一种锂离子电池用电解液添加剂、电解液及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池用电解液添加剂、电解液及其应用。所述锂离子电池用电解液添加剂，包括4

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用电解液添加剂、电解液及其应用


[0001]本专利技术涉及锂电池
，特别涉及一种锂离子电池用电解液添加剂、电解液及其应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有高比能量、自放电小、高转换率、长寿命等优点，得到了快速普及，其应用逐步从便携式电子产品和通讯工具向动力型电源领域，锂电池行业具备良好发展态势，然而随着科技技术的发展，对锂离子电池的性能均提出了更高的要求，尤其是电解液。
[0003]电解液作为锂电池内离子运动的载体，其成分基本稳定，通常由电解质盐和非水性化合物共同组成。随着电池应用的不断推广及对锂离子电池的深入研究，提高电池循环寿命和稳定性已成为主流趋势。研究表明，电池在循环过程中，会出现安全性问题，锂离子电池传统电解质具有较高的蒸气压和较低的闪电，电池在过充、高温、针刺或挤压等滥用的情况下，处于充电状态的正极材料具有强氧化性，稳定性差容易释放出氧气，氧气与碳酸酯反应放出大量的热和气体，使电池的温度升高，导致电池系统的破坏，同时处于充电状态的负极材料具有强还原性，与氧气接触会发生强烈的氧化还原反应，这些反应产生的大量热量如不能及时散失，就会引起电池的燃烧甚至是爆炸。为了解决上述问题，一般会在电解液中加入阻燃剂提升安全性能，但是现有的阻燃剂例如有机磷系阻燃剂虽然会提升阻燃性能，但是加入后会降低电解液的电导率，严重恶化电池性能，也有的阻燃剂阻燃效果不好，例如专利(CN110911742A)公开了一种乙烯基磷酸酯和乙烯基磺酰氟组成的电解液，但是从数据上看，该实施例的阻燃率最高为0.68，有的实施例甚至低到了0.40，上述阻燃效果不好。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种锂离子电池用电解液添加剂，该添加剂可以使阻燃率大幅度提升，且还能提升锂电池的容量保持率。
[0005]本专利技术还提供了一种锂离子电池电解液。
[0006]本专利技术还提供了一种采用上述电解液制备的锂离子电池。
[0007]本专利技术的第一方面提供了一种锂离子电池用电解液添加剂，包括4
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氰基
‑3‑
(三甲基甲硅烷基)吡啶和三(2,2,2
‑
三氟乙基)磷酸酯。
[0008]经研究发现，采用4
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氰基
‑3‑
(三甲基甲硅烷基)吡啶和三(2,2,2
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三氟乙基)磷酸酯作为电解液的添加剂可以极大的提升电解液的阻燃性能，并且还具有改善电池循环能力，这是因为一方面专利技术人发现用4
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氰基
‑3‑
(三甲基甲硅烷基)吡啶与三(2,2,2
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三氟乙基)磷酸酯两者产生阻燃的协同作用，4
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氰基
‑3‑
(三甲基甲硅烷基)吡啶能够促进三(2,2,2
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三氟乙基)磷酸酯的阻燃性能，另一方面，4
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氰基
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(三甲基甲硅烷基)吡啶能够降低电解液中的水和HF，提升锂离子电池的电化学性能。
[0009]本专利技术实施例中的技术方案至少具有以下有益效果：
[0010]采用4
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氰基
‑3‑
(三甲基甲硅烷基)吡啶和三(2,2,2
‑
三氟乙基)磷酸酯作为电解液的添加剂可以极大的提升电解液的阻燃性能，并且还具有改善电池循环能力，所述电解液添加剂可以用于锂离子电池中，用于提升锂离子电池的安全性能和电化学性能，由含有本专利技术的添加剂的电解液制备的锂电池循环性能好，在25℃下，1C倍率下充放电循环300次后锂电池容量保持率均在92％以上。含有本申请添加剂的电解液的阻燃性能好，阻燃率达到了91％以上。
[0011]根据本专利技术的一些实施方式，所述4
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氰基
‑3‑
(三甲基甲硅烷基)吡啶的质量为添加剂的0.1～10％。
[0012]申请人进一步发现，所述4
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氰基
‑3‑
(三甲基甲硅烷基)吡啶的质量百分比对阻燃效果有较大影响，当含量低于0.1％时，阻燃效果提升不明显，当含量高于10％时，阻燃效果又会降低，但仍然满足要求。
[0013]根据本专利技术的一些优选的实施方式，所述4
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氰基
‑3‑
(三甲基甲硅烷基)吡啶的质量为添加剂的1～7％。
