锂离子电池非水电解液及锂离子电池制造技术

为了解决现有锂离子电池电解液高温存储性能不足的问题，本发明专利技术提供了一种锂离子电池非水电解液。所述锂离子电池非水电解液包括如下结构式1所示的马来酸酐共聚物和结构式2所示的环状硫酸酯类化合物，

Non water electrolyte and lithium ion battery for lithium ion batteries

In order to solve the problem that the existing lithium ion battery electrolyte has high temperature storage performance, the invention provides a non-aqueous electrolyte for lithium ion batteries. The non-aqueous electrolyte of the lithium ion battery includes the maleic anhydride copolymer as shown in the structural formula 1 and the cyclic sulfates in the structural formula 2.

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池非水电解液及锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池电解液
，尤其涉及一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池是一种二次电池，依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池具有比能量高、比功率大、循环寿命长等特点，目前主要应用于3C数码类消费电子产品领域和新能源动力汽车和储能领域。随着新能源汽车续航里程的要求不断提高和数码类消费电子产品的尺寸不断小型化，高能量密度化成为目前锂离子电池的主要发展趋势，而提高锂离子电池工作电压是提高电池能量密度的有效途径。锂离子电池工作电压的提高，虽然能够提高电池能量密度，但是与此同时，电池工作电压的提高往往也会劣化电池的性能。因为，一方面，电池正极的晶体结构在高电压条件下不稳定，充放电的过程中，电池正极的晶体结构会发生结构的塌陷，从而导致性能的恶化；另一方面，在高电压下，正极表面处于高氧化态下，活性较高，容易催化电解液氧化分解，电解液的分解产物容易在正极表面发生沉积，堵塞锂离子的脱嵌通道，从而恶化电池性能。电解液是影响电池综合性能的关键因素，特别地，电解液中的添加剂对电池的各项性能的发挥尤其重要。因此，要充分发挥以三元镍钴锰材料作为正极的锂离子动力电池的性能，电解液的匹配是关键。专利US9236634B2中公开了一种锂离子电池电解液，该电解液包含添加剂马来酸酐共聚物，马来酸酐共聚物作为添加剂可以改善4.2V～4.9V高电压锂离子电池的循环性能。但是，本领域工作人员发现，使用马来酸酐共聚物添加剂通常存在高温存储性能不足的问题。在电池循环后期却会出现衰减加速的情况，而且该类添加剂应用于电池中，会使电池出现长期高温存储气胀偏大的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池非水电解液，旨在解决现有锂离子电池电解液高温存储性能不足的问题。本专利技术的另一目的在于提供一种含有上述锂离子电池非水电解液的锂离子电池。本专利技术是这样实现的，一种锂离子电池非水电解液，包括如下结构式1所示的马来酸酐共聚物和结构式2所示的环状硫酸酯类化合物，所述式1中，R的单体是R1，R1为烯烃基化合物或含烯烃基的醚类化合物，n为正整数；所述式2中，R2为C2-C5的烃基或卤代烃基中的一种。优选的，所述马来酸酐共聚物的分子量为5万-200万。优选的，所述马来酸酐共聚物包括下述结构式11-14所示化合物中的至少一种，优选的，所述环状硫酸酯类化合物包括下述结构式21-23所示化合物中的至少一种，优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述马来酸酐共聚物的重量百分含量为0.1-5％。优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述环状硫酸酯类化合物的重量百分含量为0.1-5％。优选的，所述锂离子电池非水电解液还包括环状碳酸酯类化合物或环状磺酸内酯类化合物中的至少一种。优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述环状碳酸酯类化合物的重量百分含量为0.1-10％；和/或以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述环状磺酸内酯类化合物的重量百分含量为0.1-5％。优选的，所述环状碳酸酯包括氟代碳酸酯，碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯中的至少一种；和/或所述环状磺酸内酯包括1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁烷磺内酯、1,3-丙烯磺内酯、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种。以及，一种锂离子电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，所述电解液为上述的锂离子电池非水电解液。