
El compuesto seleccionado del grupo que consiste en compuestos representados por las fórmulas 1a, 1b, 1d, 1e y 1f pueden incluirse en una cantidad de aproximadamente el 0,01 % en peso a aproximadamente el 10 % en peso, por ejemplo, del 0,5 % en peso al 10 % en peso basado en el peso total de la disolución de electrolito no acuoso. Si la cantidad del compuesto es de menos del 0,01 % en peso, el efecto de estabilizar una película de interfase sólidoelectrolito (SEI) es insignificante, y, en un caso en el que la cantidad del compuesto es mayor del 10%en peso, puede producirse un aumento en la resistencia debido al aditivo excedente.
Normalmente, en una batería secundaria de litio, se forma una clase de capa de pasivación en una posición donde existe unión superficial en un electrodo positivo de la batería o en una posición activada durante la carga y descarga mediante una reacción de descomposición por oxidación electroquímica de una disolución de electrolito. La capa de pasivación aumenta la impedancia para la intercalación conjunta de iones de litio en un material activo de electrodo positivo. Además, durante los ciclos de carga y descarga repetidos, se produce un colapso estructural de un material activo de electrodo positivo, tal como LiCoO<2>, LiMn<2>O<4>o LiNiO<2>, o una reacción de disolución química mediante la disolución de electrolito de modo que los iones de cobalto (Co), manganeso (Mn), níquel (Ni), hierro (Fe) y aluminio (Al) se eluyen del material activo de electrodo positivo. Estas reacciones no sólo conducen a una degradación del rendimiento del propio electrodo positivo, sino que también provocan un fenómeno en el que los iones metálicos eluidos se precipitan y electrodepositan sobre la superficie de un electrodo negativo.
El metal así electrodepositado sobre el electrodo negativo generalmente muestra gran reactividad a la disolución de electrolito. Por tanto, puesto que el movimiento de los iones de litio no es uniforme, se aumenta una reacción irreversible según la carga y descarga debido a una reducción en la cantidad de litio reversible, y, como resultado, se reducen la capacidad y la eficiencia de carga y descarga de la batería.
Por tanto, en la presente invención, al menos uno de los compuestos representados por las fórmulas 1a, 1b, 1d, 1e y 1f, que tiene una alta tendencia para formar un complejo con iones metálicos tales como iones de Co, Mn, Ni, Fe o Al, se usa como aditivo de disolución de electrolito. Es decir, puesto que el compuesto representado por las fórmulas 1a, 1b, 1d, 1e y 1f, que se proporciona en la presente invención, incluye un átomo de oxígeno y un grupo propargilo que contiene un triple enlace que se adsorbe fácilmente en los iones metálicos, el compuesto representado por las fórmulas 1a, 1b, 1d, 1e y 1f puede formar una película conductora de iones estable sobre la superficie del electrodo positivo mientras que forma un complejo combinándose con los iones metálicos que se eluyen del electrodo positivo por el colapso estructural del material activo de electrodo positivo o la reacción de disolución química por la disolución de electrolito durante la carga y descarga.
Además, el compuesto representado por las fórmulas 1a, 1b, 1d, 1e y 1f puede suprimir la electrodeposición de los iones metálicos sobre el electrodo negativo adsorbiéndose en los iones metálicos eluidos del electrodo positivo incluso en un estado en el que no se forma la película. Por tanto, en un caso en el que se incluye la disolución de electrolito no acuoso que incluye el compuesto representado por las fórmulas 1a, 1b, 1d, 1e y 1f, puesto que el litio de manera uniforme se intercala en y se desintercala desde el electrodo negativo incluso a alta temperatura tal como se describirá más adelante, puede proporcionarse una batería secundaria que tiene significativamente un rendimiento total mejorado, tal como características de ciclo a temperatura ambiente y a alta temperatura.
Además, en la disolución de electrolito no acuoso según la realización de la presente invención, el disolvente orgánico no acuoso y la sal de litio puede incluir cualquier clase de disolvente orgánico y sal de litio que pueda usarse en una disolución de electrolito no acuoso durante la preparación de una batería secundaria de litio típica. En este caso, las cantidades de los mismos también pueden cambiarse de manera adecuada en un intervalo que puede usarse normalmente.
Específicamente, puede usarse cualquier sal de litio usada normalmente en una disolución de electrolito como sal de litio sin limitación, y, por ejemplo, la sal de litio puede incluir Li<+>como catión, y puede incluir al menos uno seleccionado del grupo que consiste en F<->, Cl<->, Br<->, I-, NO<3->, N(CN)<2->, BF<4->, CO<4->, AO<4->, AlCL<->, PF<6->, SbF<6->, AsF<6->, BF<2>C<2>O<4->, BC<4>O<8->, (CF<3>)<2>PF<4->, (CF<3>)<3>PF<3->, (CF<3>)<4>PF<2->, (CF<3>)<5>PF<->, (CF<3>)<a>P-, CF<3>SO<3->, C<4>F<9>SO<3->, CF<3>CF<2>SO<3->, (CF<3>SO<2>)<2>N<->, (FSO<2>)<2>N<->, CF<3>CF<2>(CF<3>)<2>CO<->, (CF<3>SO<2>)<2>CH<->, CF<3>(CF<2>)<7>SO<3->, CF<3>CO<2->, CH<3>CO<2->, SCN<->y (CF<3>CF<2>SO<2>)<2>N<->como anión. Puede usarse uno o, si es necesario, una mezcla de dos o más de los mismos como sal de litio. La sal de litio puede cambiarse de manera adecuada en un intervalo que se usa normalmente, pero puede incluirse en una concentración de 0,8 M a 2 M en la disolución de electrolito para obtener un efecto de formación de película anticorrosión óptimo sobre la superficie del electrodo.
