一种高电压锂离子电池电解液和锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种高电压锂离子电池电解液，包括锂盐、有机溶剂、基础添加剂和高电压添加剂，所述高电压添加剂包括三甲氧基硼氧六环烷和对甲酰胺代烷基类化合物。本发明专利技术还公开了适用于充电电位为4.35

【技术实现步骤摘要】
一种高电压锂离子电池电解液和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池材料
，尤其涉及一种高电压锂离子电池电解液和锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点，被广泛的研究与应用。目前商品化的高容量锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、三元材料等，但其充电截至4.2V，而为了满足便携式电子产品以及电动汽车可持续工作的需求，锂离子电池需要在高电压体系下工作。目前商用的电解液，例如碳酸酯类电解液，在高电压下，由于正极材料对电解液的氧化能力增强，加剧过渡金属如钴、锰元素溶出，因此在高温存储和循环过程中会致使锂离子电池电解液的溶剂不断被氧化分解，并导致电池产气、容量衰减，伴随有安全隐患。因此为了满足高电压电池的使用要求，有必要开发一种新型的锂离子电池电解液，以改善锂离子电池在高电压条件下的循环性能。

技术实现思路

[0003]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种高电压锂离子电池电解液和锂离子电池。
[0004]本专利技术提出的一种高电压锂离子电池电解液，包括锂盐、有机溶剂、基础添加剂和高电压添加剂，所述高电压添加剂包括三甲氧基硼氧六环烷和对甲酰胺代烷基类化合物。
[0005]优选地，所述对甲酰胺代烷基类化合物的结构式如式(1)所示：
[0006][0007]式(1)中，R1、R2各自独立地选自C1‑6直链或支链烷基、C1‑6直链或支链卤代烷基、C2‑6卤代烯基，n为1
‑
3的整数。r/>[0008]优选地，所述对甲酰胺代烷基类化合物选自化合物1、化合物2、化合物3、化合物4中的一种：
[0009][0010]优选地，所述三甲氧基硼氧六环烷的质量占电解液总质量的0.3
‑
0.8％，对甲酰胺代烷基类化合物的质量占电解液总质量的0.1
‑
0.5％。
[0011]优选地，所述锂盐的质量占电解液总质量的10
‑
20％。
[0012]优选地，所述基础添加剂的质量占电解液总质量的1
‑
10％。
[0013]优选地，所述锂盐为六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、甲基磺酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸酯锂中的至少一种。
[0014]优选地，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸乙酯和碳酸甲丙酯、γ
‑
丁内酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、2，2，2
‑
三氟代碳酸甲乙酯、2，2，2
‑
三氟代碳酸二乙酯或2，2，2
‑
三氟代碳酸乙丙酯中的至少一种。
[0015]优选地，所述基础添加剂为改善锂离子电池高温存储性能的添加剂；优选地，所述基础添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、碳酸苯乙烯酯、1，3
‑
丙磺酸内酯、1，4
‑
丁磺酸内酯、三(五氟化苯基)硼、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、腈类、酸酐中的至少一种。
[0016]一种锂离子电池，包括所述的电解液。
[0017]优选地，所述的锂离子电池还包括正极极片、负极极片和隔膜。
[0018]优选地，所述正极极片包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体上的正极活性物质层，所述正极活性物质层包含正极活性物质，所述正极活性物质为钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂中的至少一种；
[0019]所述负极极片包括负极集流体和涂覆在所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包含负极活性物质，所述负极活性物质为天然石墨、人造石墨、硅、钛酸锂中的一种或几种。
[0020]本专利技术的有益效果如下：
[0021]本专利技术的电解液中，采用三甲氧基硼氧六环烷和对甲酰胺代烷基类化合物复配作为高电压添加剂，通过两者的协同作用，可以在正极界面生成稳定的界面膜，可以抑制正极材料中的过渡金属离子溶解，稳定电极和电解液界面，降低电芯膨胀率，提高循环性能和高
温存储保持率。氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1
‑
丙烯
‑
1,3
‑
磺酸内酯(PAS)、硫酸乙烯酯(DTD)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)等基础添加剂可以在保证循环性能的基础上可以改善电池的高温存储性能。综上，本专利技术的电解液既可以保证在高电压(优选上限截止电压为4.35
‑
5V)体系下正常工作，又可以满足高温存储和高温循环使用的要求，其使用、存储过程中的安全性得以提升。
具体实施方式
[0022]下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0023]实施例1
[0024]一种锂离子电池的高电压电解液，其原料按质量百分比包括：六氟磷酸锂12％，双三氟甲基磺酰亚胺锂2％，化合物3 0.1％，三甲氧基硼氧六环烷0.3％，氟代碳酸乙烯酯3％，硫酸乙烯酯1％，1
‑
丙烯
‑
1,3
‑
磺酸内酯0.5％，二氟磷酸锂1％，余量为有机溶剂；
[0025]其中，化合物3的制备方法为：
[0026]将44g N,N二甲基乙二胺加入75g浓度为40％的甲醛的乙醇溶液，先加热至60℃保温反应5h，再加热至100℃保温反应30min，得到化合物3，纯度为99.0％。
[0027]有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯按质量比为20:5:50:20混合得到；
[0028]上述锂离子电池电解液的制备方法为：在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，取有机溶剂混匀，然后加入对甲酰胺代烷基类化合物、三甲氧基硼氧六环烷、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、二氟磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂，再缓慢加入六氟磷酸锂，搅拌至其完全溶解即可。
[0029]实施例2
[0030]实施例2与实施例1的区别仅为：化合物3的质量百分比为0.5％。
[0031]实施例3
[0032]实施例3与实施例1的区别仅为：化合物3的质量百分比为0.5％、三甲氧基硼氧六环烷的质量百分比为0.8％。
[0033]实施例4
[0034]实施例4与实施例1的区别仅为：采用化合物4代替化合物3。
[0035]其中，化合物4的制备方法为：
[0036]将51g N,N二甲基丙二胺加入75g浓度为40％的甲醛的乙醇溶液，先加热至60℃保温反应5h，然后加热至100℃保温反应30min，得到化合物4，纯度为99.0％。
[0037]实施例5
[0038]实施例5与实施例4的区别仅为：化合物4的质量百分比为0.5％。
[0039]实施例6
[0040]实施例6与实施例4的区别仅为：化合物4的质量百分比为0.5％、三甲氧基硼氧六环烷的质量百分比为0.8％。
[0041本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高电压锂离子电池电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂、基础添加剂和高电压添加剂，所述高电压添加剂包括三甲氧基硼氧六环烷和对甲酰胺代烷基类化合物。2.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述对甲酰胺代烷基类化合物的结构式如式(1)所示：式(1)中，R1、R2各自独立地选自C1‑6直链或支链烷基、C1‑6直链或支链卤代烷基、C2‑6卤代烯基，n为1
‑
3的整数。3.根据权利要求1或2所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述对甲酰胺代烷基类化合物选自化合物1、化合物2、化合物3、化合物4中的一种：。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述三甲氧基硼氧六环烷的质量占电解液总质量的0.3
‑
0.8％，对甲酰胺代烷基类化合物的质量占电解液总质量的0.1
‑
0.5％。5.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐的质量占电解液总质量的10
‑
20％。6.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述基础添加剂的质量占电解液总质量的1
‑
10％。7.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐为六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、甲基磺酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸酯锂中的至少一种；优选地，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣，梁大宇，赵坤，黄波，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：