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锂离子电池。本发明专利技术的锂离子电池非水电解液包含有机溶剂、锂盐以及由下述式(1)表示的化合物。采用本发明专利技术的锂离子电池非水电解液制备的电池可以同时提高电池的低温性能、高温存储性能及高温循环性能。循环性能。循环性能。

【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]锂离子电池因其工作电压高、安全性高、长寿命、无记忆效应等特点，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具有巨大的应用前景。
[0003]在非水电解液锂离子电池中，非水电解液是影响电池高低温性能的关键因素，特别地，非水电解液中的添加剂对电池高低温性能的发挥尤其重要。在锂离子电池初始充电过程中，电池正极材料中的锂离子脱嵌出来，通过电解液嵌入碳负极中。由于其高反应性，电解液在碳负极表面反应产生Li2CO3、Li2O、LiOH等化合物，从而在负极表面形成钝化膜，该钝化膜称为固体电解液界面膜(SEI)。在初始充电过程中形成的SEI膜，不仅阻止电解液进一步在碳负极表面分解，而且起到锂离子隧道作用，只允许锂离子通过。因此，SEI膜决定了锂离子电池性能的好坏。
[0004]为了提高锂离子电池的各项性能，许多科研者通过往电解液中添加不同的添加剂来改善SEI膜的质量，从而改善电池的各项性能。虽然研究表明功能性添加剂对改善电池的性能起着十分重要的作用，添加剂的加入可弥补电解液自身的某些不足，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报道不多，尤其是应用于高温方面的添加剂种类也很有限。

技术实现思路

[0005]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存在的问题，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低温性能、高温存储性能及高温循环性能。
[0006]本专利技术的专利技术人经过深入的研究发现，当锂离子电池的非水电解液中含有式(1)表示的化合物时，锂离子电池的高温循环、低温性能和存储性能都会得到显著提高，从而完成了本专利技术。
[0007]对于式(1)表示的化合物的作用机理虽然不十分清楚，但本专利技术的专利技术人推测其作用机理为：在首次充电过程中，式(1)表示的化合物在电极表面能够发生反应形成钝化膜，从而抑制溶剂分子进一步分解。另外，式(1)表示的化合物可以抑制电池的产气，降低界面阻抗，提高锂离子在界面之间的传输速度，降低电解液在长循环中的消耗，最终维持电池的SEI膜界面在高温下的稳定性，提升电池的高温循环和高温存储性能。
[0008]由此，本专利技术第一方面提供一种锂离子电池非水电解液，其中，所述非水电解液包含有机溶剂、锂盐以及由下述式(1)表示的化合物，
[0009][0010]式(1)中，R1为碳原子数2-20的亚烃基，且所述亚烃基含有链状烷基、环烷基和芳香基中的一种或多种；
[0011]R2为胺基、下述式(2)表示的基团和下述式(3)表示的基团中的一种；
[0012][0013]R3为碳原子数1-10的烷基、碳原子数1-10的醚基、碳原子数1-10的芳香基和碳原子数2-10的不饱和烃基中的一种，且R3中的氢可任意地被卤素取代；
[0014]其中，R4为碳原子数为1-6的烷基和碳原子数3-10的酯基中的一种，*表示结合的位置。
[0015]优选地，R1为碳原子数3-15的亚烃基，且所述亚烃基含有链状烷基、环烷基和芳香基中的一种或多种。
[0016]优选地，R1为下述结构表示的亚烃基中的一种，*表示结合的位置，
[0017][0018]优选地，R4为碳原子数为1-3的烷基和碳原子数3-5的酯基中的一种；
[0019]优选地，R2为下述结构表示的基团中的一种，*表示结合的位置，
[0020][0021]优选地，所述卤素为氟。
[0022]优选地，R3为下述结构表示的基团中的一种，*表示结合的位置，
[0023][0024][0025]优选地，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，
[0026][0027][0028]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。
[0029]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-2重量％。
[0030]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。
[0031]优选地，所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯和碳酸丁烯酯中的一种或多种。
[0032]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。
[0033]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。
[0034]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。
[0035]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。
[0036]优选地，所述锂盐选自LiPF6和/或LiPO2F2。
[0037]优选地，所述锂离子电池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。
[0038]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。
[0039]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。
[0040]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。
[0041]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。
[0042]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。
[0043]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％。
[0044]根据本专利技术第二方面提供一种锂离子电池，其中，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。
[0045]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
L
(1-x-y-z)
O2、LiCo
x
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L
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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、锂盐以及由下述式(1)表示的化合物，式(1)中，R1为碳原子数2-20的亚烃基，且所述亚烃基含有链状烷基、环烷基和芳香基中的一种或多种；R2为胺基、下述式(2)表示的基团和下述式(3)表示的基团中的一种；R3为碳原子数1-10的烷基、碳原子数1-10的醚基、碳原子数1-10的芳香基和碳原子数2-10的不饱和烃基中的一种，且R3中的氢可任意地被卤素取代；其中，R4为碳原子数为1-6的烷基和碳原子数3-10的酯基中的一种，*表示结合的位置。2.根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其中，R1为碳原子数3-15的亚烃基，且所述亚烃基含有链状烷基、环烷基和芳香基中的一种或多种；优选地，R1为下述结构表示的亚烃基中的一种，*表示结合的位置，为下述结构表示的亚烃基中的一种，*表示结合的位置，优选地，R4为碳原子数为1-3的烷基和碳原子数3-5的酯基中的一种；优选地，R2为下述结构表示的基团中的一种，*表示结合的位置，优选地，所述卤素为氟；优选地，R3为下述结构表示的基团中的一种，*表示结合的位置，
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，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，
4.根据权利要求1-3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。5.根据权利要求1-3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-2重量％。6.根据权利要求1-3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、碳酸亚乙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1-3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，所述锂离子电池非水电解液中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱韫娴，康媛媛，胡时光，褚艳丽，
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：