Además, puede usarse cualquier disolvente orgánico usado normalmente en una disolución de electrolito para una batería secundaria de litio como disolvente orgánico incluido en la disolución de electrolito no acuoso de la presente invención sin limitación, y, por ejemplo, puede usarse un compuesto de éter, un compuesto de éster, un compuesto de amida, un compuesto de carbonato lineal, o un compuesto de carbonato cíclico solo o como una mezcla de dos o más de los mismos. Entre los mismos, el disolvente orgánico puede incluir normalmente el compuesto de carbonato cíclico, el compuesto de carbonato lineal, o una mezcla de los mismos.
Ejemplos específicos del compuesto de carbonato cíclico pueden ser uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en carbonato de etileno (EC), carbonato de propileno (PC), carbonato de 1,2-butileno, carbonato de 2,3-butileno, carbonato de 1,2-pentileno, carbonato de 2,3-pentileno, carbonato de vinileno, y carbonato de fluoroetileno (FEC), o una mezcla de dos o más de los mismos. Además, ejemplos específicos del compuesto de carbonato lineal pueden ser uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de dipropilo, carbonato de etilmetilo (EMC), carbonato de metilpropilo y carbonato de etilpropilo, o una mezcla de dos o más de los mismos, pero la presente invención no se limita a los mismos.
En particular, puesto que el carbonato de etileno y el carbonato de propileno, como carbonatos cíclicos entre los disolventes orgánicos a base de carbonato, disocian bien la sal de litio en el electrolito debido a la alta permitividad como disolventes orgánicos altamente viscosos, pueden usarse preferiblemente el carbonato de etileno y el carbonato de propileno. Puesto que puede prepararse una disolución de electrolito que tenga alta conductividad eléctrica cuando el carbonato cíclico se mezcla con un carbonato lineal de baja viscosidad y baja permitividad, tal como carbonato de dimetilo y carbonato de dietilo, en una razón adecuada, puede usarse más preferiblemente el compuesto de carbonato mixto.
Además, como compuesto de éter entre los disolventes orgánicos, puede usarse uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en dimetil éter, dietil éter, dipropil éter, metiletil éter, metilpropil éter y etilpropil éter, o una mezcla de dos o más de los mismos, pero la presente invención no se limita a los mismos.
Como compuesto de éster entre los disolventes orgánicos, puede usarse uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en ésteres lineales tales como acetato de metilo, acetato de etilo, acetato de propilo, propionato de metilo, propionato de etilo, propionato de propilo y propionato de butilo; y ésteres cíclicos tales como y-butirolactona, yvalerolactona, y-caprolactona, a-valerolactona y g-caprolactona, o una mezcla de dos o más de los mismos, pero la presente invención no se limita a los mismos.
Además, en una realización de la presente invención, se proporciona una batería secundaria de litio que incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo, un separador dispuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, y la disolución de electrolito no acuoso de la presente invención.
Específicamente, la batería secundaria de litio de la presente invención puede prepararse inyectando la disolución de electrolito no acuoso de la presente invención en un conjunto de electrodos compuesto por el electrodo positivo, el electrodo negativo, y el separador dispuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. En este caso, puede usarse cualquier electrodo positivo, electrodo negativo y separador, que se ha usado normalmente en la preparación de una batería secundaria de litio, como electrodo positivo, electrodo negativo y separador que constituyen el conjunto de electrodos.
El electrodo positivo puede prepararse recubriendo un colector de electrodo positivo con una suspensión de electrodo positivo que incluye un material activo de electrodo positivo, un aglutinante, un agente conductor y un disolvente, y luego secar y laminar el colector de electrodo positivo recubierto.
El colector de electrodo positivo no está particularmente limitado siempre que tenga conductividad sin provocar cambios químicos adversos en la batería, y, por ejemplo, puede usarse acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbón cocido, o aluminio o acero inoxidable que se trata superficialmente con uno de carbono, níquel, titanio, plata, o similares.
El material activo de electrodo positivo es un compuesto capaz de intercalar y desintercalar de manera reversible litio, en el que el material activo de electrodo positivo puede incluir específicamente un óxido compuesto de litiometal que incluye litio y al menos un metal tal como cobalto, manganeso, níquel o aluminio. Específicamente, el óxido compuesto de litio-metal puede incluir óxido a base de litio-manganeso (por ejemplo, LiMnO<2>, LiMn<2>O<4>, etc.), óxido a base de litio-cobalto (por ejemplo, LiCoO<2>, etc.), óxido a base de litio-níquel (por ejemplo, LiNiO<2>, etc.), óxido a base de litio-níquel-manganeso (por ejemplo, LiNi<i - Y>Mn<Y>O<2>(donde 0<Y<1), LiMn<2 -z>Ni<z>O<4>(donde 0<Z<2), etc.), óxido a base de litio-níquel-cobalto (por ejemplo, LiNi<i - Y i>Co<Y i>O<2>(donde 0<Y1<1), óxido a base de litio-manganesocobalto (por ejemplo, LiCo<i - Y 2>Mn<Y 2>O<2>(donde 0<Y2<1), LiMn<2 - z i>Co<z i>O<4>(donde 0<Z1<2), etc.), óxido a base de litioníquel-manganeso-cobalto (por ejemplo, Li(Ni<p>Co<q>Mn<r i>)O<2>(donde 0<p<1, 0<q<1, 0<r1<1, y p+q+r1=1) o Li(Ni<p i>Co<qi>Mn<r2>)O<4>(donde 0<p1<2, 0<q1<2, 0<r2<2, y p1+q1+r2=2), etc.), o óxido de litio-níquel-cobalto-metal de transición (M) (por ejemplo, Li(Ni<p2>Co<q2>Mn<r3>M<s 2>)O<2>(donde M se selecciona del grupo que consiste en aluminio (Al), hierro (Fe), vanadio (V), cromo (Cr), titanio (Ti), tántalo (Ta), magnesio (Mg) y molibdeno (Mo), y p2, q2, r3 y s2 son fracciones atómicas de cada uno de los elementos independientes, en los que 0<p2<1, 0<q2<1, 0<r3<1, 0<S2<1, y p2+q2+r3+S2=1), etc.), y puede incluirse uno cualquiera de los mismos o un compuesto de dos o más de los mismos. Entre estos materiales, en cuanto a la mejora de las características de capacidad y la estabilidad de la batería, el óxido compuesto de litio-metal puede incluir LiCoO<2>, LiMnO<2>, LiNiO<2>, óxido de litio-níquel-manganesocobalto e (por ejemplo, Li(Ni<o,6>Mn<o,2>Co<o,2>)O<2>, Li(Ni<o,5>Mn<o,3>Co<o,2>)O<2>o Li(Ni<o,8>Mn<o , i>Co<o , i>)O<2>), u óxido de litio-níquelcobalto-aluminio (por ejemplo, LiNi<o,8>Co<o ,i5>Al<o,o5>O<2>, etc.), y, en consideración de una mejora significativa debido al control del tipo y la razón de contenido de los elementos que constituyen el óxido compuesto de litio-metal, el óxido compuesto de litio-metal puede incluir Li(Ni<o,6>Mn<o,2>Co<o,2>)O<2>, Li(Ni<o,5>Mn<o,3>Co<o,2>)O<2>, Li(Ni<o,7>Mn<o ,i5>Co<o ,i5>)O<2>o Li(Ni<o,8>Mn<o , i>Co<o , i>)O<2>, y puede usarse uno cualquiera de los mismos o una mezcla de dos o más de los mismos.
