CN1866605A - 用于锂电池的电解液以及包括该电解液的锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于锂电池的电解液以及包括该电解液的锂电池。所述电解液包含非水有机溶剂、锂盐和能够与过渡金属形成螯合络合物的第一添加剂，该第一个添加剂在约2.5～4.8V的电压下稳定。

Description

用于锂电池的电解液以及包括该电解液的锂电池
                        技术领域
本发明涉及一种用于锂电池的电解液以及包括该电解液的锂电池，更具体地，本发明涉及一种改进电池安全性的电解液。
                        背景技术
由于高科技电子工业的进步，便携式的电子器件变得更小和更轻。因此，使用的便携式电子器件越来越多。对用作便携式电子器件电源的具有高能量密度的电池的需求增加，引起了最近对锂二次电池的研究。
锂二次电池具有约4V，更具体是3.7V的平均放电电位。因为锂二次电池是用于便携式数字器件如“3C”器件，即蜂窝式电话、笔记本电脑和可携式摄像机，以及其它便携式电子器件的必需的能源，所以这些锂二次电池对于数字时代是必要的。
还对电池进行研究，以开发出有效的安全特性如防止过充电。当电池过充电时，过量的锂离子沉积在正极上，并且过量的锂离子嵌入负极中，使正极和负极热不稳定。由于电解质的有机溶剂分解而引起过热，可能发生***，过热可能大大降低电池安全性。
为了克服这些问题，已经在电解液中加入了芳族化合物如氧化-还原剂或“氧化还原往复式添加剂(redox shuttle additive)”。例如，Shimizu的US5709968公开了苯化合物如2，4-二氟苯甲醚在非水锂离子二次电池中应用，防止由过充电电流引起的过热。此外，Mao的US5879834公开了电化学方法聚合的芳香族化合物如联苯、3-氯噻吩、呋喃等的应用，通过增加在异常过电压状态时的电池内阻而改进电池安全性。
由于通过氧化-还原反应产生的热量，氧化还原往复式添加剂迅速提高电池内部的温度。另外，通过快速而均匀地熔化隔板，添加剂封闭隔板的孔隙，抑制过充电反应。这些氧化还原往复式添加剂的聚合反应消耗过充电电流，从而改进了电池安全性。
然而，对大容量电池的需求日益增加，并且这些氧化还原往复式添加剂不能提供这种大容量电池所需的高水平的安全性。因此，存在对于能够防止过充电以及确保电池安全性的电解液的需要。
                        发明内容
在本发明的一个实施方案中，一种锂电池电解液产生改进的电池安全性。
在本发明的另一个实施方案中，一种锂电池包括产生改进的电池安全性的电解液。
用于锂电池的电解液的一个实施方案包含非水有机溶剂、锂盐和添加剂，该添加剂在约2.5～4.8V的电压下稳定。所述添加剂能够与过渡金属形成螯合络合物。
在本发明的另一个实施方案中，一种锂电池包括电解液，该电解液包含非水有机溶剂、锂盐和添加剂，该添加剂在约2.5～4.8V的电压下稳定。所述电解液添加剂能够与过渡金属形成螯合络合物。所述电池还包括正极和负极。正极包含能够嵌入和脱出锂离子的正极活性材料。负极包含活性材料，该活性材料选自能够嵌入/脱出锂离子的材料、锂金属、含锂的合金和能够通过使锂可逆地发生反应而形成含锂的化合物的材料。
                        附图说明
通过结合附图参照下列详细说明，本发明的这些及其它特征和优点将更好地理解，附图中：
图1是根据本发明一个实施方案的锂电池的剖视图；
图2是根据实验例1制备的锂二次电池的伏安法测量的曲线图；及
图3是根据实施例2和对比例2制备的锂电池在过充电时，在1.5C下测量的电流、温度和电压特性的曲线图。
                        具体实施方式
现在将参照附图描述本发明的示例性实施方案。然而，本领域普通技术人员可以理解，对描述的实施方案可以进行各种修改，而且本发明不局限于所描述的实施方案。更确切地，本实施方案仅是为了说明性目的而进行描述。