[0014]根据本专利技术的一些优选的实施方式，所述4
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氰基
‑3‑
(三甲基甲硅烷基)吡啶的质量为添加剂的3～5％。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述添加剂还包括成膜添加剂、导电添加剂、低温改善添加剂中的一种或多种。
[0016]所述低温是指在
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10～
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30℃时，还具有较好的电导率。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，所述成膜添加剂为常规添加的成膜添加剂，例如亚硫酸酯、亚砜类和磺酸酯类添加剂。
[0018]根据本专利技术的一些实施方式，所述亚硫酸酯为亚硫酸丙烯酯。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，所述磺酸酯类添加剂为1,3丙烷磺酸内酯，1,4丁烷磺酸内酯，1,3丙烯磺酸内酯，所述磺酸酯类添加剂具有良好的成膜性能和高低温导电性能。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述导电添加剂是为了提高电解液导电能力的添加剂，主要研究提高导电锂盐的溶解和电离以及防止溶剂共插对电极的破坏。
[0021]所述导电添加剂为芳香杂环化合物、冠醚、穴状化合物、硼基化合物、氮杂醚类或烷基硼类中的一种或多种。
[0022]低温性能为拓宽锂离子电池使用范围的重要因素之一，根据本专利技术的一些实施方式，所述低温改善添加剂为N，N一二甲基三氟乙酰胺、有机硼化物或含氟碳酸酯中的至少一种。
[0023]所述N，N一二甲基三氟乙酰胺的黏度低(1.09mPa
·
S，25℃)、沸点(135℃)和闪点(72℃)高，在石墨表面有较好的成膜能力，对正极也有较好的氧化稳定性，组装的电池在低温下具有优良的循环性能，也有利于电池低温性能的提高。
[0024]本专利技术的第二方面提供了一种锂离子电池电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂为上述所述的电解液添加剂。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸乙丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、1,4
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丁内脂、丙酸甲酯、丁酸
甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯中的任意两种及其以上。
[0026]根据本专利技术的一些优选的实施方式，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸乙丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二丙酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯中的任意两种及其以上。
[0027]根据本专利技术的一些优选的实施方式，所述非水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用电解液添加剂，其特征在于，包括4
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氰基
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(三甲基甲硅烷基)吡啶和三(2,2,2
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三氟乙基)磷酸酯。2.根据权利要求1所述锂离子电池用电解液添加剂，其特征在于，所述4
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氰基
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(三甲基甲硅烷基)吡啶的质量为添加剂的0.1～10％。3.根据权利要求2所述锂离子电池用电解液添加剂，其特征在于，所述4
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氰基
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(三甲基甲硅烷基)吡啶的质量为添加剂的1～7％。4.根据权利要求3所述锂离子电池用电解液添加剂，其特征在于，所述4
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氰基
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(三甲基甲硅烷基)吡啶的质量为添加剂的3～5％。5.根据权利要求1所述锂离子电池用电解液添加剂，其特征在于，所述添加剂还包括成膜添加剂、导电添加剂、低...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵俊华，李海杰，孔东波，张利娟，龚国斌，王郝为，郭飞，闫国锋，宋东亮，王亚洲，侯红歧，韩飞，
申请(专利权)人：湖南法恩莱特新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：