一种电解液及采用该电解液的锂离子电池制造技术

本申请涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种电解液及采用该电解液的锂离子电池。本申请的电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，添加剂包括N取代吡咯烷酮-三氟化硼配位化合物。本申请的电解液可在正负极表面形成良好的界面膜，可降低正极表面的反应活性，抑制电解液在正极表面的氧化分解；同时利用该化合物路易斯碱的特性捕获在电解液中产生的酸性组分和过渡金属离子，从而改善电池在高电压下的高温存储性能以及循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及锂离子电池领域，具体讲，涉及一种电解液及采用该电解液的锂离子电池。
技术介绍
笔记本电脑、手机、掌上游戏机、平板电脑等电子移动设备能实现越来越多的功能，电动汽车、智能电网等方面的应用技术也日趋成熟。人们对作为其主要驱动能源的锂离子电池的续航能力要求也越来越高。提高能量密度成为锂离子电池的研究热点。对于正极材料为镍钴锰三元材料的锂离子电池，提升充电截至电压是增加电池能量密度的有效方法。然而提高锂离子电池的电压时，尤其是充电电压达到4.35V以上时，由于脱锂比例增大，正极材料的结构稳定性降低，易发生相变降低正极容量；同时过渡金属溶解加剧，迁移到负极破坏SEI，产生大量还原性气体，消耗电解液。由于电压已经超出电解液氧化还原窗口，电解液在正极上将发生氧化反应，快速消耗电解液，产生大量副产物或者气体。由于以上两种作用的存在，锂离子电池在充电截至电压高于4.35V时充放时，容量衰退明显加速。在实际使用中，电子产品还面临如持续使用发热或锂离子电池的使用环境温度升高等都可能使锂离子电池处在高温状态，而在高温下，电解液将受到更严格的考验，严重时由于锂离子电池的膨胀变形导致锂离子电池内部发生短路或是锂离子电池包装胀破导致可燃性的电解液泄露，从而引起火灾等安全事故。因此需要进一步提高电解液的氧化电势，有效的技术解决电解液的分解、锂离子电池胀气的问题。鉴于此，有必要开发一种高温循环的高电压电解液。
技术实现思路
<br>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采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：一种电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括N取代吡咯烷酮-三氟化硼配位化合物。优选的，所述N取代吡咯烷酮-三氟化硼配位化合物选自如式I所示结构式的化合物中的至少一种：其中，R选自取代或未取代的C1～30烷基、取代或未取代的C2～30烯基、取代或未取代的C2～30炔基、取代或未取代的C6～26的芳基；取代基选自卤素。优选的，R选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C2～20烯基；R优选为直链或支链的C1～12烷基、C2～12烯基、C3～12环烷基。优选的，所述N取代吡咯烷酮-三氟化硼配位化合物选自三氟化硼-N-甲基吡咯烷酮、三氟化硼-N-乙基吡咯烷酮、三氟化硼-N-丙基吡咯烷酮、三氟化硼-N-异丙基吡咯烷酮、三氟化硼-N-乙烯基吡咯烷酮、三氟化硼-N-丙烯基吡咯烷酮、三氟化硼-N-异丙烯基吡咯烷酮、三氟化硼-N-辛基吡咯烷酮、三氟化硼-N-环己基吡咯烷酮中的至少一种；优选三氟化硼-N-甲基吡咯烷酮、三氟化硼-N-乙基吡咯烷酮、三氟化硼-N-乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。优选的，所述N取代吡咯烷酮-三氟化硼配位化合物的质量为锂离子电池的电解液的总质量的0.1％～5％。优选的，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、1,4-丁内酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯以及丁酸乙酯中的至少一种。优选的，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、LiN(SO2RF)2、LiN(SO2F)(SO2RF)中的至少一种，其中，RF＝–CnF2n+1，n为1～10的整数；优选LiPF6、LiN(SO2RF)2中的至少一种。优选的，所述锂盐在锂离子电池的电解液中的浓度为0.3M～1.8M。本申请涉及一种锂离子电池，包括：正极片，包括正极集流体以及设置于正极集流体上的含有正极活性材料的正极膜片；负极片，包括负极集流体以及设置于负极集流体上的含有负极活性材料的负极膜片；隔离膜，间隔于相邻正负极片之间；电解液；以及包装箔；其特征在于，所述电解液为本申请的电解液。