一种锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池电解液，该电解液包含非水有机溶剂、锂盐和第一添加剂，其中所述第一添加剂选自式Ⅰ和式Ⅱ所示的硅腈类化合物中的至少一种，

A lithium-ion battery electrolyte and a lithium-ion battery containing the electrolyte

The invention provides a lithium-ion battery electrolyte, which comprises a non-aqueous organic solvent, a lithium salt and a first additive, wherein the first additive is selected from at least one of the silicon nitrile compounds shown in formula I and formula II,

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池电解液和一种包含该电解液的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、输出功率大、循环性能好、无记忆效应等特点，广泛应用于消费类电子产品和电动汽车。目前，新能源汽车的快速发展对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。为了提升电池的能量密度，一方面可以提高电池的工作电压，另一方面可以通过高镍正极搭配硅基负极来提高电池容量。但是，在高温高电压下，传统的LiPF6/碳酸酯体系的电解液会持续氧化分解，产气明显增加，导致电池高温存储性能和安全性能变差；低温下，传统电解液的粘度增大，电导率降低，严重阻碍锂离子的迁移，以及电解液的分解产物沉积在电极表面，界面膜阻抗增大，电池极化明显增加，恶化低温性能。除此之外，高镍正极的释氧和过渡金属离子的溶出以及硅基负极导电性较差和体积效应，都会导致电池性能衰减。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池电解液，应用该电解液的锂离子电池能够兼顾高低温性能和循环性能。因此，在一个方面，本专利技术提供一种锂离子电池电解液，该电解液包含非水有机溶剂、锂盐和第一添加剂，其中该第一添加剂选自式Ⅰ和式Ⅱ所示的硅腈类化合物中的至少一种，其中R1、R2、R3、R4、R5、R6相互独立地选自不含-O-的基团或含-O-的基团，该不含-O-的基团选自氢、卤素、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的C2-C10烯基、取代或未取代的C2-C10炔基、取代或未取代的C6-C16芳基、取代或未取代的C1-C10烷磺酰基、取代或未取代的C6-C16芳磺酰基，该含-O-的基团选自取代或未取代的C1-C10烷氧基、取代或未取代的C2-C10烯氧基、取代或未取代的C2-C10炔氧基、取代或未取代的C6-C16芳氧基；其中X1和X2相互独立地选自取代或未取代的C1-C15亚烷基、R7-COO-基团，其中R7独立地选自取代或未取代的C1-C6亚烷基、取代或未取代的C2-C15亚烯基、取代或未取代的C6-C16亚芳基、取代或未取代的C5-C15亚芳杂基、R8-O-R9基团，其中R8和R9独立地选自取代或未取代的C1-C6亚烷基。优选的，式Ⅰ和式Ⅱ所示的硅腈类化合物选自如下表1所示化合物中的至少一种：表1优选地，以该锂离子电池电解液的总质量为100％计，该第一添加剂的质量百分含量为0.05-2％。优选地，该锂离子电池电解液还包含第二添加剂作为成膜添加剂，该第二添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁烷磺内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯中的至少一种。优选地，以该锂离子电池电解液的总质量为100％计，该第二添加剂的质量百分含量为15％以下。优选地，该锂盐包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。优选地，以该锂离子电池电解液的总质量为100％计，该锂盐的质量百分含量为10-18％。优选地，该非水有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯中的至少一种。在另一方面，本专利技术提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，该电解液为第一方面的锂离子电池电解液。优选地，该正极的活性物质为过渡金属氧化物。优选地，该过渡金属氧化物为LiNixCoyMnzL(1-x-y-z)O2，其中，L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si和Fe中的一种，x、y、z的取值满足：0≤x＜1，0＜y≤1，0≤z＜1，且0＜x+y+z≤1。优选地，该负极的活性物质为石墨、含Si的复合材料或者钛酸锂。本专利技术提供的锂离子电池电解液选择式Ⅰ和式Ⅱ所示的硅腈类化合物中的至少一种作为添加剂，主要用于在首次充放电时提高电池成膜性能，以提高锂离子电池的性能。一方面，硅腈类化合物中的腈基能与正极活性材料中的过渡金属离子发生络合作用，可在正极表面形成稳定的耐高温钝化膜，有效抑制电解液的氧化分解产气、正极活性材料的释氧和正极过渡金属离子的溶出。另一方面，硅腈类化合物中的硅烷能够在负极活性材料表面形成致密、稳定、有韧性的SEI膜，能更好地适应负极活性材料在充放电过程中的体积的变化，改善高电压锂离子电池的电极/电解液界面，减缓循环过程中正负极界面副反应的发生；而且，该硅烷结构是一种路易斯碱，可以与电解液中含活性质子氢的HF、H2O发生水解或者聚合反应，达到去除H2O、抑制HF的目的，进而提升LiPF6的热稳定性，提高电池高温性能；再且，该硅烷结构中的Si也能够与F发生反应，减少电极表面的LiF，降低界面阻抗，提高锂离子电池的低温性能。因此，采用本专利技术的锂离子电池电解液的锂离子电池具有优异的常温循环性能、高温循环性能、高温存储性能和低温放电性能。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、所采用的技术方案及所取得的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。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。I.锂离子电池电解液本专利技术提供一种锂离子电池电解液，该电解液包含非水有机溶剂、锂盐和第一添加剂，还可以包含第二添加剂。1.第一添加剂第一添加剂选自式Ⅰ和式Ⅱ所示的硅腈类化合物中的至少一种，其中R1、R2、R3、R4、R5、R6相互独立地选自不含-O-的基团或含-O-的基团，该不含-O-的基团选自氢、卤素、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的C2-C10烯基、取代或未取代的C2-C10炔基、取代或未取代的C6-C16芳基、取代或未取代的C1-C10烷磺酰基、取代或未取代的C6-C16芳磺酰基，该含-O-的基团选自取代或未取代的C1-C10烷氧基、取代或未取代的C2-C10烯氧基、取代或未取代的C2-C10炔氧基、取代或未取代的C6-C16芳氧基；其中X1和X2相互独立地选自取代或未取代的C1-C15亚烷基、R7-COO-基团，其中R7独立地选自取代或未取代的C1-C6亚烷基、取代或未取代的C2-C15亚烯基、取代或未取代的C6-C16亚芳基、取代或未取代的C5-C15亚芳杂基、R8-O-R9基团，其中R8和R9独立地选自取代或未取代的C1-C6亚烷基。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解液包含非水有机溶剂、锂盐和第一添加剂，其中所述第一添加剂选自式Ⅰ和式Ⅱ所示的硅腈类化合物中的至少一种，/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解液包含非水有机溶剂、锂盐和第一添加剂，其中所述第一添加剂选自式Ⅰ和式Ⅱ所示的硅腈类化合物中的至少一种，