El material activo de electrodo positivo puede incluirse en una cantidad del 8o % en peso al 99 % en peso basado en el peso total de contenido de sólidos en la suspensión de electrodo positivo.
Además, el aglutinante es un componente que ayuda en la unión entre el material activo y el agente conductor y en la unión con el colector de corriente, en el que el aglutinante se añade habitualmente en una cantidad del 1%en peso al 30 % en peso basado en el peso total del contenido de sólidos en la suspensión de electrodo positivo. Ejemplos del aglutinante pueden ser poli(fluoruro de vinilideno), poli(alcohol vinílico), carboximetilcelulosa (CMC), almidón, hidroxipropilcelulosa, celulosa regenerada, polivinilpirrolidona, tetrafluoroetileno, polietileno, polipropileno, un terpolímero de etileno-propileno-dieno (EPDM), un EPDM sulfonado, un caucho de estireno-butadieno, un caucho fluorado, diversos copolímeros, y similares.
Además, el agente conductor es un material que proporciona conductividad mientras que no provoca cambios químicos en la batería, en el que el agente conductor puede añadirse en una cantidad del 1 % en peso al 20 % en peso basado en el peso total del contenido de sólidos en la suspensión de electrodo positivo.
Como ejemplos típicos del agente conductor, puede usarse un material conductor, tal como: polvo de carbono tal como negro de carbono, negro de acetileno, negro de Ketjen, negro de canal, negro de horno, negro de lámpara o negro térmico; polvo de grafito tal como grafito natural con una estructura cristalina bien desarrollada, grafito artificial o grafito; fibras conductoras tales como fibras de carbono o fibras metálicas; polvo de metal tal como polvo de fluorocarbono, polvo de aluminio y polvo de níquel; fibras cortas monocristalinas conductoras tales como fibras cortas monocristalinas de óxido de zinc y fibras cortas monocristalinas de titanato de potasio; óxido metálico conductor tal como óxido de titanio; o derivados de polifenileno, y pueden usarse los vendidos actualmente con los nombres, tales como agentes conductores a base de negro de acetileno (Chevron Chemical Company, negro de Denka (Denka Singapore Private Limited), o Gulf Oil Company), negro de Ketjen, agentes conductores a base de carbonato de etileno (EC) (Armak Company), Vulcan<x>C-72 (Cabot Company), y Super P (Timcal Graphite & Carbon).
Además, el disolvente puede incluir un disolvente orgánico, tal como N-metil-2-pirrolidona (NMP), y puede usarse en una cantidad tal que se obtiene una viscosidad deseable cuando el material activo de electrodo positivo, así como se incluyen de manera selectiva el aglutinante y el agente conductor. Por ejemplo, el disolvente puede incluirse en una cantidad tal que una concentración del contenido de sólidos en la suspensión que incluye el material activo de electrodo positivo, así como de manera selectiva el aglutinante y el agente conductor está en un intervalo del 10 % en peso al 60 % en peso, por ejemplo, del 20 % en peso al 50 % en peso.
Además, el electrodo negativo, por ejemplo, puede prepararse recubriendo un colector de electrodo negativo con una suspensión de electrodo negativo que incluye un material activo de electrodo negativo, un aglutinante, un agente conductor, y un disolvente, y luego secar y laminar el colector de electrodo negativo recubierto.
El colector de electrodo negativo generalmente tiene un grosor de 3 |im a 500 |im. El colector de electrodo negativo no está particularmente limitado siempre que tenga alta conductividad sin provocar cambios químicos adversos en la batería, y, por ejemplo, puede usarse cobre, acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, carbón cocido, cobre o acero inoxidable que se trata superficialmente con uno de carbono, níquel, titanio, plata, o similares, una aleación de aluminio-cadmio, o similar. Además, similar al colector de electrodo positivo, el colector de electrodo negativo puede tener rugosidad superficial fina para mejorar la fuerza de adhesión con el material activo de electrodo negativo, y el colector de electrodo negativo puede usarse en diversas formas tales como una película, una lámina, una hoja, una red, un cuerpo poroso, un cuerpo de espuma, un cuerpo de material textil no tejido, y similares.