本发明涉及一种用于锂电池的电解液。图1是根据本发明一个实施方案的非水锂二次电池的剖视图；电池1包括容纳在电池壳10里的电极组件8。该电极组件8分别包括正极2、负极4以及位于正极2和负极4之间的隔板6。正极2和负极4分别包含能够嵌入和脱出锂离子的活性材料。隔板可以包括聚乙烯、聚丙烯或其混合物。
把电解液注入到电池壳10中，并浸入正极2和负极4以及隔板6中。电池壳10用盖板12和密封垫14密封。盖板12具有用于释放过剩压力的安全孔(未示出)，并且包括导流板(lead plate)24和位于导流板24和盖板12之间的绝缘板26。正极接头18连接于正极2上，负极接头20连接于负极4上。负线终端22通过负极接头20电连接电极组件8。充当正极终端的电池壳10，通过正极接头18电连接电极组件8。
在锂二次电池中，由于不正确操作或电池故障而过充电时，或者当由于电池设计的缺陷而发生短路时，温度突然增加。这种温度的突然增加引起过热。在过充电期间，过量的锂离子从正极释放出来并沉积在负极表面上，使正极和负极不稳定。因此，放热反应快速提高电池内部的温度，引起过热并且产生火和烟。这种放热反应可以包括电解液的高温分解、电解液和锂之间的反应、电解液和正极的氧化反应、电解液和正极活性材料高温分解生成的氧气之间的反应等。
考虑到这些问题，已经研究了各种添加剂，包括抑制过充电的添加剂和用于当高温储存时改进电池安全性的添加剂。然而，尽管这些添加剂可起到它们的预期目的，但它们有其它的缺点。例如，抑制过充电的添加剂如乙酸苯酯降低了高温储存时电池的安全性。此外，在电池制成后保留下来的金属杂质引起电压降。
根据本发明一个实施方案的电解液，包含第一添加剂，其在过充电或高温储存期间截留(trap)从正极释放的金属或金属杂质。这些第一添加剂在约2.5～4.8V的电压下稳定，并且能够与螯合金属形成螯合络合物。第一添加剂截留金属，从而防止电压降并降低由金属在负极上的沉积引起的安全性风险，该沉积可能引起短路。具体地，当高温储存时，第一添加剂确保了电池安全性。
第一添加剂能够形成螯合络合物，并且包括式1～3所示的化合物及其混合物：
Figure A20061007393100171
在式1～3中，R1、R2、R3、R4、R5和R6可以是相同或不同的化合物。然而，R1至R3中的至少一个和R4至R6中的至少一个是由式Ax R′所示的化合物，其中A选自N、O、P和S，x是0或1，R′选自CN、C1至C15直链烷基、C1至C15直链羧基、C1至C15支链烷基和C1至C15支链羧基。剩余的R1至R6基团分别包括选自H、卤素、C1至C15烷基和C6至C15芳基中的材料。在式1～3中，n是0～10的整数，n1是0～15的整数。当n1是奇数时，a是1，当n1是偶数时，a是1/2或1。
适用于本发明中的第一添加剂的非限制性实例，包括由下列式4～26所示的化合物及其混合物：
Figure A20061007393100172
Figure A20061007393100181
Figure A20061007393100191
Figure A20061007393100201
在上述式4～26中，Me是甲基，Ph是苯基。
在一个实施方案中，以电解液的总重量为基准，第一添加剂的量为约0.1～10％重量。在另一个实施方案中，以电解液的总重量为基准，第一添加剂的量为约1～5％重量。在另一个实施方案中，以电解液的总重量为基准，第一添加剂的量为3～5％重量。当第一添加剂的量低于约0.1％重量时，加入的效果可以忽略。当第一添加剂的量大于约10％重量，充电和放电的循环寿命恶化。
电解液还可以包含能够从正极中释放过渡金属的第二添加剂。能够形成螯合络合物的第一添加剂与第二添加剂的组合，充分地将由于内部短路引起的过充电模式转变为关闭模式，导致在过充电期间保证安全性。
第二添加剂可以包含酯-基化合物。该酯-基化合物的非限制性实例包括乙酸苯酯、苯甲酸苄酯、乙酸乙酯、乙酸-1-萘酯(1-naphthyl acetate)、2-色满酮(2-chromanone)和丙酸乙酯。
