锂离子电池非水电解液及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池非水电解液及其应用。所述锂离子电池非水电解液包括电解质、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包含第一化合物以及环状酯类添加剂。本发明专利技术提供的锂离子电池非水电解液中含有第一化合物和环状酯类添加剂，不仅能够在正负极材料表面形成稳定的SEI膜，同时提高了锂离子电池的高温存储性能和抑制产气。和抑制产气。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池非水电解液及其应用


[0001]本专利技术属于电池领域，具体涉及锂离子电池非水电解液及其应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长和无记忆效应等优点，是目前便携式电子设备的主要储能装置之一，同时也在电动汽车和智能物联网等应用领域展现出良好的性能。
[0003]为了进一步满足不断发展的应用需求，锂离子电池也需要具有更高的能量密度。目前，现有技术中提高锂离子电池的能量密度主要分为两种方式：一种方式是采用高含量的镍元素的正极材料提高比容量；另一种方式是提高锂离子电池的充电截止电压。然而，现有技术中公开的解决方法均对电解液产生了不利的影响。一方面，镍元素含量过高会降低正极材料的稳定性，并且不稳定的三价镍离子会导致电解液在正极侧发生氧化分解副反应；另一方面，仅是提高电池的充电截止电压会提高正极材料的反应电位，并伴随着电解液发生氧化分解过程，同时引发电池胀气和界面阻抗增大等一系列问题。综上所述，上述内容表明对电解液材料提出了更加严格的要求。
[0004]基于以上考虑，在本领域中，需要发展并提供一种能够解决上述问题和稳定的固体电解质中间相(Solid Electrolyte Interface，SEI)，不仅能够抑制电解液不断和正极、负极发生副反应，还能提高锂离子二次电池的高温存储性能和安全性能。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池非水电解液及其应用。本专利技术提供的锂离子电池非水电解液中含有第一化合物和环状酯类添加剂，不仅能够在正负极材料表面形成稳定的SEI膜，同时提高了锂离子电池的高温存储性能和抑制产气。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本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电解质、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包含具有式1所示结构的第一化合物以及环状酯类添加剂：
[0008][0009]其中R1、R2、R3和R4独立地选自
‑
O
‑
CH＝CH2或乙炔基。
[0010]本专利技术提供的添加剂中第一化合物一方面由于氧原子较强的推电子效应，因此双键的电子云密度更高，在电压调控下更加容易在正极发生氧化聚合反应，形成具有良好柔性的多维网络结构；另一方面第一化合物由于乙炔基中碳原子为sp杂化，s轨道成分占杂化轨道比例升高后，使得炔基的吸电子性更强，因此也容易在负极发生还原聚合反应，形成具
有一定刚性的多维网络。综上可知，本专利技术提供的电解液中第一化合物和环状酯类添加剂的复配使用，能够有效地促进正极界面和负极界面处形成致密的SEI膜，从而提升电池的高温存储性能。
[0011]优选地，所述第一化合物包括具有式2所示结构的第二化合物或具有式3所示结构的第三化合物；
[0012][0013]优选地，所述锂离子电池非水电解液中所述第一化合物的质量百分含量为0.05％至5％，例如可以为0.05％，0.1％，0.5％，1％，2％或5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0014]优选地，所述锂离子电池非水电解液中所述环状酯类添加剂的质量百分含量为0.05％至20％，例如可以为0.05％，0.5％，1％，5％，10％或20％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0015]优选地，所述锂离子电池非水电解液中所述环状酯类添加剂包括环状碳酸酯类添加剂、环状磺酸内酯类添加剂或环状硫酸酯类添加剂中的任意一种或者至少两种的组合，例如可以为环状碳酸酯类添加剂、环状磺酸内酯类添加剂和环状硫酸酯类添加剂，环状碳酸酯类添加剂和环状磺酸内酯类添加剂，环状碳酸酯类添加剂和环状硫酸酯类添加剂或环状磺酸内酯类添加剂和环状硫酸酯，但不限于所列举的种类，环状酯类添加剂范围内其它未列举的种类同样适用。
[0016]优选地，所述环状碳酸酯类添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或碳酸乙烯亚乙酯中任意一种或至少两种的组合，例如可以为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和碳酸乙烯亚乙酯，氟代碳酸乙烯酯和碳酸亚乙烯酯或碳酸乙烯亚乙酯，但不限于所列举的种类，环状碳酸酯类添加剂范围内其它未列举的种类同样适用。
[0017]优选地，所述环状磺酸内酯类添加剂包括1,3
‑
丙烷磺酸内酯、1,3
‑
丙烯磺酸内酯中任意一种或两种的组合，例如可以为1,3
‑
丙烷磺酸内酯和1,3
‑
丙烯磺酸内酯、1,3
‑
