一种电解液及使用该电解液的锂离子电池制造技术

本申请属于锂离子电池领域，具体讲，本申请涉及一种电解液及使用该电解液的锂离子电池。本申请的电解液包括有机溶剂、电解质和添加剂，添加剂包括添加剂A和添加剂B；添加剂A选自亚砜类化合物、砜类化合物、亚硫酸酯类化合物、硫酸酯类化合物、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种；添加剂B选自二氟磷酸锂或如式Ⅰ所示的化合物中的至少一种；本申请的电解液可降低新鲜锂离子电池的直流阻抗和循环后电池的直流阻抗。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于锂离子电池领域，具体讲，本申请涉及一种电解液及使用该电解液的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池因具有比能量高、循环寿命长、自放电小等优点，被广泛应用于消费类电子产品以及储能与动力电池中。随着锂离子电池的广泛应用，其使用环境也早已趋于多种多样，对电池的要求越来越高。电池在使用的过程中往往因为充电电流或放电电流过大而大量产热，对设备和人体造成一定伤害。电池在单位时间的发热量除了受闭合电路电流大小的影响外，还会与电池的直流内阻有关，直流内阻越大发热量越大，反义则越小。负极阻抗在电池直流内阻中占了很大的比重，从电解液来说，降低电池的直流阻抗可以从降低负极与电解液固体电解质界面(SEI)阻抗着手，较低的负极界面阻抗不但可以降低电池的直流阻抗，减少电池的产热，还可以降低负极析锂的风险。有鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本申请的首要专利技术目的在于提出一种电解液。本申请的第二专利技术目的在于提出一种使用该电解液的锂离子电池。为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：本申请涉及一种电解液，包括有机溶剂、电解质和添加剂，所述添加剂包括添加剂A和添加剂B；所述添加剂A选自亚砜类化合物、砜类化
合物、亚硫酸酯类化合物、硫酸酯类化合物、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种；所述添加剂B选自二氟磷酸锂或如式Ⅰ所示的化合物中的至少一种；在式Ⅰ中，R11、R12、R13各自独立地分别选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C1～20烷氧基、取代或未取代的C6～26芳氧基、其中，R’、R”、R”’各自独立的分别选自取代或未取代的C1～20烷基；或R11、R12、R13中的两个取代基连接形成3～10元环，所述3～10元环中还含有氧原子或硅原子中至少一种；取代基选自卤素、氰基、C1～4烷基。优选的，所述添加剂B选自如式ⅠA所示的化合物中的至少一种；式ⅠA中，X、Y各自独立的分别表示C、O或Si；R14选自取代或未取代的C1～10亚烷基，取代基选自卤素、氰基；优选的，所述添加剂B选自如式ⅠAa所示的化合物中的至少一种；式ⅠAa中，R13’选自取代或未取代的C1～10烷基、取代或未取代的C1～10烷氧基，R14’选自取代或未取代的C2～4亚烷基，取代基选自卤素、氰基。优选的，R11、R12、R13各自独立的分别选自取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C1～6烷氧基；取代基选自卤素、氰基。优选的，所述添加剂B选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、甲基磷酸二甲酯、甲基磷酸二乙酯或如式1结构的化合物中的至少一种：优选的，所述亚砜类化合物选自如式ⅡA所示化合物中的至少一种、所述砜类化合物选自如式ⅡB所示化合物中的至少一种、所述亚硫酸酯类化合物选自如式ⅡC所示化合物中的至少一种、所述硫酸酯类化合物选自如式ⅡD所示化合物中的至少一种；其中，R21、R22各自独立地分别选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C2～20烯基；R23、R24各自独立地分别选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C2～20烯基，或R23、R24连接形成4～10元环；R25、R26各自独立地分别选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C2～20烯基，或R25、R26连接形成5～10元环；R27、R28各自独立地分别选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C2～20烯基、-Si(R’)3，或R27、R28连接形成5～10元环；R’为取代或未取代的C1～6烷基；取代基选自卤素。优选的，所述亚砜类化合物选自二甲基亚砜、二乙基亚砜中的至少一种；所述砜类化合物优先选自二甲基砜、二乙基砜、环丁砜中的至少一种；所述亚硫酸酯类化合物优先选自亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、4-甲基亚硫酸乙烯酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸二乙酯、亚硫酸甲乙酯中的至少一种；所述硫酸酯类化合物优选硫酸亚乙酯、4-甲基硫酸亚乙酯、硫酸亚丙酯、三甲基硅烷硫酸酯中的至少一种。优选的，所述添加剂A的含量为所述电解液总质量的0.01％～3％，优选为0.1％～1％。优选的，所述添加剂B的含量为所述电解液总质量的0.01％～3％，优选为0.1％～1％。优选的，所述有机溶剂选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、乙腈、甲硫醚中的至少一种。本申请涉及一种锂离子电池，其包括电解液、正极片、负极片、隔离膜和包装箔；所述正极片包括正极集流体及涂布在正极集流体上的正极膜片，负极片包括负极集流体及涂布在负极集流体上的负极膜片；其特征在于，所述电解液为本申请的电解液。本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：通常含S＝O键的化合物作为溶剂使用时粘度较大，会增大电池的直流内阻，而单独作为负极成膜添加剂使用时，SEI阻抗会升高，如二甲基亚砜、二甲基砜，添加后SEI阻抗明显增加；含P＝键的化合物也具有较高的粘度，作为溶剂使用不能降低电池的直流阻抗，单独作为负极成膜添加剂使用时，SEI阻抗没有明显降低，并且所形成的SEI较不稳定，高温下容易分解，对电池的循环性能影响较大。本申请研究发现，将本申请中的含S＝O键的化合物(添加剂A)和含P＝O键的化合物(添加剂B)组合使用后，可以显著的降低SEI阻抗，抑制循环过程中SEI阻抗的增长。其原因可以考虑