在一个实施方案中，以100重量份的电解液为基准，第二添加剂的量是约1～10重量份。在另一个实施方案中，以100重量份的电解液为基准，第二添加剂的量是约1～7重量份。在另一个实施方案中，以100重量份的电解液为基准，第二添加剂的量是约3～5重量份。当第二添加剂的量低于约1重量份时，过充电没有充分地抑制。当第二添加剂的量超过约10重量份时，循环寿命恶化。
电解液还包含非水有机溶剂和锂盐。在电池中锂盐提供锂离子，使锂电池的基本运行成为可能。非水有机溶剂是用于使参与电化学反应的离子迁移的介质。
适宜的锂盐的非限制性实例包括LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、LiC4F9SO3、LiAlO4、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)其中x和y是自然数、LiCl、LiI及其混合物。
在一个实施方案中，锂盐的浓度为约0.6～2.0M。在另一个实施方案中，锂盐的浓度为约0.7～1.6M。当锂盐的浓度低于约0.6M时，由于它的离子导电性，电解液性能恶化。当锂盐的浓度大于约2.0M时，由于电解液粘度增加，锂离子的迁移率降低。
非水有机溶剂可以包含碳酸酯、酯、醚、酮及其混合物。适宜的碳酸酯的非限制实例包括碳酸二甲酯(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)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和碳酸亚丁酯(BC)。酯的非限制性实例包括乙酸n-甲酯、乙酸n-乙酯、乙酸n-丙酯等。
在一个实施方案中，有机溶剂包括链状(chain)碳酸酯和环状碳酸酯的混合物。在该实施方案中，环状碳酸酯与链状碳酸酯的体积比为约1∶1～1∶9。当环状碳酸酯与链状碳酸酯的体积比在该范围内，并且混合物用作电解液时，电解液性能得到改进。
在另一个实施方案中，电解液还可以包含碳酸酯溶剂和芳烃溶剂的混合物，芳烃例如由式27所示：
在式27中，R10是选自卤素和C1至C10烷基中的化合物，q是0～6的整数。适用于本发明的芳烃溶剂的非限制性实例包括苯、氟代苯、甲苯、三氟甲苯、氯苯和二甲苯。
碳酸酯溶剂与芳烃溶剂的体积比为约1∶1～30∶1。当碳酸酯溶剂与芳烃溶剂的体积比在该范围内，并且混合物用作电解液时，电解液性能增强。
电解液还可以包含第三添加剂，该第三添加剂包括选自碳酸亚乙烯酯、二乙烯基砜(divinylsulfone)、亚硫酸乙二酯(ethylene sulfite)和具有选自卤素、氰基(CN)和硝基(NO2)的取代基的碳酸酯中的化合物。该第三添加剂改进了电池的电化学特性。例如，第三添加剂抑制在高温下的溶胀并且提高容量、循环寿命和低温性能。在一个实施方案中，第三添加剂包括碳酸酯添加剂。适宜的碳酸酯添加剂的非限制性实例包括碳酸亚乙酯衍生物，如碳酸氟亚乙酯，及由式28所示的化合物：
Figure A20061007393100222
在式28中，X1选自卤素、氰基(CN)和硝基(NO2)。
本发明的电解液是通过向非水有机溶剂中加入添加剂和锂盐而制备的。作为选择，添加剂可以加入到溶解于有机溶剂的锂盐溶液中。锂盐和添加剂的加入顺序不重要。
在本发明一个实施方案中，锂电池包括本发明的电解液。在该实施方案中，正极活性材料包括能够嵌入/脱出锂的锂嵌入化合物(lithiated intercalationcompound)。负极活性材料选自能够嵌入/脱出锂的碳质材料、锂金属、含锂的合金和能够通过使锂发生反应而可逆地形成含锂的化合物的材料。
锂电池可以是锂原电池或锂二次电池。
与具有常规非水电解液的电池相比，本发明的锂电池具有改进的过充电抑制性能。
下列实施例、实验例和对比例进一步说明了本发明，并且仅是为了说明性目的。然而，本发明不限制于这些实施例、实验例和对比例。
对比例1