El material activo de electrodo negativo puede incluir al menos uno seleccionado del grupo que consiste en metal de litio, un material de carbono capaz de intercalar/desintercalar de manera reversible iones de litio, metal o una aleación de litio y el metal, un óxido compuesto metálico, un material que puede estar dopado y no dopado con litio, y un óxido de metal de transición.
Como material de carbono capaz de intercalar/desintercalar de manera reversible iones de litio, un material activo de electrodo negativo a base de carbono generalmente usado en una batería secundaria de iones de litio puede usarse sin limitación particular, y, como ejemplo típico, puede usarse carbono cristalino, carbono amorfo, o ambos de los mismos. Ejemplos del carbono cristalino pueden ser grafito tal como grafito natural o grafito artificial irregular, plano, en escamas, esférico o fibroso, y los ejemplos del carbono amorfo pueden ser carbono blando (carbono sinterizado a baja temperatura) o carbono duro, carburo de brea de mesofase y coques cocidos.
Como metal o la aleación de litio y el metal, puede usarse un metal seleccionado del grupo que consiste en cobre (Cu), níquel (Ni), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs), francio (Fr), berilio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), estroncio (Sr), silicio (Si), antimonio (Sb), plomo (Pb), indio (In), zinc (Zn), bario (Ba), radio (Ra), germanio (Ge), aluminio (Al) y estaño (Sn), o una aleación de litio y el metal.
Puede usarse uno seleccionado del grupo que consiste en PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5, LixFe2O3 (0<x<1), LixWO2 (0<x<1) y SnxMe-i-xMe'yOz (Me: manganeso (Mn), Fe, Pb o Ge; Me': Al, boro (B), fósforo (P), Si, elementos de los grupos I, II y III de la tabla periódica, o halógeno; 0<x<1; 1<y<3; 1<z<8) como óxido compuesto metálico.
El material, que puede estar dopado y no dopado con litio, puede incluir Si, SiOx (0<x<2), una aleación de Si-Y (donde Y es un elemento seleccionado del grupo que consiste en un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, un elemento del grupo 13, un elemento del grupo 14, un metal de transición, un elemento de tierras raras, y una combinación de los mismos, y no es Si), Sn, SnO2, y Sn-Y (donde Y es un elemento seleccionado del grupo que consiste en un metal alcalino, un metal alcalinotérreo, un elemento del grupo 13, un elemento del grupo 14, un metal de transición, un elemento de tierras raras, y una combinación de los mismos, y no es Sn), y una mezcla de SiO2 y también puede usarse al menos uno de los mismos. El elemento Y puede seleccionarse del grupo que consiste en Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, escandio (Sc), itrio (Y), Ti, zirconio (Zr), hafnio (Hf), ruterfordio (Rf), V, niobio (Nb), Ta, dubnio (Db), Cr, Mo, tungsteno (W), seaborgio (Sg), tecnecio (Tc), renio (Re), borio (Bh), Fe, Pb, rutenio (Ru), osmio (Os), hasio (Hs), rodio (Rh), iridio (Ir), paladio (Pd), platino (Pt), Cu, plata (Ag), oro (Au), Zn, cadmio (Cd), B, Al, galio (Ga), Sn, En, Ge, P, arsénico (As), Sb, bismuto (Bi), azufre (S), selenio (Se), telurio (Te), polonio (Po), y una combinación de los mismos.
El óxido de metal de transición puede incluir un óxido compuesto de titanio que contiene litio (LTO), óxido de vanadio y óxido de litio-vanadio.
El material activo de electrodo negativo puede incluirse en una cantidad del 80 % en peso al 99 % en peso basado en el peso total de contenido de sólidos en la suspensión de electrodo negativo.
Además, el aglutinante es un componente que ayuda en la unión entre el agente conductor, el material activo y el colector de corriente, en el que el aglutinante se añade habitualmente en una cantidad del 1 % en peso al 30 % en peso basado en el peso total del contenido de sólidos en la suspensión de electrodo negativo. Ejemplos del aglutinante pueden ser poli(fluoruro de vinilideno), poli(alcohol vinílico), carboximetilcelulosa (CMC), almidón, hidroxipropilcelulosa, celulosa regenerada, polivinilpirrolidona, tetrafluoroetileno, polietileno, polipropileno, un polímero de etileno-propileno-dieno (EPDM), un EPDM sulfonado, un caucho de estireno-butadieno, un caucho fluorado, y diversos copolímeros de los mismos.
Además, el agente conductor es un componente para mejorar adicionalmente la conductividad del material activo de electrodo negativo, en el que el agente conductor puede añadirse en una cantidad del 1 % en peso al 20 % en peso basado en el peso total del contenido de sólidos en la suspensión de electrodo negativo. Puede usarse cualquier agente conductor sin limitación particular siempre que tenga conductividad sin provocar cambios químicos adversos en la batería, y, por ejemplo, puede usarse un material conductor tal como: grafito tal como grafito natural o grafito artificial; negro de carbono tal como negro de acetileno, negro de Ketjen, negro de canal, negro de horno, negro de lámpara, y negro térmico; fibras conductoras tales como fibras de carbono y fibras metálicas; polvo de metal tal como polvo de fluorocarbono, polvo de aluminio y polvo de níquel; fibras cortas monocristalinas conductoras tales como fibras cortas monocristalinas de óxido de zinc y fibras cortas monocristalinas de titanato de potasio; óxido metálico conductor tal como óxido de titanio; o derivados de polifenileno.
El disolvente puede incluir agua o un disolvente orgánico, tal como NMP y alcohol, y puede usarse en una cantidad tal que se obtiene la viscosidad deseable cuando se incluyen el material activo de electrodo negativo, así como de manera selectiva el aglutinante y el agente conductor. Por ejemplo, el disolvente puede incluirse en una cantidad tal que una concentración del contenido de sólidos que incluye el material activo de electrodo negativo, así como de manera selectiva el aglutinante y el agente conductor está en un intervalo del 50 % en peso al 75 % en peso, por ejemplo, del 50 % en peso al 65 % en peso.
