一种电解液以及含有该电解液的锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂和添加剂；其中，所述添加剂选自环状含负电子基团的亚磷酸酯类化合物中的至少一种。该类添加剂加入以后，使得高镍锂离子电池高温高电压下循环性能好、可改善电池倍率性能，提高高温存储性能，抑制电池在高温高电压充放电过程中发生较大的内阻及提高电极材料的稳定性。

An electrolyte and a lithium-ion battery containing the electrolyte

The invention discloses an electrolyte, which is characterized in that it includes lithium salt, organic solvent and additive, wherein the additive is selected from at least one of phosphite compounds with negative electron group. After the additives are added, the cycle performance of high-temperature and high-voltage high-ni-li-ion battery is good, the rate performance of battery can be improved, the high-temperature storage performance can be improved, the large internal resistance of battery in the process of high-temperature and high-voltage charging and discharging can be restrained, and the stability of electrode material can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种电解液以及含有该电解液的锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池电解液
，具体涉及一种高镍锂离子电池用电解液及锂离子电池，适用于同时提高高镍正极锂离子电池高电压下的倍率性能和高温循环性能以及高温存储性能。
技术介绍
随着电动汽车和混合动力电动汽车的快速发展，迫切需要开发出具有更高能量密度，更长循环寿命的锂离子电池。为了获得满足要求的锂离子电池，高性能电极材料的研发成为近年来的研究热点。高镍层状氧化物(LiNixCoyM1-x-yO2，x≥0.6，NCM)作为正极材料具有高比容量、大能量密度、低成本的优点，是最有希望成为下一代锂离子动力电池的正极材料，是未来电动汽车的候选人。虽然高镍层状氧化物具有诸多优点，但其作为正极材料时，其循环性能并不理想，主要问题在于：高镍锂离子电池体系，随着镍含量以及充电上限电压的提高，电解液分解能力增强，电极材料与电解液之间形成的界面(CEI)膜不够稳定，导致高镍锂离子电池的性能降低，循环性能较差，当电池在较高温度环境下(>45℃)工作时，上述问题会加剧，引起循环性能下降，限制了高镍锂离子电池的进一步发展。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供了一种电解液。该电解液包括一种环状含负电子基团的亚磷酸酯类电解液添加剂。该类添加剂加入以后，使得高镍锂离子电池高温高电压下循环性能好、可改善电池倍率性能，提高高温存储性能，抑制电池在高温高电压充放电过程中发生较大的内阻及提高电极材料的稳定性。现有技术中，关于环状含负电子基团的亚磷酸酯类化合物作为添加剂通过负电子官能团和亚磷酸酯官能团协同作用可提升高镍锂离子电池在高温高电压下的电化学性能的相关技术尚无报道。本专利技术所选择的新型双活性官能团的电解液添加剂，添加剂中的胺部分是含孤对电子的氮，属于负电子基团，可以和电极材料中的过渡金属离子络合稳定电极材料，添加剂中的亚磷酸酯官能团具有消除HF的功能，同时有助于形成稳定的CEI膜，以此提升锂离子电池的高温高压循环稳定性能。所述电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂和添加剂；其中，所述添加剂选自环状含负电子基团的亚磷酸酯类化合物中的至少一种。可选地，所述环状含负电子基团的亚磷酸酯类化合物选自具有式I所示的化合物中的至少一种；其中，R11，R12，R13，R14，R21，R22，R23，R24，R31，R32，R33，R34独立地选自H，C1～C20的烷烃基，C6～C16的芳烃基，部分或全部H被卤素取代的C1～C6的烷烃基。可选地，R11，R12，R13，R14，R21，R22，R23，R24，R31，R32，R33，R34独立地选自H，C1～C5的烷烃基，C6～C16的芳烃基，部分或全部H被卤素取代的C1～C6的直链烷烃基。可选地，R11，R12，R13，R14，R21，R22，R23，R24，R31，R32，R33，R34独立地选自H，甲基，乙基，或丙基。可选地，所述添加剂选自具有以下结构式的化合物中的至少一种；其中，R1～R14独立地为选自C1～C20的烷烃基，C6～C16的芳烃基，部分或者全部H被卤素取代的C1～C6的烷烃基。可选地，R1～R14独立地为选自C1～C5的烷烃基，C6～C16的芳烃基，部分或者全部H被卤素取代的C1～C6的直链烷烃基。可选地，所述添加剂选自三乙醇胺双环亚磷酸酯、三异丙醇胺双环亚磷酸酯、三仲丁醇胺双环亚磷酸酯、1-苯基乙醇胺双环亚磷酸酯、1-苯基丙醇胺双环亚磷酸酯中的至少一种。