專利名稱：包含酰胺化合物的電解質(zhì)和含有所述電解質(zhì)的電化學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含酰胺化合物的電解質(zhì)和含有所述電解質(zhì)的電化學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
本申請(qǐng)要求在韓國(guó)專利局提交的下列專利申請(qǐng)的權(quán)益2009年3月4日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)10-2009-0018583,2009年3月4日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)10-2009-0018584、 2009年7月14日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)10-2009-0064105、2009年7月20日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)10-2009-0065977和2010年3月4日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)10-2010-0019514，為了全部目的通過參考將其全部公開內(nèi)容并入本文中。多種電解質(zhì)正在用于目前的電化學(xué)裝置，例如，鋰二次電池、電解電容器、電雙層電容器和電致變色顯示裝置，并用于其中為了未來商業(yè)化正在進(jìn)行多種研究的染料敏化太陽能電池，并且電解質(zhì)的重要性與日俱增。特別地，鋰二次電池具有高能量密度和長(zhǎng)生命周期，因此是關(guān)注的中心。通常，鋰二次電池包含由碳材料或鋰金屬合金制造的負(fù)極、由鋰金屬氧化物制造的正極和通過將鋰鹽溶解在有機(jī)溶劑中而制造的電解質(zhì)。通過鋰離子的嵌入和脫嵌反應(yīng)來確定鋰金屬氧化物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和容量。隨著充電電位升高，鋰金屬氧化物的容量增加但是變得結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。 電極的這種不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)引起氧氣的產(chǎn)生，其可能導(dǎo)致電池中的過熱或與電解質(zhì)的反應(yīng)， 從而可能導(dǎo)致電池爆炸。目前，廣泛用于鋰二次電池的電解質(zhì)的有機(jī)溶劑包括碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、二甲氧基乙烷、Y-丁內(nèi)酯(GBL)、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、乙腈等。因?yàn)檫@些有機(jī)溶劑通常具有高揮發(fā)性和高可燃性，所以使用所述有機(jī)溶劑的鋰二次電池可能在穩(wěn)定性方面具有問題，特別是在高溫下。為了解決該問題，已經(jīng)提議使用咪唑銘基或銨基離子液體作為鋰二次電池的電解質(zhì)。然而，離子液體可能在比鋰離子更高電壓的負(fù)極中被還原，或者咪唑锫或銨陽離子可能與鋰離子一起插入到負(fù)極中，這可能反而劣化電池的性能。同時(shí)，韓國(guó)專利登記10-751203和韓國(guó)公開專利公布10_2007_85575公開了，鋰鹽和由特定化學(xué)式表示的酰胺化合物如乙酰胺、脲、甲基脲、己內(nèi)酰胺、戊內(nèi)酰胺、三氟乙酰胺、氨基甲酸酯、甲酰胺等的低共熔混合物作為電解質(zhì)。低共熔混合物顯示高的熱和化學(xué)穩(wěn)定性以及相對(duì)寬的電化學(xué)窗口，因此，解決了諸如由使用常規(guī)有機(jī)溶劑而造成的電解質(zhì)的蒸發(fā)或燃燒的問題。如上所述，多種電解質(zhì)的開發(fā)快速增長(zhǎng)。特別地，對(duì)于如下電解質(zhì)存在增加的需求其含有具有更高的高溫穩(wěn)定性和低的電化學(xué)窗口下限值的化合物，且適合應(yīng)用于其中需要多種電化學(xué)特性的電化學(xué)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
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因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供具有高的熱和化學(xué)穩(wěn)定性的電解質(zhì)，和含有所述電解質(zhì)的電化學(xué)裝置。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供在裝置中具有更低電阻率的電解質(zhì)，和含有所述電解質(zhì)的電化學(xué)裝置。本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供具有更高的高溫穩(wěn)定性、充分低的粘度、高的離子電導(dǎo)率和寬的電化學(xué)窗口的電解質(zhì)，和含有所述電解質(zhì)的電化學(xué)裝置。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的電解質(zhì)包含其中烷氧基被胺基取代的由下列化學(xué)式1表示的酰胺化合物，和可電離的鋰鹽，化學(xué)式1
權(quán)利要求
