一种改善锂离子电池倍率性能的电解液及含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改善锂离子电池倍率性能的电解液，包括电解质锂盐、有机溶剂、成膜添加剂和二硼酸乙腈类化合物。本发明专利技术还公开了含该电解液的锂离子电池。本发明专利技术的电解液能在电极表面形成一层稳定的阻抗较低的SEI膜，提高了界面膜的离子电导率，从而使电池获得优异的倍率性能。倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种改善锂离子电池倍率性能的电解液及含该电解液的锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种改善锂离子电池倍率性能的电解液及含该电解液的锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有电压高、无记忆效应、高容量和长寿命等优点，是比较理想的化学电源，广泛应用于消费类电子产品、动力电池及储能领域。但是随着锂离子电池应用领域的拓展，对锂离子电池的大倍率充放电性能需求的紧迫性也日益凸显。但当下的锂离子电池产品中，大倍率充放电性能差、大倍率放不出电、大倍率充电析锂等等存在诸多问题，因此，改善锂离子电池倍率充放电性能的需求迫在眉睫。
[0003]影响锂离子电池倍率性能的因素繁多，正负极主材、导电剂、粘结剂等都会在一定程度上影响电池的倍率性能，而锂离子电池电解液作为锂离子电池的重要组成部分之一，除了起到在电池中的离子传输作用外，不同电解液添加剂还对SEI膜的组成和性能有决定性影响，进而影响电池的离子电导率，进而影响电芯的倍率性能，因此一款合适的锂离子电池电解液对电池的倍率性能也有影响。

技术实现思路

[0004]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种改善锂离子电池倍率性能的电解液及含该电解液的锂离子电池，该电解液能在电极表面形成一层稳定的阻抗较低的SEI膜，提高了界面膜的离子电导率，从而使电池获得优异的倍率性能。
[0005]本专利技术提出的一种改善锂离子电池倍率性能的电解液，包括电解质锂盐、有机溶剂、成膜添加剂和二硼酸乙腈类化合物。
[0006]优选地，所述二硼酸乙腈类化合物的结构式如式Ⅰ所示：
[0007][0008]式Ⅰ中，R1、R2、R3、R4各自独立的选自H、C1‑
20
烷基、C3‑
20
环烷基、C2‑
20
烯基、C2‑
20
炔基、C3‑
20
环烯基、C6‑
26
芳基及C6‑
26
杂芳基至少一种；优选地，R1、R2、R3、R4中的氢原子部分或全部被取代；优选地，取代基选自卤素与氰基中的至少一种。
[0009]优选地，所述二硼酸乙腈类化合物的结构式为：
[0010][0011][0012]或者
[0013]优选地，所述二硼酸乙腈类化合物的含量为所述电解液总质量的1
‑
5％，优选为3％。
[0014]优选地，所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、1，3
‑
丙烷磺内酯、1，4
‑
丁烷磺内酯、硫酸亚丙酯、碳酸乙烯亚乙酯中的至少一种。
[0015]优选地，所述成膜添加剂的含量为所述电解液总质量的1
‑
5％。
[0016]优选地，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂和双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的至少一种。
[0017]优选地，所述电解质锂盐的含量为所述电解液总质量的10
‑
14％。
[0018]优选地，所述有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙甲酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的至少一种。
[0019]优选地，按质量百分比计，所述改善锂离子电池倍率性能的电解液包括：电解质锂盐10
‑
14％、成膜添加剂1
‑
5％、二硼酸乙腈类化合物1
‑
5％、余量为有机溶剂。
[0020]一种锂离子电池，其特征在于，包括正极片、负极片、隔膜和所述的电解液。
[0021]优选地，所述正极片包括正极集流体和复合在正极集流体上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料为锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂中的至少一种。
[0022]所述负极片包括负极集流体和复合在负极集流体上的负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料，所述负极活性材料为含碳材料、钛氧化物、硅、锂、锂合金中的至少一种。