Además, puede usarse una película polimérica porosa típica usada como separador típico, por ejemplo, una película polimérica porosa preparada a partir de un polímero a base de poliolefina, tal como un homopolímero de etileno, un homopolímero de propileno, un copolímero de etileno-buteno, un copolímero de etileno-hexeno y un copolímero de etileno-metacrilato, sola o en una laminación con los mismos como separador. Además, un material textil no tejido poroso típico, por ejemplo, puede usarse un material textil no tejido de fibras de vidrio o fibras de poli(tereftalato de etileno) de alto punto de fusión, pero la presente invención no se limita a los mismos.
La forma de la batería secundaria de litio de la presente invención no está particularmente limitada, pero puede usarse una de tipo cilíndrico usando una la, una de tipo prismático, una de tipo bolsa o una de tipo botón.
A continuación en el presente documento, la presente invención se describirá con más más detalle según los ejemplos. Sin embargo, la invención puede implementarse de muchas maneras diferentes tal como se comenta en toda la descripción. Estos ejemplos de realizaciones se proporcionan de modo que esta descripción será exhaustiva y completa, y transmitirá completamente el alcance de la presente invención a los expertos en la técnica.
Ejemplos
Los compuestos anteriores se usan en los ejemplos de referencia.
Ejemplo 1
(Preparación de disolución de electrolito no acuoso)
Se preparó una disolución de electrolito no acuoso de la presente invención añadiendo 0,5 g del compuesto representado por la fórmula 1a a 99,5 g de un disolvente orgánico no acuoso (carbonato de etileno (EC):carbonato de etilmetilo (EMC)= razón volumétrica de 30:70) en el que se disolvió LiPF61 M.
(Preparación de batería secundaria)
Se añadieron 40 partes en peso de una mezcla, en la que se mezclaron óxido compuesto de litio-cobalto (LiCO2) como partículas de material activo de electrodo positivo, negro de carbono como agente conductor, y poli(fluoruro de vinilideno), como aglutinante, en una razón en peso de 90:5:5, a 100 partes en peso de N-metil-2-pirrolidona (NMP), como disolvente, para preparar una composición de suspensión de material activo de electrodo positivo. Se recubrió un colector de electrodo positivo de 100 |im de grosor (película delgada de Al) con la composición de suspensión de material activo de electrodo positivo, se secó, y se prensó con rodillo para preparar un electrodo positivo.
Se añadieron 80 partes en peso de una mezcla, en la que se mezclaron grafito natural como material activo de electrodo negativo, poli(fluoruro de vinilideno) como aglutinante, y negro de carbono, como agente conductor, en una razón en peso de 95:2:3, a 100 partes en peso de NMP, como disolvente, para preparar una composición de suspensión de material activo de electrodo negativo. Se recubrió un colector de electrodo negativo de 90 |im de grosor (película delgada de Cu) con la composición de suspensión de material activo de electrodo negativo, se secó, y se prensó con rodillo para preparar un electrodo negativo.
Se preparó un conjunto de electrodos apilando el electrodo positivo preparado mediante el método descrito anteriormente, una película porosa de polietileno y el electrodo negativo preparado mediante el método descrito anteriormente, y luego se preparó una batería secundaria de litio colocando el conjunto de electrodos en una carcasa de batería, e inyectando la disolución de electrolito no acuoso preparada en la misma, y sellando la carcasa de batería.
Ejemplo 2
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que incluye la misma de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto que se incluyó el compuesto de fórmula 1b, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso.
Ejemplo de referencia 3
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que incluye la misma de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto que se incluyó el compuesto de fórmula 1c, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso.
Ejemplo 4
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que incluye la misma de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto que se incluyó el compuesto de fórmula 1d, en lugar del compuesto de fórmula 1a, como aditivo durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso.
Ejemplo 5
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que incluye la misma de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto que se incluyó el compuesto de fórmula 1e, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso.
Ejemplo 6
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que incluye la misma de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto que se incluyó el compuesto de fórmula 1f, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso.
Ejemplo de referencia 7
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que incluye la misma de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto que se incluyó el compuesto de fórmula 1g, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso.
Ejemplo de referencia 8
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que incluye la misma de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto que se incluyó el compuesto de fórmula 2a, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso.
Ejemplo de referencia 9
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que incluye la misma de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto que se incluyó el compuesto de fórmula 2b, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso.
Ejemplo de referencia 10
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que incluye la misma de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto que se incluyó el compuesto de fórmula 2c, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso.
Ejemplo de referencia 11
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que incluye la misma de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto que se incluyó el compuesto de fórmula 2d, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso.
Ejemplo de referencia 12
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que incluye la misma de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto que se incluyó el compuesto de fórmula 2e, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso.
Ejemplo de referencia 13
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que incluye la misma de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto que se incluyó el compuesto de fórmula 2f, en lugar del compuesto de fórmula 1a, durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso.
Ejemplo 14
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que incluye la misma de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto que se incluyeron 10 g del compuesto de fórmula 1a como aditivo en 90 g de un disolvente orgánico no acuoso durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso.
Ejemplo 15
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que incluye la misma de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto que se añadieron 15 g del compuesto de fórmula 1a a 85 g de un disolvente orgánico no acuoso durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso.
Ejemplo comparativo 1
Se prepararon una disolución de electrolito no acuoso y una batería secundaria que incluye la misma de la misma manera que en el ejemplo 1 excepto que no se incluyó un aditivo durante la preparación de la disolución de electrolito no acuoso.
Ejemplos experimentales
Ejemplo experimental 1.