将94g作为正极活性材料的LiCoO2、3g作为导电剂的Super p(乙炔黑)和3g作为粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVdF)混合在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，制备正极浆料。将该浆料涂布在宽度为4.9cm、厚度为147μm的铝箔上。然后干燥该涂布浆料的铝箔、压缩并切割，形成正极。
将90g作为负极活性材料的介碳(mesocarbon)纤维(由PETROCA公司制造的MCF)和10g作为粘合剂的PVdF混合，制备负极浆料。将该浆料涂布在宽度为5.1cm、厚度为178μm的铜箔上。然后干燥该涂布浆料的铜箔、压缩并切割，形成负极。
将聚乙烯薄膜隔板放置在正极和负极之间，然后将正极和负极以及隔板卷绕，形成电极组件。将该电极组件放入电池壳中，并在压力下将电解液注入到壳中，从而制成锂二次电池组电池。
通过将1M LiPF6溶解在碳酸亚乙酯、碳酸乙甲酯、碳酸二甲酯和氟代苯的混合溶剂中，制备电解液。碳酸亚乙酯∶碳酸乙甲酯∶碳酸二甲酯∶氟代苯的体积比是3∶5∶1∶1。以100重量份制得的电解液为基准，加入10重量份的氯甲苯，并加入7重量份的乙酸苯酯。
根据对比例1制备三个电池组电池1、2和3。在标准充电后和在85℃下放置4小时后，测量每个电池的开路电压(OCV)、内阻(IR)和电池厚度。这些测量示于表1中。
                                       表1
电池序号               在标准充电后          在85℃下放置4个小时后
  OCV(V)   IR(微欧(mohm))   厚度(mm)   OCV(V)   IR(微欧)   厚度(mm)
  1   4.15   51.3   5.65   1.00   430.0   8.00
  2   4.14   52.7   5.57   0.80   457.4   7.50
  3   4.14   51.8   5.59   1.10   347.5   7.80
如表1所示，当仅使用乙酸苯酯作为添加剂时，电池在高温下放置后，每个电池的OCV大大减小，并且电池厚度显著地增加。这表明在电池内部产生了气体，引起严重的溶胀。
对比例2
按照对比例1制备锂二次电池，所不同的是，没有使用乙酸苯酯。
实验例1
采用玻璃碳制备工作电极，采用锂金属制备参比电极和反电极。然后以0.5mV/秒的扫描速率，测量丁二腈的循环伏安曲线3次。结果示于图2中。如图2所示，丁二腈在2.5～4.8V没有显示氧化-还原峰，表明该化合物在这个电压范围内稳定。
实验例2
按照对比例1制备正极，并且使其经受标准充电条件。然后将该正极浸入电解液溶液中。随后，向正极中加入乙酸苯酯和能够形成螯合络合物的第一添加剂，然后将正极在85℃下存放4小时。表2列出了使用的第一添加剂和电解液溶液的颜色。
                               表2
  初始颜色  在85℃下存放4小时后的颜色
  实施例1   透明   深橙色
  丁二腈   透明   淡黄色
  乙腈   透明   淡粉红色
  戊腈   透明   淡粉红色
  3-乙氧基-丙腈   透明   淡粉红色
  乙二醇二丙烯酸酯   透明   粉红色
  1，2-双(二苯基膦(diphenylphosphino))乙烷   淡黄色   黄色
  1，2-二溴乙烷   透明   淡橙色
  乙二胺   黄色   深褐色
  四乙二胺(tetraethylenediamine)   黄色   深褐色
表2表明，在钴释放出来后，形成络合物，导致颜色变化。从表2所示的结果，预期胺-基化合物与电解液溶液发生反应，引起颜色变成深褐色。
实施例1
按照对比例1制备锂二次电池，所不同的是，电解液是通过向溶解在碳酸亚乙酯、碳酸乙甲酯、碳酸二甲酯和氟代苯混合溶剂中的1M LiPF6的溶液中加入丁二腈而制备的。碳酸亚乙酯∶碳酸乙甲酯∶碳酸二甲酯∶氟代苯的体积比是3∶5∶5∶1。以电解液的总重量为基准，加入5％重量的丁二腈。
实施例2
