电解液功能添加剂、非水锂离子电池电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种非水锂离子电解液添加剂、电解液及锂离子电池。所述功能添加剂的化学通式为AB,其中，A、B均代表化学式；其中，A为Cs、Rb、Sr或Ba中的一种或一种以上的混合物；B为C2O42‑、CF3CO2‑、DCTA‑、TDI‑、PDI‑、BFMB‑、TCB‑、DMSI‑、HPSI‑、C(SO2CF3)3‑、FAB‑（BF3(CF2CF3)3‑）、FAP‑（PF3(CF3)3‑）、DFOP‑（PF2(C2O4)2‑）等中的一种或一种以上的混合物。通过加入该功能添加剂，可以促使电解液体系在首次化成时可以形成致密均匀、锂离子传导性高的SEI膜，缓解低温充放电时由于极化严重导致的析锂问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池，更具体地，本专利技术涉及非水锂离子电池电解液功能添加剂、非水锂离子电池电解液和使用该电解液的锂离子电池。
技术介绍
随着日益小型化和轻型化的便携式电子设备的迅猛发展，对为这些便携式电子设备提供电源的小型、轻便、薄且高性能的电池的需求日益增加。但随着电池对小体积、高能量密度追求，不断的提高正负极压实密度或者采用循环性能欠佳的高容量负极材料，随之也带来电池的一系列性能问题，比如循环性能差、高温性能差、低温性能和倍率性能差，低温充放电时容易析锂。对上述问题进行原因分析发现，锂离子电池在首次充电过程中，会在负极表面形成一层SEI膜。在低温环境下，若形成的SEI膜太厚，膜阻抗较高，则锂离子无法迁移透过，就会发生析锂；高温循环过程中，若形成的SEI膜不够致密稳定，则SEI膜会逐渐溶解或破裂，导致暴露的负极继续与电解液发生反应，消耗电解液的同时，使得电池容量降低。由此可知，SEI膜的质量对锂离子电池的性能至关重要。为了解决上述问题，亟待寻找到一种方法，使得电解液在首次化成时可以形成致密均匀的SEI膜，可以明显的改善上述问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种可以改善电池首次充放电效率，提高电池常温循环性能、倍率性能、高温循环性能、高温存储性能、低温放电性能和低温条件下减少析锂问题的电解液功能添加剂、非水锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池。本专利技术所述电解液功能添加剂所采用的技术方案是：所述功能添加剂的通式为AB，其中，A为Cs、Rb、Sr或Ba中的一种或一种以上的混合物；B为C2O42-、CF3CO2-、DCTA-、TDI-、PDI-、BFMB-、TCB-、DMSI-、HPSI-、C(SO2CF3)3-、 FAB-（BF3(CF2CF3)3-）、PF4(CF3)2-、 FAP-（PF3(CF3)3-）、DFOP-（PF2(C2O4)2-）、TFOP-（PF4(C2O4)-）、TCB-(LiB(CN)4)或PO2F2-中的一种或一种以上的混合物；其中，DCTA-、TDI-、PDI-、BFMB-、TCB-、DMSI-和HPSI-的结构分别如下：DCTA-的结构为：TDI-的结构为：PDI-的结构为：BFMB-的结构为：TCB-的结构为：DMSI-的结构为：HPSI-的结构为： 。本专利技术所述非水锂离子电池电解液所采用的技术方案是：所述非水锂离子电池电解液含有电解质盐、非水有机溶剂和上述功能添加剂。进一步地，上述电解液功能添加剂在所述非水锂离子电池电解液中的摩尔浓度为0.001～0.1 mol/L，优选为0.03～0.06 mol/L。再进一步地，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯（GBL）、乙酸甲酯（MA）、乙酸乙酯（EA）、乙酸丙酯(EP)、乙酸丁酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯或丙酸丁酯中的一种或一种以上的混合物。更进一步地，所述电解质盐为LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiBOB、LiDFOB、LiFAP、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C4F9)2、LiC(SO2CF3)3、LiPF3(C3F7)3、LiB(CF3)4或LiBF3(C2F5)中的一种或一种以上的混合物，所述电解质盐在锂离子电池电解液中的浓度为0.5～2.5mol/L。本专利技术所述锂离子电池所采用的技术方案为：该电池包括正极、负极、隔膜以及电解液，所述电解液为采用上述的非水锂离子电池电解液。进一步地，所述负极包含选自人造石墨、天然石墨、Si负极及其合金、Sn负极及其合金、金属锂负极及其合金、金属氧化物MOx、金属氮化物或LixMyOz中的一种或一种以上的混合物，其中所述金属氧化物MOx中的M为：Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge或Sn，x为氧原子的个数，所述LixMyOz中的M为：Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge或Sn，x、y、z的取值满足构成化学分子式的要求,当LixMyOz为Li4Ti5-xMxO12 时，其中M为Mg、Al、Ba、Sr或Ta，0≤x≤1。