Se investigaron respectivamente las disoluciones de electrolito no acuoso preparadas en los ejemplos 1-2 y 4-5, en el ejemplo de referencia 3 y en el ejemplo comparativo 1 mediante voltametría cíclica mientras que se usó una lámina de Fe, como electrodo de trabajo, y metal de litio como contraelectrodo y un electrodo de referencia. Se usó un potenciostato/galvanostato (modelo 273A, EG & G Princeton Applied Research) como instrumento de medición. En este caso, se realizaron mediciones dentro de un intervalo de tensión de 2,5 V a 4,5 V (frente a Li/Li+) de una tensión a circuito abierto (OCV) a una velocidad de barrido de tensión de 5 mV/s. Los resultados de medición se ilustran en la figura 1 a continuación.
Tal como se ilustra en la figura 1, puesto que el ejemplo comparativo 1 usando la disolución de electrolito no acuoso sin el aditivo mostró un máximo de corriente alto en el primer ciclo, se consideró que se produjo una gran cantidad de disolución de Fe. En cambio, puede entenderse que las disoluciones de electrolito no acuoso preparadas en los ejemplos 1-2 y 4-5, y en el ejemplo de referencia 3, que incluían respectivamente los compuestos de fórmulas 1a a 1e que incluyen un triple enlace, mostraron máximos de corriente menores que el ejemplo comparativo 1 en el primer ciclo. Es decir, a partir de estos resultados, puede entenderse que los compuestos de fórmulas 1a a 1e que incluyen un triple enlace suprimieron la disolución de Fe formando una película sobre la superficie de la lámina de Fe como electrodo de trabajo.
Ejemplo experimental 2.
Se dispusieron partículas de Fe que tenían un diámetro de 280 |im a 330 |im entre el electrodo positivo y el separador durante la preparación de las baterías secundarias en los ejemplos 1-2, 4-6, 14-15, en los ejemplos de referencia 3, 7-13 y el ejemplo comparativo 1. Se prepararon de esta manera ocho muestras para cada una de las baterías secundarias de los ejemplos 1-2, 4-6, 14-15, en los ejemplos de referencia 3, 7-13 y el ejemplo comparativo 1. Se cargó cada batería secundaria (capacidad de batería 5,5 mAh) así preparada a una corriente constante de 0,1 C a una tensión de 4,2 V a 25 °C. Después de eso, se cargó cada batería a una tensión constante de 4,2 V y se terminó la carga cuando la corriente de carga alcanzó 0,275 mA. Después de dejar reposar cada batería durante 10 minutos, se descargó cada batería a una corriente constante de 0,5 C a una tensión de 3,0 V. Se comprobó el número baterías secundarias cargables y descargables entre las ocho baterías secundarias para cada ejemplo y ejemplo comparativo y se enumeran en la siguiente tabla 1.
Posteriormente, se cargaron las baterías secundarias cargables y descargables a una tasa de 0,8 C a 4,2 V en condiciones de corriente constante/tensión constante y se almacenaron a 45 °C durante 6 días. Después de 6 días de almacenamiento, se midieron las tensiones a 45 °C y se enumeran en la siguiente tabla 1.
[Tabla 1]
Tal como se ilustra en la tabla 1, con respecto a las baterías secundarias preparadas en los ejemplos 1-2, 4-6, 14 15, y en los ejemplos de referencia 3, 7-13 que incluían respectivamente las disoluciones de electrolito no acuoso de la presente invención, puede entenderse que las capacidades de descarga residual, las capacidades de descarga de recuperación, y las capacidades por ciclo se mantuvieron incluso si los ciclos se produjeron a alta temperatura, pero la batería secundaria del ejemplo comparativo 1 que incluía la disolución de electrolito no acuoso sin un aditivo de disolución de electrolito no acuoso tenía una capacidad residual, capacidad de descarga de recuperación y retención de capacidad por ciclo bajas.
En este caso, con respecto a la batería secundaria del ejemplo 15 que incluía la disolución de electrolito no acuoso que incluía una cantidad excesiva del aditivo de disolución de electrolito no acuoso, puede entenderse que la capacidad residual y la capacidad de descarga de recuperación se mantuvieron al mismo nivel que las de las baterías secundarias de los ejemplos 1-2, 4-6, 14, los ejemplos de referencia 3, y 7-13, pero la retención de capacidad por ciclo se redujo en comparación con la de la batería secundaria del ejemplo comparativo 1 sin el aditivo de disolución de electrolito no acuoso debido a un aumento de la resistencia provocado por el aditivo excedente.

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES Uso de al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en compuestos representados por las fórmulas 1a, 1b, 1d, 1e y 1f a continuación como aditivo para una disolución de electrolito no acuoso en una batería secundaria de litio: (Fórmula 1a)
  2. Disolución de electrolito no acuoso para su uso en una batería secundaria de litio, comprendiendo la disolución de electrolito no acuoso: una sal de litio; un disolvente orgánico; y un aditivo para una disolución de electrolito no acuoso que comprende al menos un compuesto según la reivindicación 1.
  3. Disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio según la reivindicación 2, en la que el aditivo para una disolución de electrolito no acuoso se incluye en una cantidad del 0,01 % en peso al 10 % en peso basado en el peso total de la disolución de electrolito no acuoso.
  4. 4. Disolución de electrolito no acuoso para una batería secundaria de litio según la reivindicación 3, en la que el aditivo para una disolución de electrolito no acuoso se incluye en una cantidad del 0,5 % en peso al 10 % en peso basado en el peso total de la disolución de electrolito no acuoso.
  5. 5. Batería secundaria de litio que comprende un electrodo negativo, un electrodo positivo y una disolución de electrolito no acuoso, en la que la disolución de electrolito no acuoso es tal como se define en las reivindicaciones 2-4.