按照实施例1制备锂二次电池，所不同的是，电解液是通过向溶解在碳酸亚乙酯、碳酸乙甲酯、碳酸二甲酯和氟代苯混合溶剂中的1M LiPF6的溶液中加入丁二腈和乙酸苯酯而制备的。碳酸亚乙酯∶碳酸乙甲酯∶碳酸二甲酯∶氟代苯的体积比是3∶5∶5∶1。以电解液的总重量为基准，加入5％重量的丁二腈，以100重量份的电解液为基准，加入3重量份的乙酸苯酯。
实施例3
按照实施例1制备锂二次电池，所不同的是，使用3-乙氧基-丙腈(EPN：)代替丁二腈。以电解液的总重量为基准，加入5％重量的3-乙氧基-丙腈。
实施例4
按照实施例1制备锂二次电池，所不同的是，使用乙二醇二丙烯酸酯(EGDA)代替丁二腈。以电解液的总重量为基准，加入5％重量的乙二醇二丙烯酸酯。
实施例5
按照实施例1制备锂二次电池，所不同的是，使用1，2-双(二苯基膦)乙烷(DPPE)代替丁二腈。以电解液的总重量为基准，加入5％重量的1，2-双(二苯基膦)乙烷。
实施例6
按照实施例1制备锂二次电池，所不同的是，使用1，2-二溴乙烷(DBE)代替丁二腈。以电解液的总重量为基准，加入5％重量的1，2-二溴乙烷。
将根据实施例2和对比例1制得的锂电池以1.5C过充电，并且根据运行时间测量电压和温度。这些测量示于图3中。如图3所示，根据对比例1制得的锂电池，仅采用乙酸苯酯作为添加剂，随运行时间其电压不稳定，并且电池温度很高，表明电池安全性差。相反，根据实施例2制得的锂电池，采用乙酸苯酯和丁二腈，具有均匀的工作电压，并且电池温度低于对比例1，表明电池安全性提高。
将实施例1至6以及对比例1和2的电池组电池在85℃下存放4小时。将实施例1至6以及对比例1和2的电池组电池分别独立地过充电。过充电是这样进行的，将各电池充分充电至4.2V。通过将镍接头电阻-焊接(resistant-welding)到各终端上，制备导线(lead wire)。把导线连接到充电-放电设备上，并将电池组电池在恒流/恒压下过充电至1.5C(1.6A)/12V。达到12V后，施加电流2.5小时。在过充电期间，测量电池的着火和***。这些测量示于表3中。在表3中，在过充电时的安全性记载如下：
L0：好，L1：泄漏，L2：闪光，L2：发光(flame)，L3：冒烟，L4：着火，L5：***。
                                     表3
  能够形成螯合络合物的添加剂   量(％)   乙酸苯酯的量(重量份)   标准容量(mAh)   在高温下放置   过充电
  对比例2   -   -   0   1083   OK   L5
  对比例1   -   -   7   1060   NG   L0
  实施例1   丁二腈   5   0   1070   OK   L3
  实施例2   丁二腈   5   3   1060   OK   L0
  实施例3   EPN   5   0   1088   OK   L4
  实施例4   EGDA   5   0   1051   OK   L3
  实施例5   DPPE   5   0   1048   OK   L4
  实施例6   DBE   5   0   1062   OK   L5
如表3所示，其中使用丁二腈和乙酸苯酯的实施例2，在高温储存后具有良好的特性，在过充电时具有安全性。其中没有使用乙酸苯酯的实施例3至6，在高温储存后具有令人满意的特性，与其中没有使用添加剂的对比例2相比，具有改进的安全特性。然而，实施例3至6不具有接近L0的安全级别。
其中没有使用添加剂的对比例2，满足高温储存的要求，但是在过充电时具有较差的安全性。其中仅使用乙酸苯酯作添加剂的对比例1，在过充电时具有良好的安全性，但是高温储存后具有较差的性能。
使根据实施例2和对比例2的电池组电池经受标准充电，然后测量OCV、IR和电池厚度。然后将电池组电池在85℃下存放4小时，随后再次测量OCV、IR和电池厚度(t)。在85℃和室温下测量电池厚度(t)。这些测量示于表4中。