本专利技术提供的锂离子电池非水电解液，包括添加剂，所述添加剂同时含有结构式1所示的马来酸酐共聚物和结构式2所示的环状硫酸酯类化合物。通过所述马来酸酐共聚物和环状硫酸酯类化合物的协同作用，可有效改善锂离子电池的高温存储性能，同时锂离子电池的低温性能也得到了明显提高。本专利技术提供的锂离子电池，含有上述非水电解液，因此具有较好的高温存储性能和低温性能。所述锂离子电池的充电截止电压大于或等于4.3V。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，包括如下结构式1所示的马来酸酐共聚物和结构式2所示的环状硫酸酯类化合物，所述式1中，R的单体是R1，R1为烯烃基化合物或含烯烃基的醚类化合物，n为正整数；所述式2中，R2为C2-C5的烃基或卤代烃基中的一种。本专利技术实施例中，C2-C5表示碳原子数量为2-5。本领域技术人员所知晓的，结构式1所示化合物为马来酸酐单体与单体R1(烯烃基化合物或含烯烃基的醚类化合物)共聚得到，共聚后形成的结构式1所示化合物中，单体R1的烯烃基双键打开，单体R1即成为结构式1中的R，即R为含烯烃基的化合物(烯烃基化合物或含烯烃基的醚类化合物)中的双键打开变为单键后的结构。所述马来酸酐共聚物在锂离子电池的化成充电过程中，有明显的成膜作用，能在电极材料表面产生均匀覆盖的致密钝化膜，所述钝化膜在后续的充放电过程中，可以有效降低高电压下电极材料和电解液之间的副反应，从而提高锂离子电池在高电压下的循环性能。本专利技术实施例中，优选的，所述马来酸酐共聚物的分子量为5万-200万。该优选分子量范围的所述马来酸酐共聚物，更有利于在锂离子电池正极材料表面形成致密的钝化膜，从而提高锂离子电池在高电压下的循环性能。具体优选的，所述马来酸酐共聚物包括下述结构式11-14所示化合物中的至少一种，进一步优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述马来酸酐共聚物的重量百分含量为0.1-5％，更优选为0.5-3％。所述马来酸酐共聚物的重量百分含量在此范围内，可以明显降低高电压下正极材料和电解液之间的反应，提高了锂离子电池的循环性能。当所述马来酸酐共聚物的重量百分含量小于0.1％时，则所述马来酸酐共聚物在电极材料表面的成膜效果下降，对锂离子电池循环性能的改善作用降低；当所述马来酸酐共聚物的重量百分含量大于5％时，明显增大非水电解液的粘度，降低非水电解液在电极上的渗透性，降低电池容量，同时会增大电池的阻抗，劣化锂电池低温和功率性能。但是，使用马来酸酐共聚物添加剂通常存在高温存储性能不足的问题。而且该类添加剂应用于电池中，会使电池出现长期高温存储气胀偏大的问题。有鉴于此，本专利技术实施例所述锂离子非水电解液中，添加了环状硫酸酯类化合物。本专利技术中通过将所述环状硫酸酯类化合物与前述马来酸酐共聚物复合使用可以提高循环过程中的稳定性，明显改善锂离子电池的高温存储性能，同时发现其低温性能也得到了改善。优选的，所述环状硫酸酯类化合物包括下述结构式21-23所示化合物中的至少一种，同时，专利技术人发现，采用前述马来酸酐共聚物的电解液，在电池循环后期仍会出现衰减加速的情况。但是，在马来酸酐共聚物基础上组合成膜添加剂，如碳酸亚乙烯酯(VC)或氟代碳酸乙烯酯(FEC)等，对性能的没有改善，甚至劣化了循环性能。本专利技术中，通过特定含量的环状硫酸酯类化合物与马来酸酐共聚物共同使用，可在保证前述高温存储性和低温性能的前提下，进一步明显提高锂离子电池的循环性能。以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述环状硫酸酯类化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池非水电解液，其特征在于，包括如下结构式1所示的马来酸酐共聚物和结构式2所示的环状硫酸酯类化合物，

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池非水电解液，其特征在于，包括如下结构式1所示的马来酸酐共聚物和结构式2所示的环状硫酸酯类化合物，所述式1中，R的单体是R1，R1为烯烃基化合物或含烯烃基的醚类化合物，n为正整数；所述式2中，R2为C2-C5的烃基或卤代烃基中的一种。2.如权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述马来酸酐共聚物的分子量为5万-200万。3.如权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述马来酸酐共聚物包括下述结构式11-14所示化合物中的至少一种，4.如权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述环状硫酸酯类化合物包括下述结构式21-23所示化合物中的至少一种，5.如权利要求1-4任一所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述马来酸酐共聚物的重量百分含量为0.1-5％。6.如权利要求1-4任一所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，以所述锂离子电池非水电解液的总重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：石桥，林木崇，刘瑞星，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44