ES18741985T 2017-01-23 2018-01-15 Aditivo para electrolito no acuoso, electrolito no acuoso para batería secundaria de litio que comprende el mismo, y batería secundaria de litio Active ES2965377T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170010223A KR102103898B1 (ko) 2017-01-23 2017-01-23 비수전해액용 첨가제, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 비수전해액 및 리튬 이차전지
PCT/KR2018/000700 WO2018135822A1 (ko) 2017-01-23 2018-01-15 비수전해액용 첨가제, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 비수전해액 및 리튬 이차전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2965377T3 true ES2965377T3 (es) 2024-04-15

Family

ID=62908207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES18741985T Active ES2965377T3 (es) 2017-01-23 2018-01-15 Aditivo para electrolito no acuoso, electrolito no acuoso para batería secundaria de litio que comprende el mismo, y batería secundaria de litio

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10923768B2 (es)
EP (1) EP3419099B1 (es)
JP (1) JP6739823B2 (es)
KR (1) KR102103898B1 (es)
CN (1) CN108886168B (es)
ES (1) ES2965377T3 (es)
HU (1) HUE064424T2 (es)
PL (1) PL3419099T3 (es)
WO (1) WO2018135822A1 (es)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019050597A1 (en) * 2017-09-08 2019-03-14 Cornell University PROTECTIVE LAYERS FOR BATTERY ELECTRODES
CN115732755B (zh) * 2021-08-30 2024-06-25 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种电解液及使用该电解液的二次电池
KR102555746B1 (ko) * 2021-09-14 2023-07-17 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 비수 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2023058922A1 (ko) * 2021-10-05 2023-04-13 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 비수 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2023248829A1 (ja) * 2022-06-23 2023-12-28 株式会社村田製作所 二次電池用電解液および二次電池
KR102619182B1 (ko) * 2022-07-19 2023-12-29 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 비수전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2024076219A1 (ko) * 2022-10-07 2024-04-11 주식회사 엘지에너지솔루션 비수 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20240064421A (ko) * 2022-11-04 2024-05-13 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지
KR20240097529A (ko) * 2022-12-20 2024-06-27 삼성에스디아이 주식회사 전해액 첨가제, 이를 포함하는 리튬 이차 전지용 전해액, 및 리튬 이차 전지
WO2024136572A1 (ko) * 2022-12-22 2024-06-27 주식회사 엘지에너지솔루션 비수 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2986569A (en) * 1958-03-03 1961-05-30 Dow Chemical Co 2, 3-epoxypropyl ethers of acetylenic alcohols
JP3169248B2 (ja) * 1991-12-06 2001-05-21 日立マクセル株式会社 有機電解液電池
JP4093699B2 (ja) 2000-03-13 2008-06-04 株式会社デンソー 非水電解液及び非水電解液二次電池
JP3823712B2 (ja) 2000-10-13 2006-09-20 宇部興産株式会社 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池
JP4561013B2 (ja) 2001-08-13 2010-10-13 宇部興産株式会社 非水電解液及びそれを用いたリチウム二次電池
CA2419212C (en) 2002-02-20 2009-07-07 Wilson Greatbatch Technologies, Inc. Organic cyclic carbonate additives for nonaqueous electrolyte in alkali metal electrochemical cells
JP4582458B2 (ja) 2003-07-17 2010-11-17 宇部興産株式会社 リチウム二次電池用非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池
JP2005248165A (ja) * 2004-02-05 2005-09-15 Nippon Kasei Chem Co Ltd アセチレン系重合体及びその製造方法
KR101158143B1 (ko) * 2004-05-28 2012-06-19 우베 고산 가부시키가이샤 비수 전해액 및 그것을 이용한 리튬 2차 전지
JP2006213617A (ja) * 2005-02-02 2006-08-17 Nagaoka Univ Of Technology アセチレンアルデヒドおよびその製造方法、アセチレンアルデヒドアセタールおよびその製造方法
JP5160744B2 (ja) * 2006-03-10 2013-03-13 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
JP4974107B2 (ja) * 2006-08-23 2012-07-11 大塚化学株式会社 ベンゼン化合物の製造方法
CN101657416B (zh) 2007-04-20 2014-03-12 宇部兴产株式会社 锂二次电池用非水电解液及使用其的锂二次电池
DE102007063051A1 (de) * 2007-12-28 2009-07-02 Heinz Prof. Dr. Langhals Fluoreszenzmarkierungen durch die "Click-Reaktion". Anwendung der 1,3-dipolaren Cycloaddition
CN101981749B (zh) 2008-04-02 2014-09-10 宇部兴产株式会社 锂电池用非水电解液以及使用了该非水电解液的锂电池
KR20100003101A (ko) * 2008-06-30 2010-01-07 주식회사 케이티 Ｉｐｔｖ의 출력신호를 이용한 전송대역 운용신호 제공장치 및 그 방법
JP2010050020A (ja) 2008-08-25 2010-03-04 Bridgestone Corp 電池用非水電解液及びそれを備えた非水電解液二次電池
KR100984134B1 (ko) 2008-09-11 2010-09-28 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
AR078173A1 (es) * 2009-09-15 2011-10-19 Sanofi Aventis Bifeniloximetil dihidro oxazolopirimidinonas sustituidas, su preparacion y su uso
US11081721B2 (en) * 2009-11-24 2021-08-03 Duracell U.S. Operations, Inc. Secondary electrochemical cells with separator and electrolyte combination
KR20120124424A (ko) 2010-02-03 2012-11-13 우베 고산 가부시키가이샤 비수 전해액, 그것을 이용한 전기화학 소자, 및 그것에 이용되는 알킨일 화합물
US8795904B2 (en) 2010-05-13 2014-08-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Nonaqueous electrolyte solvents and additives
WO2012105404A1 (ja) * 2011-01-31 2012-08-09 三菱化学株式会社 非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池
WO2012105510A1 (ja) * 2011-01-31 2012-08-09 三菱化学株式会社 非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池
CN103380530B (zh) * 2011-02-10 2016-03-30 三菱化学株式会社 非水电解液及使用该非水电解液的非水电解质二次电池