表4还列出了每个电池在标准充电-放电(STD-DC)后的容量。另外，表4列出了在高温储存并立即冷却后测量的每个电池的放电容量(ret(DC))。最后，表4列出了在高温储存、放电、然后充电-放电后测量的每个电池的容量(rec(DC))。在表4中，ret(DC)表示充电容量保持，rec(DC)表示高温储存后的容量保持。
                                                 表4
在标准充电后 在85℃下放置4小时后   STDDC(mAh)   ret(DC)(mAh)   rec(DC)(mAh)
  OCV(V)   IR(微欧) t(mm) OCV(V)   IR(微欧)   t(mm，85℃)   t(mm，室温)
 实施例2(No.1)   4.15   48.6   5.67   4.11   59.8   6.13   5.85   1053.4   944.2   959.2
 实施例2(No.2)   4.15   48.1   5.69   4.12   58.1   6.27   5.88   1063.5   975.3   991.9
 实施例2(No.3)   4.18   48.8   5.72   4.12   59.8   6.12   5.91   1061.2   959.0   966.2
 实施例2(No.4)   4.18   50.0   5.63   4.12   69.8   6.01   5.76   1039.2   920.6   922.4
 实施例2(No.5)   4.18   47.9   5.66   4.13   58.4   6.23   5.86   1066.9   956.5   965.5
 平均值   4.17   48.7   5.67   4.12   61.2   6.15   5.85   1056.8   951.1   961.0
 对比例2(No.1)   4.16   44.7   5.47   4.14   48.8   5.79   5.70   1085.6   1022.1   1019.6
 对比例2(No.2)   4.16   45.9   5.45   4.14   50.1   5.82   5.66   1082.9   1011.8   1009.3
 平均值   4.16   45.3   5.46   4.14   49.5   5.81   5.68   1084.3   1017.0   1014.5
表4中列出的测量表明，根据实施例2制得的电池组电池和根据对比例2制得的电池组电池运行相似。如表3和表4所示，丁二腈和乙酸苯酯的组合保持电池性能，提高在高温下的电池稳定性，并且确保在过充电期间的电池安全性。
已经参照示例性实施方案描述了本发明。然而，本领域技术人员将会理解可以做出各种修改和替换，而不脱离如所附的权利要求书阐述的本发明的构思和范围。

Claims (50)

1.一种用于锂电池的电解液，包含：
非水有机溶剂；
锂盐；及
能够与过渡金属形成螯合络合物的第一添加剂，该第一个添加剂在约2.5～4.8V的电压下稳定。
2.根据权利要求1的电解液，其中所述第一添加剂包括选自式1～3所示的化合物及其混合物中的化合物：
Figure A2006100739310002C1
式中n是0～10的整数，
n1是0～15的整数，其中当n1是奇数时，a为1，当n1是偶数时，a为1/2或1；并且
R1至R3中的至少一个以及R4至R6中的至少一个为AxR′所示的化合物，其中A选自N、O、P或S，x是0或1，R′选自CN、C1至C15的直链烷基、C1至C15的直链羧基、C1至C15的支链烷基和C1至C15的支链羧基，其中剩余的R1至R6基团各自包括选自H、卤素、C1至C15烷基和C6至C15芳基的材料。
3.根据权利要求2的电解液，其中所述第一添加剂包括选自式4～26所示的化合物中的化合物：
Figure A2006100739310003C1
Figure A2006100739310004C1
4.根据权利要求1的电解液，其中所述第一添加剂在电解液中的量以电解液的总重量为基准，为约0.1～10％重量。