丙烷磺酸内酯或1,3
‑
丙烯磺酸内酯。
[0018]优选地，所述环状硫酸酯类添加剂包括硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯中的任意一种或至少两种的组合，例如可以为硫酸乙烯酯和硫酸丙烯酯、硫酸乙烯酯或硫酸丙烯酯。
[0019]优选地，所述电解质为锂盐。
[0020]优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂。
[0021]优选地，所述锂离子电池非水电解液中六氟磷酸锂的浓度为0.5mol/L至2mol/L，例如可以为0.5mol/L，1mol/L，1.5mol/L或2mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述添加剂还包括锂盐添加剂。
[0023]优选地，所述锂盐添加剂包括双草酸二氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、
双氟磺酰亚胺锂或双三氟甲基磺酰亚胺锂中任意一种或至少两种的组合，例如可以为双草酸二氟磷酸锂和二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂或双氟磺酰亚胺锂，但不限于所列举的种类，锂盐添加剂范围内其它未列举的种类同样适用。
[0024]优选地，所述锂离子电池非水电解液中所述锂盐添加剂的质量百分含量为0.05％至20％，例如可以为0.05％，0.5％，1％，5％，10％或20％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，所述非水溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯或碳酸二乙酯中任意一种或至少两种的组合，例如可以为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸丙烯酯或碳酸二乙酯，但不限于所列举的种类，非水溶剂范围内其它未列举的种类同样适用。
[0026]优选地，所述锂离子电池非水电解液中非水溶剂的质量百分含量为60％至85％，例如可以为60％，65％，70％，75％，80％或85％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0027]第二方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括由第一方面所述的锂离子电池非水电解液。
[0028]优选地，所述锂离子电池还包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极活性物质、负极集流体和涂覆在负极集流体上的负极活性物质以及隔膜。
[0029]优选地，所述正极活性物质包括锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物或锂镍钴铝氧化物中的任意一种或至少两种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子电池非水电解液包括电解质、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包含具有式1所示结构的第一化合物以及环状酯类添加剂：其中R1、R2、R3和R4独立地选自
‑
O
‑
CH＝CH2或乙炔基。2.根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述第一化合物包括具有式2所示结构的第二化合物或具有式3所示结构的第三化合物：优选地，所述锂离子电池非水电解液中所述第一化合物的质量百分含量为0.05％至5％。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子电池非水电解液中所述环状酯类添加剂的质量百分含量为0.05％至20％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子电池非水电解液中所述环状酯类添加剂包括环状碳酸酯类添加剂、环状磺酸内酯类添加剂或环状硫酸酯类添加剂中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求4所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯类添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或碳酸乙烯亚乙酯中任意一种或至少两种的组合；优选地，所述环状磺酸内酯类添加剂包括1,3
‑
丙烷磺酸内酯、1,3
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丙烯磺酸内酯中任意一种或两种的组合。6.根据权利要求4或5所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述环状硫酸酯类添加剂包括硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯中的任意一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子沅，王仁和，余乐，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：