一种锂离子电池电解液制造技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池电解液，其包含锂盐、有机溶剂、酰脲化合物、含硼化合物、以及功能性添加剂。本发明专利技术的锂离子电池电解液中包含独特的酰脲化合物与含硼化合物的组合，酰脲化合物可以在负极优先成膜，与其他低阻抗成膜添加剂搭配成膜，保证低温性能和循环性能。同时酰脲化合物对高镍正极具有稳定作用，提升电池高温存储性能。含硼化合物可以在负极稳定成膜，硼原子对正负极界面膜具有修饰作用，降低膜阻抗，改善电池循环性能和低温性能。本发明专利技术的锂离子电池电解液能够改善高镍正极锂离子电池的高温存储性能、低温性能和循环性能。低温性能和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电解液


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域与添加剂合成领域，具体涉及一种锂离子电池电解液。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、自放电小、可快速充电、工作温度范围宽广泛应用于电子产品、电动工具、储能、新能源车等领域。随着技术的进步和消费水平的提升，人们对锂离子电池的续航能力提出了更高的要求。为了提高锂离子电池的能量密度，开发出具有高比容量的锂离子电池正极材料是有效办法之一。目前，三元正极材料由于其理论比容量相比于其他正极材料高的特点使得其成为研究热点。动力电池领域2017年的三元电池用量占比达45％，2018年用量超过传统磷酸铁锂，占比达到58％，2019年三元动力电池装机量为38.75GWh，磷酸铁锂电池装机量为19.98GWh。
[0003]三元材料的高镍化使锂离子电池能量密度显著提高，提升产品续航能力。但是，高镍正极中镍金属含量高，使其具有强的氧化性，导致电解液容易在正极表面发生电化学氧化反应，在高温下产气严重。同时高镍正极材料在高温存储和循环过程Ni、Co、Mn金属溶出，在负极还原沉积破坏电解质界面膜从而引起锂离子电池电化学性能的恶化。高温存储后的正极材料表面发生由电解液副反应产生的副产物的沉积，导致界面导电性变差，增加电池极化。高镍正极在循环过程中，结构破坏，与电解液的副反应加剧，成膜阻抗值增长显著。因此需开发出一种与高镍正极材料相匹配的电解液。
[0004]专利CN103199302B公开了一种非水电解液，通过使用1,3-丙烷磺酸内酯和异氰脲酸酯结构化合物作为电解液添加剂，以抑制电解液和正极材料之间的氧化反应，但是如其中表1所示，其容量保持率不足，膨胀率较高，并且记载了“含有三个烯烃的异氰脲酸酯结构化合物，通过聚合成膜后，造成电池极片阻抗增加，尤其在较低温度时，影响了锂离子二次电池的循环特性”。
[0005]专利CN105914402B公开了一种非水电解液，其包括有机溶剂、电解质盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂中含有巴比妥酸类化合物，以期望提高锂离子电池的循环性能，但是如表2所示，其实施例中的锂离子电池的300次循环容量保持率多为70％以下，存在改良的空间，此外未提及与其他添加剂的组合使用。
[0006]专利CN106410279A公开了一种非水电解液，含有巴比妥酸类化合物与SEI成膜添加剂(在实施例中主要使用氟代碳酸乙烯酯)，以期改善电池的低温放电性能、循环性能、高温存储性能循环后热箱性能和过充性能，但是如其中的表2所示，其实施例1-11中的-10℃低温放电倍率平均为65％左右，低温放电容量偏低，难以兼顾低温性能。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池电解液，其能够改善锂离子电池特别是包含高镍正极的锂离子电池的高温存储性能、低温性能和循环性能。
[0008]本专利技术的目的可以利用以下的技术方案而实现：
[0009]本申请第一方面提供了一种电解液，能够改善高镍正极锂离子电池的高温性能、循环性能，同时兼具低阻抗。
[0010][1]一种锂离子电池电解液，其包含锂盐、有机溶剂、酰脲化合物、含硼化合物、以及功能性添加剂。
[0011][2]根据[1]所述的锂离子电池电解液，其特征在于，按质量份计，相对于有机溶剂80份，包含锂盐10～15份、酰脲化合物0.1～2份、含硼化合物0.01～1份、以及功能性添加剂5～15份。
[0012][3]根据[1]或[2]所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述酰脲化合物为双酰基脲化合物，优选为环状双酰基脲化合物，更优选为通式(Ⅰ)、通式(Ⅱ)所示化合物中的一种或两种以上，
[0013][0014]其中，R1～R6各自独立地选自氢原子、卤素原子、被取代基取代或未取代的C1～C10的烷基、被取代基取代或未取代的C2～C10的烯基、被取代基取代或未取代的C2～C10的炔基、被取代基取代或未取代的C6～C10的芳基、被取代基取代或未取代的C2～C6的杂环基团、被取代基取代或未取代的C1～C10的氰基、被取代基取代或未取代的C1～C10的羧酸酯基、被取代基取代或未取代的C1～C10的磺酸酯基；其中，所述取代基选自卤素原子。
[0015][4]根据[1]或[2]所述的锂离子电池电解液，所述酰脲化合物为选自以下结构式所示的化合物中的一种或两种以上，
[0016][0017][0018][5]根据[1]或[2]所述的锂离子电池电解液，所述含硼化合物为环状含硼化合物，优选为硼氧六环化合物，更优选为通式(Ⅲ)所示化合物中的一种或两种以上，
[0019][0020]其中，R7、R8、R9各自独立地选自卤素原子、被取代基取代或未取代的C1～C10的烷基、被取代基取代或未取代的C2～C10的烯基、被取代基取代或未取代的C2～C10的炔基、被取代基取代或未取代的C1～C10的烷氧基、被取代基取代或未取代的C6～C10的芳基、被取代基取代或未取代的C6～C10的芳氧基、被取代基取代或未取代的C2～C6的杂环基团；其中，取代基选自卤素原子。
[0021][6]根据[1]或[2]所述的锂离子电池电解液，所述含硼化合物为选自以下结构式所示的化合物中的一种或两种以上，