KR20130026282A (ko) 2011-09-05 2013-03-13 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
WO2013115041A1 (ja) 2012-01-30 2013-08-08 日本電気株式会社 非水電解液およびそれを用いた二次電池
KR20150027125A (ko) * 2012-06-29 2015-03-11 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 비수계 전해액 및 그것을 사용한 비수계 전해액 전지
KR102188212B1 (ko) * 2012-12-21 2020-12-08 메르크 파텐트 게엠베하 금속 착물
EP2768064A1 (en) 2013-02-15 2014-08-20 Basf Se Use of substituted alkynyl sulfonates, carbonates and oxalates as additives in electrolytes of secondary lithium-ion batteries
KR102167579B1 (ko) * 2013-02-27 2020-10-19 미쯔비시 케미컬 주식회사 비수계 전해액 및 그것을 이용한 비수계 전해액 전지
WO2014157591A1 (ja) * 2013-03-27 2014-10-02 三菱化学株式会社 非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液電池
CN106063015B (zh) * 2013-07-19 2020-09-15 巴斯夫欧洲公司 反应性烷氧基硼酸锂在锂离子电池组用电解质中作为电解质添加剂的用途
WO2015010933A1 (en) 2013-07-23 2015-01-29 Basf Se Oxiranyl derivatives as additives for electrolytes in lithium-ion batteries
JP6235313B2 (ja) * 2013-11-18 2017-11-22 旭化成株式会社 非水電解液及び当該非水電解液を用いたリチウムイオン二次電池
KR101860247B1 (ko) * 2014-01-22 2018-05-21 미쯔비시 케미컬 주식회사 비수계 전해액 및 그것을 사용한 비수계 전해액 2 차 전지
PL3528330T3 (pl) * 2014-08-22 2023-09-25 Mitsubishi Chemical Corporation Bateria akumulatorowa z niewodnym elektrolitem
JP6772834B2 (ja) * 2014-09-30 2020-10-21 三菱ケミカル株式会社 非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池
JP6407314B2 (ja) 2015-02-12 2018-10-17 富士フイルム株式会社 全固体二次電池、これに用いる固体電解質組成物および電池用電極シートならびに電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造方法
WO2016180297A1 (zh) * 2015-05-13 2016-11-17 厦门大学 一种金属桥位稠环化合物及其中间体和制备方法及应用
CN105428717A (zh) * 2015-12-18 2016-03-23 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种锂离子电池用电解液及锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
EP3419099B1 (en) 2023-11-08
JP2019520687A (ja) 2019-07-18
JP6739823B2 (ja) 2020-08-12
CN108886168B (zh) 2021-05-18
US10923768B2 (en) 2021-02-16
EP3419099A1 (en) 2018-12-26
KR102103898B1 (ko) 2020-04-24
HUE064424T2 (hu) 2024-03-28
KR20180086601A (ko) 2018-08-01
CN108886168A (zh) 2018-11-23
US20190334207A1 (en) 2019-10-31
PL3419099T3 (pl) 2024-02-26
EP3419099A4 (en) 2019-05-08
WO2018135822A1 (ko) 2018-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2965377T3 (es) Aditivo para electrolito no acuoso, electrolito no acuoso para batería secundaria de litio que comprende el mismo, y batería secundaria de litio
ES2945471T3 (es) Disolución no acuosa electrolítica para una batería secundaria de litio, y batería secundaria de litio que comprende la misma
EP3518334B1 (en) Non-aqueous electrolyte solution additive, non-aqueous electrolyte solution for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising said additive
ES2929134T3 (es) Aditivo de electrolito y disolución de electrolito no acuoso para batería secundaria de litio que lo contiene
CN108604709B (zh) 用于锂二次电池的非水电解液和包括该非水电解液的锂二次电池
EP3457485B1 (en) Non-aqueous electrolyte solution and lithium secondary battery comprising same
CN110998959B (zh) 具有提高的高温存储特性的锂二次电池
CN111052488B (zh) 高温存储特性改善的锂二次电池
ES2977806T3 (es) Disolución de electrolito no acuoso para batería secundaria de litio y batería secundaria de litio que comprende la misma
ES2970122T3 (es) Batería secundaria de litio con características a alta temperatura mejoradas
CN108713272B (zh) 非水电解质溶液以及包括所述非水电解质溶液的锂二次电池
EP3419097B1 (en) Non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising the same
EP3648229A1 (en) Polymer electrolyte for secondary battery and secondary battery comprising same
ES2980696T3 (es) Batería secundaria de litio
ES2936019T3 (es) Aditivo de disolución no acuosa de electrolito para batería secundaria de litio y disolución no acuosa de electrolito para batería secundaria de litio y batería secundaria de litio que incluyen el mismo
ES2973105T3 (es) Batería secundaria de litio
ES2952309T3 (es) Electrolito no acuoso para batería secundaria de litio y batería secundaria de litio que incluye el mismo
ES2978492T3 (es) Batería secundaria de litio que tiene características a baja temperatura y características a alta temperatura mejoradas
ES2958845T3 (es) Electrolito polimérico para batería secundaria y batería secundaria de litio que comprende el mismo
KR20190012364A (ko) 비수전해액용 첨가제, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 비수전해액 및 리튬 이차전지
EP3509155B1 (en) Non-aqueous electrolyte solution additive, and non-aqueous electrolyte solution for lithium secondary battery and lithium secondary battery which include the same
US10749210B2 (en) Polymer electrolyte for secondary battery and secondary battery including the same
ES2981221T3 (es) Disolución de electrolito no acuoso para batería secundaria de litio y batería secundaria de litio que incluye la misma
EP4037053A1 (en) Non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same
ES2978259T3 (es) Electrolito no acuoso para batería secundaria de litio y batería secundaria de litio que comprende el mismo