更进一步地，所述正极包含选自Li4-xMxTi5O12 ，其中M为Mg、Al、Ba、Sr或Ta，0≤x≤1；MnO2；V2O5；LiV3O8； LiMC1xMC21-xPO4 ，其中MC1或MC2为Fe、Mn、Ni、Co、Cr或Ti，0≤x≤1； Li3V2-xMx(PO4)3，其中M为Cr、Co、Fe、Mg、Y、Ti、Nb或Ce，0≤x≤1；LiVPO4F； LiMC1xMC21-xO2，其中MC1或MC2为Fe、Mn、Ni、Co、Cr、Ti、Mg或Al，0≤x≤1；LiMC1xMC2yMC31-x-yO2，其中MC1、MC2或MC3为Fe、Mn、Ni、Co、Cr、Ti、Mg或Al，0≤x≤1，0≤y≤1；LiMn2-yXyO4，其中X为Cr、Al或Fe，0≤y≤1；LiNi0.5-yXyMn1.5O4，其中X为Fe、Cr、Zn、Al、Mg、Ga、V或Cu，0≤y<0.5；LiMC1yMC2zMC31-y-zO2，其中MC1、MC2或MC3为Mn、Ni、Co、Cr、Fe或它们的混合物，x=0.3～0.5，y≤0.5，z≤0.5；xLi2MnO3∙(1-x)LiMC1yMC2zMC31-y-zO2，其中MC1、MC2或MC3为Mn、Ni、Co、Cr、Fe或它们的混合物，x=0.3～0.5，y≤0.5，z≤ 0.5；Li2MSiO4，其中M为Mn、Fe或Co；Li2MSO4，其中M 为Mn、Fe或Co；LiMSO4F，其中M为Fe、Mn或Co；Li2-x(Fe1-yMny)P2O7，其中0≤x≤2，0≤y≤1；LiMn2O4；LiFePO4；LiCoO2；LiNi0.8Co0.15Al0.05O2；LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2；LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2；LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2；LiNi0.5Mn1.5O4；Li2MSiO4，其中M为Fe、Mn或Co；xLi2MnO3∙(1-x)LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2，其中，0≤x≤1；或LiCoPO4中的一种或一种以上的混合物。除了上述列举的例子外，所述锂离子电池所使用的正电极材料没有特别限制，例如:LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4,LiNixCoyMnzO2 (其中x+y+z=1)等含锂的过渡金属复合氧化物，也可以是这些含锂的过渡金属复合氧化物中的多种过渡金属混合的物质，或这些含锂的过渡金属复合氧化物的一部分过渡金属被其他金属置换的物质；也可以是磷酸盐LiMPO4(M为Fe，Mn，Co或其混合)；还可以是TiO2、V2O5、MoO3等氧化物；或为TiS2、FeS等硫化物；或者是聚乙炔、聚对苯、聚苯胺和聚吡咯等导电性高分子；或活性炭；或产生自由基的聚合物；或碳材料等。本专利技术中的锂电池对负极材料也没有特别限制，可以是能够吸藏和释放锂的锂金属、锂与其他金属的合金以及金属间化合物、各种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解液功能添加剂，其特征在于：所述功能添加剂的通式为AB，其中，A为Cs、Rb、Sr或Ba中的一种或一种以上的混合物；B为C2O42‑、CF3CO2‑、DCTA‑、TDI‑、PDI‑、BFMB‑、TCB‑、DMSI‑、HPSI‑、C(SO2CF3)3‑、FAB‑（BF3(CF2CF3)3‑）、PF4(CF3)2‑、 FAP‑（PF3(CF3)3‑）、DFOP‑（PF2(C2O4)2‑）、TFOP‑（PF4(C2O4)‑）、TCB‑(LiB(CN)4)或PO2F2‑中的一种或一种以上的混合物；其中，DCTA‑的结构为：TDI‑的结构为：PDI‑的结构为：BFMB‑的结构为：TCB‑的结构为：DMSI‑的结构为：HPSI‑的结构为：。

【技术特征摘要】
1.一种电解液功能添加剂，其特征在于：所述功能添加剂的通式为AB，其中，A为Cs、Rb、Sr或Ba中的一种或一种以上的混合物；B为C2O42-、CF3CO2-、DCTA-、TDI-、PDI-、BFMB-、TCB-、DMSI-、HPSI-、C(SO2CF3)3-、FAB-（BF3(CF2CF3)3-）、PF4(CF3)2-、 FAP-（PF3(CF3)3-）、DFOP-（PF2(C2O4)2-）、TFOP-（PF4(C2O4)-）、TCB-(LiB(CN)4)或PO2F2-中的一种或一种以上的混合物；其中，DCTA-的结构为：TDI-的结构为：PDI-的结构为：BFMB-的结构为：TCB-的结构为：DMSI-的结构为：HPSI-的结构为：。2.一种非水锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液含有电解质盐、非水有机溶剂和权利要求1所述的电解液功能添加剂。3.根据权利要求2所述的非水锂离子电池电解液，其特征在于：所述功能添加剂在所述非水锂离子电池电解液中的摩尔浓度为0.001～0.1 mol/L。4.根据权利要求3所述的非水锂离子电池电解液，其特征在于：所述功能添加剂在所述非水锂离子电池电解液中的摩尔浓度为0.03～0.06 mol/L。5.根据权利要求2所述的非水锂离子电池电解液，其特征在于：所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯（GBL）、乙酸甲酯（MA）、乙酸乙酯（EA）、乙酸丙酯(EP)、乙酸丁酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯或丙酸丁酯中的一种或一种以上的混合物。6.根据权利要求2所述的非水锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解质盐为LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiBOB、LiDFOB、LiFAP、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C4F9)2、LiC(SO2CF3)3、LiPF3(C3F7)3、LiB(CF3)4或LiBF3(C2F5)中的一种或一种以上的混合物，所述电解质盐在锂离子电池电解液中的浓度为0.5～2.5mol/L。7.一种锂离子电池，包括正极、负极以及电解液，其特征在于：所述锂离子电池采用如权利要求2至6任一项所述的非水锂离子电池电解液。8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于：所述负极包含选自人造石墨、天然石墨、Si负极及其合金、Sn负极及其合金、金属锂负极及其合金、金属氧化物MOx、金属氮化物或Lix...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴晓兵，王霹霹，
申请(专利权)人：珠海市赛纬电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44