锂离子电池非水电解液以及锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及锂离子电池电解液技术领域，公开了一种锂离子电池非水电解液以及由此制备的锂离子电池。采用本发明专利技术提供的锂离子电池非水电解液进一步制备锂离子电池时，可以同时提高电池的高温存储及高温循环性能，有效降低电池在存储中的厚度膨胀率。池在存储中的厚度膨胀率。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池非水电解液以及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池电解液
，具体涉及一种锂离子电池非水电解液以及锂离子电池。

技术介绍

[0002]因工作电压高、安全性高、寿命长、无记忆效应等一系列优点，锂离子电池在便携式电子产品领域中取得了长足的发展。随着新能源汽车的发展，锂离子电池在新能源汽车用动力电源系统中具有巨大的应用前景。
[0003]作为锂离子电池的血液，电解液对于提升锂离子电池的能量密度和循环稳定性等起着至关重要的作用。在锂离子电池的充放电过程中，伴随着Li
+
可逆地嵌入/脱嵌反应，电解液与电极材料会发生一系列的反应，形成一层覆盖于电极材料表面的固态电解质界面膜(SEI膜)。作为电子绝缘体和锂离子导体，稳定的SEI膜可以阻止电解液与电极材料的进一步接触，对锂离子电池的电化学性能和安全性能具有巨大的影响。反之，不稳定的SEI膜则会导致电解液的持续消耗与不断反应，生成一系列的不可逆的副产物，造成电池内阻增加、体积膨胀，严重时甚至会引发火灾或爆炸，对电池的安全性造成极大的隐患。因此，SEI膜的稳定性可以决定锂离子电池性能的好坏。
[0004]优化电解液的组成是提高锂离子电池的SEI膜稳定性的重要方法，相对于有机溶剂及锂盐而言，添加剂需求量少，效果显著，且成本较低，因此许多科研工作者选择使用不同的成膜添加剂(如碳酸亚乙烯酯，氟代碳酸乙烯酯，碳酸乙烯亚乙酯)来改善电池的各项性能。D.Aurbach等用电化学方法和谱学方法研究添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)，发现VC能够提高电池的循环性能，尤其是可以提高电池在高温时的循环性能，并降低不可逆容量。其主要原因是VC可以在石墨表面发生聚合，生成聚烷基碳酸锂膜，从而抑制溶剂和盐阴离子的还原。G.H.Wrodnigg等在1mol/L的LiClO4/PC中添加5体积％的亚硫酸乙烯酯(ES)或亚硫酸丙烯酯(PS)，可以有效地防止PC分子嵌入石墨电极，同时还可提高电解液的低温性能。其原因可能是ES的还原电位约为2V(vs.Li/Li
+
)，能够优先于溶剂还原，并在石墨负极表面形成SEI膜。
[0005]虽然上述研究对电池性能的改善起到了十分重要的作用，但是到目前为止，这方面的研究工作还不够成熟，例如关于提高锂离子电池工作温度范围的添加剂的报道不多，尤其是应用于提高锂离子电池高温性能方面的添加剂种类十分有限。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的锂离子电池在高温下性能不良的问题，提供一种锂离子电池非水电解液和采用该电解液制备的锂离子电池，采用该电解液制备的电池可以同时提高电池的高温存储及高温循环性能。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种锂离子电池非水电解液，
[0008]所述非水电解液包含有机溶剂、锂盐以及由以下式(1)和/或式(2)表示的化合物：
[0009][0010]在式(1)和式(2)中，R
1-R6各自独立地选自氢、1-6个碳原子的烷基或卤代烷基、1-8个碳原子的醚基或卤代醚基、2-6个碳原子的不饱和烃基或1-6个碳原子的酯基。
[0011]优选地，所述1-6个碳原子的烷基选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、新丁基或叔丁基。
[0012]优选地，所述1-6个碳原子的卤代烷基选自烷基中至少一个氢被卤素元素取代的1-6个碳原子的卤代烷基；更优选地，所述卤素元素为氟。
[0013]优选地，所述2-6个碳原子的不饱和烃基选自乙烯基、丙烯基、烯丙基、丙炔基、炔丙基、甲基乙烯基或甲基烯丙基。
[0014]优选地，所述式(1)表示的化合物选自具有以下结构的化合物中的一种或多种：
[0015]化合物7、化合物8、化合物9、化合物10、化合物11和化合物12。
[0016]优选地，所述式(2)表示的化合物选自具有以下结构的化合物中的一种或多种：
[0017]化合物1、
化合物2、化合物3、化合物4、化合物5、化合物6。
[0018]优选地，所述式(1)表示的化合物的含量为所述锂离子电池非水电解液总重量的10ppm以上；更优选地，所述式(1)表示的化合物的含量为所述锂离子电池非水电解液总重量的10ppm-3重量％。
[0019]优选地，所述式(2)表示的化合物的含量为所述锂离子电池非水电解液总重量的10ppm-1重量％；更优选地，所述式(2)表示的化合物的含量为所述锂离子电池非水电解液总重量的10ppm-0.8重量％。
[0020]优选地，所述有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物。
[0021]优选地，所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯和碳酸丁烯酯中的一种或多种。
[0022]优选地，所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的一种或多种。
[0023]优选地，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiPO2F2、LiTFSI、LiBOB、LiDFOB、LiTFSI、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3和LiN(SO2F)2中的一种或多种。