[0022][0023][7]根据[1]或[2]所述的锂离子电池电解液，所述功能性添加剂包含丁二腈、己二腈、1,3,6-己烷三腈、乙二醇双丙腈醚、1,3-丙烷磺酸内酯、1,4-丁烷磺酸内酯、2,4-丁烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸亚乙酯、4-甲基硫酸亚乙酯、4-丙基硫酸亚乙酯、4-氟硫酸亚乙酯、硫酸亚丙酯、4,4,5,5-四氟硫酸亚乙酯、亚硫酸亚乙酯、4-甲基亚硫酸亚乙酯、4-丙基亚硫酸亚乙酯、4-氟亚硫酸亚乙酯、亚硫酸亚丙酯、4,4,5,5-四氟亚硫酸亚乙酯中的一种或两种以上。
[0024][8]根据[1]或[2]所述的锂离子电池电解液，所述有机溶剂选自碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙酸乙酯、乙酸丙酯、二氟乙酸乙酯、乙酸二氟乙酯、三氟乙酸甲酯、三氟乙酸乙酯、三氟乙酸丙酯中的一种或两种以上。
[0025][9]根据[1]或[2]所述的锂离子电池电解液，所述的锂盐选自六氟磷酸锂
(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、三氟甲烷磺酸锂(LiSO3CF3)、高氯酸锂(LiClO4)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、三(三氟甲烷磺酰)甲基锂(LiC(CF3SO2)3)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)中的一种或两种以上。
[0026]本专利技术还提供所述电解液中的酰脲化合物的合成方法。
[0027][10]根据[3]所述的锂离子电池电解液，其中，通式(I)所示的化合物是利用以下的制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，其包含锂盐、有机溶剂、酰脲化合物、含硼化合物、以及功能性添加剂。2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，按质量份计，相对于有机溶剂80份，包含锂盐10～15份、酰脲化合物0.1～2份、含硼化合物0.01～1份、以及功能性添加剂5～15份。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述酰脲化合物为双酰基脲化合物，优选为通式(Ⅰ)、通式(Ⅱ)所示化合物中的一种或两种以上，其中，R1～R6各自独立地选自氢原子、卤素原子、被取代基取代或未取代的C1～C10的烷基、被取代基取代或未取代的C2～C10的烯基、被取代基取代或未取代的C2～C10的炔基、被取代基取代或未取代的C6～C10的芳基、被取代基取代或未取代的C2～C6的杂环基团、被取代基取代或未取代的C1～C10的氰基、被取代基取代或未取代的C1～C10的羧酸酯基、被取代基取代或未取代的C1～C10的磺酸酯基；其中，所述取代基选自卤素原子。4.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电解液，所述酰脲化合物为选自以下结构式所示的化合物中的一种或两种以上，
5.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电解液，所述含硼化合物为环状含硼化合物，优选为硼氧六环化合物，更优选为通式(Ⅲ)所示化合物中的一种或两种以上，其中，R7、R8、R9各自独立地选自卤原子、被取代基取代或未取代的C1～C10的烷基、被取代基取代或未取代的C2～C10的烯基、被取代基取代或未取代的C2～C10的炔基、被取代基取代或未取代的C1～C10的烷氧基、被取代基取代或未取代的C6～C10的芳基、被取代基取代或未取代的C6～C10的芳氧基、被取代基取代或未取代的C2～C6的杂环基团；其中，取代基选自卤素原子。6.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电解液，所述含硼化合物为选自以下结构式所示的化合物中的一种或两种以上，
7.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电解液，所述功能性添加剂包含丁二腈、己二腈、1,3,6-己烷三腈、乙二醇双丙腈醚、1,3-丙烷磺酸内酯、1,4-丁烷磺酸内酯、2,4-丁烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸亚乙酯、4-甲基硫酸亚乙酯、4-丙基硫酸亚乙酯、4-氟硫酸亚乙酯、硫酸亚丙酯、4,4,5,5-四氟硫酸亚乙酯、亚硫酸亚乙酯、4-甲基亚硫酸亚乙酯、4-丙基亚硫酸亚乙酯、4-氟亚硫酸亚乙酯、亚硫酸亚丙酯、4,4,5,5-四氟亚硫酸亚乙酯中的一种或两种以上。8.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电解液，所述有机溶剂选自碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙酸乙酯、乙酸丙酯、二氟乙酸乙酯、乙酸二氟乙酯、三氟乙酸甲酯、三氟乙酸乙酯、三氟乙酸丙酯中的一种或两种以上。9.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电解液，所述锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、三氟甲烷磺酸锂(LiSO3CF3)、高氯酸锂(LiClO4)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、三(三氟甲烷磺酰)甲基锂(LiC(CF3SO2)3)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、二氟磷酸锂(LiPO2F...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾益平，左晏霖，刘杰，李斌，钱超，岳敏，
申请(专利权)人：深圳市研一新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：