5.根据权利要求4的电解液，其中所述第一添加剂在电解液中的量以电解液的总重量为基准，为约1～5％重量。
6.根据权利要求4的电解液，其中所述第一添加剂在电解液中的量以电解液的总重量为基准，为约3～5％重量。
7.根据权利要求1的电解液，还包含能够从正极释放过渡金属的第二添加剂。
8.根据权利要求7的电解液，其中所述第二添加剂是酯-基化合物。
9.根据权利要求8的电解液，其中所述第二添加剂选自乙酸苯酯、苯甲酸苄酯、乙酸乙酯、乙酸-1-萘酯、2-色满酮和丙酸乙酯。
10.根据权利要求7的电解液，其中所述第二添加剂在电解液中的量以100重量份的电解液为基准，为约1～10重量份。
11.根据权利要求10的电解液，其中所述第二添加剂在电解液中的量以100重量份的电解液为基准，为约1～7重量份。
12.根据权利要求11的电解液，其中所述第二添加剂在电解液中的量以100重量份的电解液为基准，为约3～5重量份。
13.根据权利要求1的电解液，其中所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、LiC4F9SO3、LiAlO4、LiAlCl4、LiCl、LiI、其中x和y是自然数的LiN(CXF2X+1SO2)(CyF2y+1SO2)及其混合物。
14.根据权利要求1的电解液，其中所述锂盐的浓度为约0.6～2.0M。
15.根据权利要求1的电解液，其中所述锂盐的浓度为约0.7～1.6M。
16.根据权利要求1的电解液，其中所述非水有机溶剂选自碳酸酯、酯、醚、酮及其混合物。
17.根据权利要求16的电解液，其中所述碳酸酯选自碳酸二甲酯(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)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)及其混合物。
18.根据权利要求16的电解液，其中所述酯选自乙酸n-甲酯、乙酸n-乙酯、乙酸n-丙酯及其混合物。
19.根据权利要求16的电解液，其中所述非水有机溶剂包括碳酸酯，该碳酸酯包括链状碳酸酯和环状碳酸酯的混合物，该链状碳酸酯与环状碳酸酯的体积比是约1∶1～1∶9。
20.根据权利要求1的电解液，其中所述非水溶剂包括碳酸酯溶剂和芳烃溶剂的混合物。
21.根据权利要求20的电解液，其中所述碳酸酯溶剂与芳烃溶剂的体积比为约1∶1～30∶1。
22.根据权利要求20的电解液，其中所述芳烃溶剂选自式27所示的溶剂：
式中q为0～6的整数，R10选自卤素和C1至C10烷基。
23.根据权利要求22的电解液，其中所述芳烃溶剂选自苯、氟代苯、甲苯、三氟甲苯、氯苯、二甲苯及其混合物。
24.根据权利要求1的电解液，还包含第三添加剂，该第三添加剂选自具有卤素取代基的碳酸酯、具有氰基(CN)取代基的碳酸酯、具有硝基(NO2)取代基的碳酸酯、碳酸亚乙烯酯、二乙烯基砜、亚硫酸乙二酯及其混合物。
25.根据权利要求24的电解液，其中所述第三添加剂选自具有卤素取代基的碳酸酯、具有氰基(CN)取代基的碳酸酯和具有硝基(NO2)取代基的碳酸酯。
26.根据权利要求24的电解液，其中所述第三添加剂选自由式28所示的化合物：
式中X1选自卤素、氰基(CN)和硝基(NO2)。
27.根据权利要求24的电解液，其中所述第三添加剂是碳酸氟亚乙酯。
28.一种用于锂电池的电解液，包含：
非水有机溶剂；
锂盐；
能够与过渡金属形成螯合络合物的第一添加剂，该第一添加剂在约2.5～4.8V的电压下稳定；
能够从正极释放过渡金属的第二添加剂。
29.根据权利要求28的电解液，还包含第三添加剂，该第三添加剂选自具有卤素取代基的碳酸酯、具有氰基(CN)取代基的碳酸酯、具有硝基(NO2)取代基的碳酸酯、碳酸亚乙烯酯、二乙烯基砜、亚硫酸乙二酯及其混合物。
30.一种锂电池，包括：
电解液，该电解液包含：
非水有机溶剂，
锂盐，及
能够与过渡金属形成螯合络合物的第一添加剂，该第一个添加剂在约2.5～4.8V的电压下稳定；