根据本专利技术，环状含负电子基团的亚磷酸酯类化合物优选为三异丙醇胺双环亚磷酸酯，如下式所示；可选地，所述有机溶剂选自式II所示的化合物、式III所示的化合物中的至少一种；其中，R41，R42独立地选自甲基、乙基或丙基；R51，R52，R53，R54独立地选自H、甲基、乙基或丙基。可选地，所述的有机溶剂选自链状碳酸酯、环状碳酸酯中的至少一种。可选地，所述有机溶剂选自式II所示的化合物、式III所示的化合物中的至少两种。可选地，式II所示的化合物选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯；式III所示的化合物选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯。可选地，所述的有机溶剂为链状碳酸酯或者环状碳酸酯，优选为碳酸乙烯酯(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)、碳酸甲乙酯(DMC)中的任意一种或多种，优选上述有机溶剂中的两种或三种。可选地，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、高氯酸锂、甲基磺酸锂、三氟甲基磺酸锂中的至少一种。可选地，所述电解液中的锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、高氯酸锂(LiClO4)、甲基磺酸锂(LiCH3SO3)、三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)中的一种或多种。可选地，所述添加剂的用量占所述电解液总质量的0.2wt％～10wt％。可选地，所述添加剂的用量占所述电解液总质量的上限选自0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1.0wt％、3.0wt％、5.0wt％、8.0wt％、9.0wt％或10wt％；下限选自0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1.0wt％、3.0wt％、5.0wt％、8.0wt％或9.0wt％。可选地，所述有机溶剂的用量占电解液总质量的10～90wt％。可选地，所述锂盐在电解液中总的物质的量浓度为0.6～1.5mol·L-1。根据本申请的另一个方面，提供一种锂离子电池。所述锂离子电池，其特征在于，包括正极，负极和电解液；所述电解液选自所述的电解液中的至少一种。可选地，所述正极的材料为高镍层状氧化物；所述高镍层状氧化物的化学式为LiNixCoyM1-x-yO2，其中，M为Mn或Al，x≥0.6，0<y≤0.4，1-x-y≥0。可选地，所述锂离子电池的截止工作电压截止为4.5V；所述锂离子电池在0.5C下循环200周后的容量≥87％。可选地，所述锂离子电池的工作温度为25或55℃。可选地，所述锂离子电池的工作电压为2.8-4.5V。可选地，所述锂离子电池在0.5C循环200周后的容量大于等于87％。可选地，所述负极的材料为锂片、石墨类碳材料或硅基材料。可选地，所述高镍正极材料为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2，所述负极材料为锂片，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述锂盐选自LiPF6，所述LiPF6的浓度1.0mol·L-1，所述有机溶剂选自EC:EMC:DMC＝1:1:1(质量比)，将其定义为base(基础溶液)；添加剂为三异丙醇胺双环亚磷酸酯(TSCP)，其中，TSCP占电解液总质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂和添加剂；/n其中，所述添加剂选自环状含负电子基团的亚磷酸酯类化合物中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂和添加剂；
其中，所述添加剂选自环状含负电子基团的亚磷酸酯类化合物中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述环状含负电子基团的亚磷酸酯类化合物选自具有式I所示的化合物中的至少一种；



其中，R11，R12，R13，R14，R21，R22，R23，R24，R31，R32，R33，R34独立地选自H，C1～C20的烷烃基，C6～C16的芳烃基，部分或全部H被卤素取代的C1～C6的烷烃基。


3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂选自具有以下结构式的化合物中的至少一种；



其中，R1～R14独立地为选自C1～C20的烷烃基，C6～C16的芳烃基，部分或者全部H被卤素取代的C1～C6的烷烃基。


4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂选自三乙醇胺双环亚磷酸酯、三异丙醇胺双环亚磷酸酯、三仲丁醇胺双环亚磷酸酯、1-苯基乙醇胺双环亚磷酸酯、1-苯基丙醇胺双环亚磷酸酯中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的有机溶剂选自链状碳酸酯、环状碳酸酯中的至少一种；
优选地，所述有机溶剂选自式II所示的化合物、式III所示的化合物中的至少一种；



其中，R41，R42独立地选自甲基、乙基或丙基；
R51，R52，R53，R54独立地选自H、甲基、乙基或丙基；
优选地，所述有机溶剂选自式II所示的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴茂祥，闫春凤，潘荧，黄韬，郑香珍，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35