本申请的技术方案所能达到的有益效果为：本申请将N取代吡咯烷酮-三氟化硼配位化合物加入到锂离子电池电解液中，能够改善高电压锂离子电池的高温循环和存储性能。本申请的电解液添加剂可以通过三氟化硼结构中硼原子与正极氧原子相互作用，同时N取代吡咯烷酮的羰基氧和氮原子能够提供电子与过渡金属的配位作用提升高电压下正极材料的表面稳定性；在负极表面参与固体电解质膜的形成。N取代吡咯烷酮-三氟化硼配位化合物在正负极表面均形成良好的界面膜，降低正极表面的反应活性，提高了电解液的氧化电位，抑制电解液在正极表面的氧化分解，改善了高温存储电压降和产气。本申请的N取代吡咯烷酮的羰基氧和氮原子能够提供电子与过渡金属的配位作用还可以捕获在电解液中正极溶出的过渡金属离子，防止过渡金属离子破坏负极固体电解质膜，三氟化硼还可以溶解沉积在电极孔道中的氟化锂，形成可溶锂盐，减少电极表面的氟化锂沉积，缓解电极孔道的堵塞，这些特性都有利于提升高温循环寿命和存储性能。此外，本申请的添加剂可以有效提升电极片的浸润性，这是因为N取代吡咯烷酮包含疏水侧链(氮原子上的取代基)和亲水头部(吡咯烷酮环)，疏水侧链与负极碳材料相互作用，降低负极表面张力。亲水头部与正极材料的相互作用提升电解液的浸润性。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。具体实施方式本申请涉及一种电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，添加剂包括N取代吡咯烷酮-三氟化硼配位化合物。N取代吡咯烷酮-三氟化硼配位化合物是指N取代吡咯烷酮分子和三氟化硼形成的配位化合物，三氟化硼呈阴离子，N取代吡咯烷酮呈阳离子，整个N取代吡咯烷酮-三氟化硼配位化合物呈电中性。作为本申请电解液的一种改进，N取代吡咯烷酮-三氟化硼配位化合物选自如式Ⅱ所示结构式的化合物中的至少一种：其中，R选自取代或未取代的C1～30烷基、取代或未取代的C2～30烯基、取代或未取代的C2～30炔基、取代或未取代的C6～26的芳基；R’、R”、R”’各自独立的分别选自氢原子、卤素、C1～6烷基、C1～6烷氧基、C1～6酰氧基；取代基选自卤素。本申请中的卤素选自氟、氯、溴；优选为氟。作为本申请电解液的一种改进，N取代吡咯烷酮-三氟化硼配位化合物选自如式Ⅰ所示结构式的化合物中的至少一种：其中，R选自取代或未取代的C1～30烷基、取代或未取代的C2～30烯基、取代或未取代的C2～30炔基、取代或未取代的C6～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括N取代吡咯烷酮‑三氟化硼配位化合物。

【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括N取代
吡咯烷酮-三氟化硼配位化合物。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述N取代吡咯烷酮-三氟化硼配位化合
物选自如式I所示结构式的化合物中的至少一种：
其中，R选自取代或未取代的C1～30烷基、取代或未取代的C2～30烯基、取代或未取代的
C2～30炔基、取代或未取代的C6～26的芳基；
取代基选自卤素。
3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，R选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或
未取代的C2～20烯基；R优选为直链或支链的C1～12烷基、C2～12烯基、C3～12环烷基。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述N取代吡咯烷酮-三氟化硼配位化合
物选自三氟化硼-N-甲基吡咯烷酮、三氟化硼-N-乙基吡咯烷酮、三氟化硼-N-丙基吡咯烷
酮、三氟化硼-N-异丙基吡咯烷酮、三氟化硼-N-乙烯基吡咯烷酮、三氟化硼-N-丙烯基吡咯
烷酮、三氟化硼-N-异丙烯基吡咯烷酮、三氟化硼-N-辛基吡咯烷酮、三氟化硼-N-环己基吡
咯烷酮中的至少一种；优选三氟化硼-N-甲基吡咯烷酮、三氟化硼-N-乙基吡咯烷酮、三氟化
硼-N-乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述N取代吡咯烷酮-三氟化硼配位化合
物的质量为电解液总质量的0.1％～5％。
6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珂，史松君，谢岚，王耀辉，
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