正极，该正极包含能够嵌入和脱出锂离子的正极活性材料；及
负极，该负极包含活性材料，该活性材料选自能够嵌入/脱出锂离子的材料、锂金属、含锂的合金和能够通过使锂可逆地发生反应而形成含锂化合物的材料。
31.根据权利要求30的锂电池，其中所述第一添加剂包括选自式(1)至(3)所示的化合物及其混合物中的化合物：
Figure A2006100739310008C1
式中n是0～10的整数，
n1是0～15的整数，其中当n1是奇数时，a是1，当n1是偶数时，a是1/2或1；并且
R1至R3中的至少一个以及R4至R6中的至少一个是由AxR′所示的化合物，其中A选自N、O、P或S，x是0或1，R′选自CN、C1至C15的直链烷基、C1至C15的直链羧基、C1至C15的支链烷基和C1至C15的支链羧基，其中剩余的R1至R6基团均包括选自H、卤素、C1至C15烷基和C6至C15芳基中的材料。
32.根据权利要求31的锂电池，其中所述第一添加剂包括选自由式4～26所示的化合物及其混合物中的化合物：
Figure A2006100739310009C1
Figure A2006100739310011C1
33.根据权利要求30的锂电池，其中所述第一添加剂在电解液中的量以电解液的总重量为基准，为约0.1～10％重量。
34.根据权利要求33的锂电池，其中所述第一添加剂在电解液中的量以电解液的总重量为基准，为约1～5％重量。
35.根据权利要求34的锂电池，其中所述第一添加剂在电解液中的量以电解液的总重量为基准，为约3～5％重量。
36.根据权利要求30的锂电池，其中所述电解液还包含能够从正极释放过渡金属的第二添加剂。
37.根据权利要求36的锂电池，其中所述第二添加剂是酯-基化合物。
38.根据权利要求37的锂电池，其中所述第二添加剂选自乙酸苯酯、苯甲酸苄酯、乙酸乙酯、乙酸-1-萘酯、2-色满酮和丙酸乙酯。
39.根据权利要求36的锂电池，其中所述第二添加剂在电解液中的量以100重量份的电解液为基准，是约1～10重量份。
40.根据权利要求39的锂电池，其中所述第二添加剂在电解液中的量以100重量份的电解液为基准，是约1～7重量份。
41.根据权利要求40的锂电池，其中所述第二添加剂在电解液中的量以100重量份的电解液为基准，是约3～5重量份。
42.根据权利要求30的锂电池，其中所述非水有机溶剂选自碳酸酯、酯、醚、酮及其混合物。
43.根据权利要求42的锂电池，其中所述碳酸酯选自碳酸二甲酯(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)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)及其混合物。
44.根据权利要求30的锂电池，其中所述非水溶剂包括碳酸酯溶剂和芳烃溶剂的混合物。
45.根据权利要求44的锂电池，其中所述芳烃溶剂包括由式27所示的溶剂：
Figure A2006100739310013C1
式中q是0～6的整数，R10选自卤素和C1至C10烷基。
46.根据权利要求45的锂电池，其中所述芳烃溶剂选自苯、氟代苯、甲苯、三氟甲苯、氯苯、二甲苯及其混合物。
47.根据权利要求30的锂电池，其中所述电解液还包含第三添加剂，该第三添加剂选自具有卤素取代基的碳酸酯、具有氰基(CN)取代基的碳酸酯、具有硝基(NO2)取代基的碳酸酯、碳酸亚乙烯酯、二乙烯基砜、亚硫酸乙二酯及其混合物。
48.根据权利要求47的锂电池，其中所述第三添加剂选自具有卤素取代基的碳酸酯、具有氰基(CN)取代基的碳酸酯和具有硝基(NO2)取代基的碳酸酯。
49.根据权利要求48的锂电池，其中所述第三添加剂选自由式28所示的化合物：
Figure A2006100739310013C2
式中X1选自卤素、氰基(CN)和硝基(NO2)。
50.根据权利要求48的锂电池，其中所述负极活性材料包括能够嵌入/脱出锂离子的碳质材料。
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