[0024]优选地，所述锂离子电池非水电解液中所述锂盐的含量为0.5-3mol/L；更优选地，所述锂离子电池非水电解液中所述锂盐的含量为0.7-1.5mol/L。
[0025]优选地，所述锂盐选自LiPF6和/或LiPO2F2。
[0026]优选地，所述非水电解液进一步包含添加剂，所述添加剂选自不饱和环状碳酸酯、氟代环状碳酸酯、环状磺酸内酯和环状硫酸酯中的一种或多种。
[0027]优选地，所述不饱和环状碳酸酯选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯和亚甲基碳酸乙烯酯中的一种或多种。
[0028]优选地，所述氟代环状碳酸酯选自氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯和双氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种。
[0029]优选地，所述环状磺酸内酯选自1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁烷磺内酯和丙烯基-1,3-磺酸内酯中的一种或多种。
[0030]优选地，所述环状硫酸酯选自硫酸乙烯酯、4-甲基硫酸乙烯酯和中的一种或多种。
[0031]更优选地，所述添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、和硫酸乙烯酯中的一种或多种。
[0032]优选地，所述添加剂的含量为所述锂离子电池非水电解液总重量的0.1-5重量％。
[0033]本专利技术第二方面提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极、置于正极和负极之间的隔膜以及本专利技术第一方面所述的锂离子电池非水电解液。
[0034]优选地，所述锂离子电池正极的活性材料选自LiNi
x
Co
y
M
z
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(1-x-y-z)
O2、LiCo
x
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(1-x
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【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，所述非水电解液包含有机溶剂、锂盐以及由以下式(1)和/或式(2)表示的化合物：在式(1)和式(2)中，R
1-R6各自独立地选自氢、1-6个碳原子的烷基或卤代烷基、1-8个碳原子的醚基或卤代醚基、2-6个碳原子的不饱和烃基或1-6个碳原子的酯基。2.根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其中，所述1-6个碳原子的烷基选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、新丁基或叔丁基；优选地，所述1-6个碳原子的卤代烷基选自烷基中至少一个氢被卤素元素取代的1-6个碳原子的卤代烷基；更优选地，所述卤素元素为氟；优选地，所述2-6个碳原子的不饱和烃基选自乙烯基、丙烯基、烯丙基、丙炔基、炔丙基、甲基乙烯基或甲基烯丙基。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池非水电解液，其中，所述式(1)的化合物选自具有以下结构的化合物中的一种或多种：
4.根据权利要求1或2所述的锂离子电池非水电解液，其中，所述式(2)的化合物选自具有以下结构的化合物中的一种或多种：
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的锂离子电池非水电解液，其中，所述式(1)表示的化合物的含量为所述锂离子电池非水电解液总重量的10ppm以上；优选地，所述式(1)表示的化合物的含量为所述锂离子电池非水电解液总重量的10ppm-3重量％；优选地，所述式(2)表示的化合物的含量为所述锂离子电池非水电解液总重量的10ppm-1重量％；优选地，所述式(2)表示的化合物的含量为所述锂离子电池非水电解液总重量的10ppm-0.8重量％。6.根据权利要求1-4中任意一项所述的锂离子电池非水电解液，其中，所述有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物；优选地，所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯和碳酸丁烯酯中的一种或多种；优选地，所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的一种或多种。7.根据权利要求1-4中任意一项所述的锂离子电池非水电解液，其中，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiPO2F2、LiTFSI、LiBOB、LiDFOB、LiTFSI、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3和LiN(SO2F)2中的一种或多种，优选地，所述锂离子电池非水电解液中所述锂盐的含量为0.5-3mol/L；优选地，所述锂盐选自LiPF6和/或LiPO2F2；优选地，所述锂离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱韫娴，胡时光，褚艳丽，康媛媛，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：