1. 一種電解質(zhì)，其包含(a)由下列化學(xué)式1表示的酰胺化合物，其中烷氧基被胺基取代，化學(xué)式1其中R是氫，鹵素，或者未取代或被鹵素取代的且具有1至20個(gè)碳的選自烷基、烷基胺基、烯基、芳基和烯丙基中的任一種，R1和&獨(dú)立地是氫，鹵素，或者未取代或被鹵素取代的且具有1至20個(gè)碳的選自烷基、 烷基胺基、烯基和芳基中的任一種，其中R1和&中的至少一個(gè)是由-O(CH2)pCH3表示的烷氧基，或其中R1和&中的至少一個(gè)是由-O(CH2)pCH3表示的烷氧基，并且另一個(gè)是-(CH2)n-且將N與X連接以形成環(huán)，P是0至8的整數(shù)，以及η是1至10的整數(shù)，并且 X是選自氧、硫、氮、磷和硅中的任一種，其中 i)當(dāng)X是氧或硫時(shí)，m是1， )當(dāng)X是氮或磷時(shí)，m是2，iii)當(dāng)X是硅時(shí)，m是3，以及iv)在將X連接至N以形成環(huán)的情況下，當(dāng)X是氧或硫時(shí)，m是0，當(dāng)X是氮或磷時(shí)，m是 1，以及當(dāng)X是硅時(shí)，m是2 ；和(b)可電離的鋰鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電解質(zhì)，其中，所述其中烷氧基被胺基取代的酰胺化合物是選自如下的任一種N-甲氧基氨基甲酸甲酯、N-甲氧基氨基甲酸乙酯、N-甲氧基-N-甲基氨基甲酸甲酯、N-甲氧基-N-甲基氨基甲酸乙酯、N-甲氧基-N-甲基氨基甲酸丙酯、N-甲氧基-N-甲基氨基甲酸丁酯、N-甲基-N-甲氧基乙基氨基甲酸甲氧基乙酯、N-甲氧基-N-甲基氨基甲酸-2，2，2-三氟乙酯、N-甲氧基-N-甲基氨基甲酸-2-氟乙酯、N-甲氧基-N-甲基氨基甲酸五氟丙酯、N-甲氧基-N-甲基氨基甲酸-2-(全氟己基)乙酯、N-甲氧基-N-甲基氨基甲酸-6-(全氟丁基)己酯和N-甲氧基β唑烷酮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電解質(zhì)，其中所述鋰鹽的陰離子是選自如下的任一種F_、 Cr、Br\ Γ、Ν03\ N(CN) ” BF4\ CIO;、PF6\ (CF3) 2PF4\ (CF3) 3PF”(CF3) 4PF”(CF3) 5ΡΓ、 (CF3) 6P\ CF3S0” CF3CF2S0” (CF3SO2) 2N\ (FSO2) 2N\ CF3CF2 (CF3) 2C0\ (CF3SO2) 2OT、(SF5) 3C\ (CF3SO2) 3C\ CF3 (CF2) 7S03\ CF3C02\ CH3C02\ SCN-和(CF3CF2SO2)具。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電解質(zhì)，其中所述電解質(zhì)中的所述其中烷氧基被胺基取代的酰胺化合物和所述鋰鹽的分子比是1 1至8 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電解質(zhì)，其中所述電解質(zhì)具有0.4 5. OV的電化學(xué)窗口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電解質(zhì)，其中所述電解質(zhì)具有50cP以下的粘度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電解質(zhì)，所述電解質(zhì)還包含選自線性碳酸酯類化合物、環(huán)狀碳酸酯類化合物及它們的混合物中的任一種碳酸酯類化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的電解質(zhì)，其中所述碳酸酯類化合物是選自如下的任一種碳酸亞丙酯、碳酸亞乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸亞丁酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、二甲亞砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氫呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸甲乙酯、Y-丁內(nèi)酯或它們的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的電解質(zhì)，其中相對(duì)于總計(jì)100重量份的所述酰胺化合物和所述鋰鹽，所述碳酸酯類化合物的含量是5 200重量份。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的電解質(zhì)，其中所述電解質(zhì)具有4至30cP的粘度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的電解質(zhì)，其中所述電解質(zhì)具有5 lOmS/cm的離子電導(dǎo)率。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的電解質(zhì)，其中所述電解質(zhì)是聚合物電解質(zhì)。
13.—種電化學(xué)裝置，其包含權(quán)利要求1的電解質(zhì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的電化學(xué)裝置，其中所述電化學(xué)裝置是鋰二次電池。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的電化學(xué)裝置，其中在將所述電池充電至4.2V并在90°C下靜置 4小時(shí)之后，所述鋰二次電池具有10%以下的厚度變化率。
全文摘要
本發(fā)明提供了具有特定結(jié)構(gòu)的酰胺化合物，在所述結(jié)構(gòu)中烷氧基被胺基取代；和包含所述酰胺化合物和可電離的鋰鹽的電解質(zhì)；以及含有所述電解質(zhì)的電化學(xué)裝置。所述電解質(zhì)可以具有優(yōu)異的熱和化學(xué)穩(wěn)定性以及寬的電化學(xué)窗口。另外，所述電解質(zhì)可以具有充分低的粘度和高的離子電導(dǎo)率，因此可以有效地用作使用不同負(fù)極材料的電化學(xué)裝置的電解質(zhì)。
文檔編號(hào)H01M10/05GK102405549SQ201080017503
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月4日
發(fā)明者吳宰丞, 樸志源, 李曉真, 李秉培, 洪蓮叔, 金東洙 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg 化學(xué)