[0023]所述隔膜为聚乙烯、聚丙烯、聚偏四氟乙烯中的一种或者两种以上的复合膜。
[0024]本专利技术的有益效果如下：
[0025]本专利技术采用二硼酸乙腈类化合物与成膜添加剂复配作为电解液添加剂，其中二硼酸乙腈类化合物的的特殊结构可以络合PF6‑
和F
‑
，提高锂盐的解离度，从而提高电解液的电导率，改善倍率性能；并且电导率的提升搭配成膜添加剂的使用可以进一步促进电芯的成膜反应的进行，促使电芯形成薄且均匀的SEI膜，进而抑制电解液在活性材料表面的反复分解，降低电芯的阻抗提升其倍率性能。本专利技术的电解液可以使电池获得优良的倍率性能，而且其主要添加剂二硼酸乙腈类化合物的合成简单、成本低廉、毒副作用小，非常适合作为商业化电解液使用。
具体实施方式
[0026]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。
[0027]实施例1
[0028]一种改善锂离子电池倍率性能的电解液，按质量百分比计，包括：六氟磷酸锂14％、碳酸亚乙烯酯1％、二硼酸乙腈类化合物1 1％、余量为有机溶剂，其中，有机溶剂是由碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)按质量比EC∶EMC∶DMC＝2∶5∶3混合而成。
[0029]二硼酸乙腈类化合物1的结构式如下：
[0030][0031]二硼酸乙腈类化合物1的合成路径如下：
[0032]①
[0033]上述电解液的制备方法为：
[0034]在控制水分≤10ppm的氩气手套箱内，将碳酸乙烯酯(EC)与碳酸甲乙酯(EMC)、碳
酸二甲酯(DMC)按照质量比EC∶EMC∶DMC＝2∶5∶3进行混合均匀，得到有机溶剂，然后向有机溶剂中缓慢加入六氟磷酸锂，待六氟磷酸锂完全溶解后加入二硼酸乙腈类化合物和碳酸亚乙烯酯，搅拌均匀，得到电解液。
[0035]实施例2
[0036]一种改善锂离子电池倍率性能的电解液，按质量百分比计，包括：六氟磷酸锂14％、碳酸亚乙烯酯1％、二硼酸乙腈类化合物13％、余量为有机溶剂，其中，有机溶剂是由碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)按质量比EC∶EMC∶DMC＝2∶5∶3混合而成。
[0037]实施例3
[0038]一种改善锂离子电池倍率性能的电解液，按质量百分比计，包括：六氟磷酸锂14％、碳酸亚乙烯酯1％、二硼酸乙腈类化合物15％、余量为有机溶剂，其中，有机溶剂是由碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)按质量比EC∶EMC∶DMC＝2∶5∶3混合而成。
[0039]实施例4
[0040]实施例4与实施例2的区别仅为：采用二硼酸乙腈类化合物2代替二硼酸乙腈类化合物1，二硼酸乙腈类化合物2的结构式如下：
[0041][0042]二硼酸乙腈类化合物2的合成路径如下：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善锂离子电池倍率性能的电解液，其特征在于，包括电解质锂盐、有机溶剂、成膜添加剂和二硼酸乙腈类化合物。2.根据权利要求1所述的改善锂离子电池倍率性能的电解液，其特征在于，所述二硼酸乙腈类化合物的结构式如式Ⅰ所示：式Ⅰ中，R1、R2、R3、R4各自独立的选自H、C1‑
20
烷基、C3‑
20
环烷基、C2‑
20
烯基、C2‑
20
炔基、C3‑
20
环烯基、C6‑
26
芳基及C6‑
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杂芳基至少一种；优选地，R1、R2、R3、R4中的氢原子部分或全部被取代；优选地，取代基选自卤素与氰基中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的改善锂离子电池倍率性能的电解液，其特征在于，所述二硼酸乙腈类化合物的含量为所述电解液总质量的1
‑
5％，优选为3％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的改善锂离子电池倍率性能的电解液，其特征在于，所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、1，3
‑
丙烷磺内酯、1，4
‑
丁烷磺内酯、硫酸亚丙酯、碳酸乙烯亚乙酯中的至少一种。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的改善锂离子电池倍率性能的电解液，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马云翔，梁大宇，沈剑，
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：