如下(但并不限于此)：负极成膜添加剂A和B应用到锂离子电池中后，含有P＝O键化合物还原分解产物形成的SEI磷酸盐颗粒嵌入在含S＝O键化合物的形成SEI中，在负极表面形成致密的复合固体电解质界面(SEI)膜，增加了SEI膜的离子电导率，又抑制循环过程中SEI阻抗增长。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。本申请涉及一种电解液，能够降低新鲜电池的直流阻抗和循环后电池的直流阻抗。该电解液包括有机溶剂、电解质和添加剂，添加剂中含有作为负极成膜添加剂的添加剂A和添加剂B；其中，添加剂A为含有S＝O键的化合物，选自亚砜类化合物、砜类化合物、亚硫酸酯类化合物、硫酸酯类化合物、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种；添加剂B为含有P＝O键的化合物，选自二氟磷酸锂(LiPO2F2)及式Ⅰ结构的化合物的至少一种：式Ⅰ中，R11、R12、R13各自独立地分别选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C1～20烷氧基、取代或未取代的C6～26芳氧基、其中，R’、R”、R”’各自独立的分别选自取代或未取代的C1～20烷基；或R11、R12、R13中的两个取代基连接形成3～10元环，所述3～10元环中还含有氧原子或硅原子
中至少一种；取代基选自卤素、氰基、C1～4烷基。作为本申请电解液的一种改进，当取代基为直链或直链取代基时，R11、R12、R13各自独立地分别选自取代或未取代的C1～6烷氧基、取代或未取代的苯基、其中，R’、R”、R”’各自独立的分别选自取代或未取代的C1～6烷基；取代基选自卤素、C1～4烷基。作为本申请电解液的一种改进，当取代基中的两个取代基连接成环时，优选形成4～10元环，更优选形成4～8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解液，包括有机溶剂、电解质和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括添加剂A和添加剂B；所述添加剂A选自亚砜类化合物、砜类化合物、亚硫酸酯类化合物、硫酸酯类化合物、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种；所述添加剂B选自二氟磷酸锂或如式Ⅰ所示的化合物中的至少一种；在式Ⅰ中，R11、R12、R13各自独立地分别选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C1～20烷氧基、取代或未取代的C6～26芳氧基、其中，R’、R”、R”’各自独立的分别选自取代或未取代的C1～20烷基；或R11、R12、R13中的两个取代基连接形成3～10元环，所述3～10元环中还含有氧原子或硅原子中至少一种；取代基选自卤素、氰基、C1～4烷基。

【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括有机溶剂、电解质和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括添加剂A和添加剂B；所述添加剂A选自亚砜类化合物、砜类化合物、亚硫酸酯类化合物、硫酸酯类化合物、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种；所述添加剂B选自二氟磷酸锂或如式Ⅰ所示的化合物中的至少一种；在式Ⅰ中，R11、R12、R13各自独立地分别选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C1～20烷氧基、取代或未取代的C6～26芳氧基、其中，R’、R”、R”’各自独立的分别选自取代或未取代的C1～20烷基；或R11、R12、R13中的两个取代基连接形成3～10元环，所述3～10元环中还含有氧原子或硅原子中至少一种；取代基选自卤素、氰基、C1～4烷基。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂B选自如式ⅠA所示的化合物中的至少一种；式ⅠA中，X、Y各自独立的分别表示C、O或Si；R14选自取代或
\t未取代的C1～10亚烷基，取代基选自卤素、氰基；优选的，所述添加剂B选自如式ⅠAa所示的化合物中的至少一种；式ⅠAa中，R13’选自取代或未取代的C1～10烷基、取代或未取代的C1～10烷氧基，R14’选自取代或未取代的C2～4亚烷基，取代基选自卤素、氰基。3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，R11、R12、R13各自独立的分别选自取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C1～6烷氧基；取代基选自卤素、氰基。4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂B选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、甲基磷酸二甲酯、甲基磷酸二乙酯或如式1结构的化合物中的至少一种：5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述亚砜类化合物选自如式ⅡA所示化合物中的至少一种、所述砜类化合物选自如式ⅡB所示化合物中的至少一种、所述亚硫酸酯类化合物选自如式ⅡC所示化合物中的至少一种、所述硫酸酯类化合物选自如式ⅡD所示化合物中的至少一种；其中，R21、R22各自...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙兵，王小梅，李永坤，王升威，唐兴宇，孙庆娜，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35