其中R1、R2、R3、R4、R5、R6相互独立地选自不含-O-的基团或含-O-的基团，所述不含-O-的基团选自氢、卤素、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的C2-C10烯基、取代或未取代的C2-C10炔基、取代或未取代的C6-C16芳基、取代或未取代的C1-C10烷磺酰基、取代或未取代的C6-C16芳磺酰基，所述含-O-的基团选自取代或未取代的C1-C10烷氧基、取代或未取代的C2-C10烯氧基、取代或未取代的C2-C10炔氧基、取代或未取代的C6-C16芳氧基；
其中X1和X2相互独立地选自取代或未取代的C1-C15亚烷基、R7-COO-基团，其中R7独立地选自取代或未取代的C1-C6亚烷基、取代或未取代的C2-C15亚烯基、取代或未取代的C6-C16亚芳基、取代或未取代的C5-C15亚芳杂基、R8-O-R9基团，其中R8和R9独立地选自取代或未取代的C1-C6亚烷基。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述式Ⅰ和式Ⅱ所示的硅腈类化合物选自如下表所示化合物中的至少一种：











3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，以所述锂离子电池电解液的总质量为100％计，所述第一添加剂的质量百分含量为0.05-2％。


4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述锂离子电池电解液还包含第二添加剂，所述第二添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，占孝云，安伟峰，林建，
申请(专利权)人：深圳市比克动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44