一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备制造技术

本申请提供一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备，属于锂离子电池制造领域。锂离子电池电解液包括氟代有机溶剂、锂盐和锂盐添加剂，锂盐添加剂具有如式I和/或式II所示的结构通式的吡啶基盐，吡啶基盐包括吡啶基硼酸锂和/或吡啶基磷酸锂：其中，R1～R3均独立选自氟取代的C1～C6的链状烷基、C2～C6的烯烃基、C2～C6的炔烃基、C6～C12的环状烯烃基、氰基以及C1～C5的腈基中的一种，通过该锂离子电池电解液，能够在一定程度上改善锂离子电池在高电压下的循环性能。高电压下的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备


[0001]本申请涉及锂离子电池制造领域，具体而言，涉及一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备。

技术介绍

[0002]现有技术中，常用的锂盐添加剂(例如二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂和双草酸硼酸锂等)在高电压下(4.5V以上)应用时，特别是应用电压在4.8V以上的环境中，存在对应锂离子电池的循环性能欠佳的问题。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备，能够在一定程度上改善锂离子电池在高电压下的循环性能。
[0004]本申请的实施例是这样实现的：
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种锂离子电池电解液，包括氟代有机溶剂、锂盐和锂盐添加剂。锂盐添加剂具有如式I和/或式II所示的结构通式的吡啶基盐，吡啶基盐包括吡啶基硼酸锂和/或吡啶基磷酸锂：
[0006][0007]其中，R1～R3均独立选自氟取代的C1～C6的链状烷基、C2～C6的烯烃基、C2～C6的炔烃基、C6～C12的环状烯烃基、氰基以及C1～C5的腈基中的一种。
[0008]上述技术方案中，电池电解液中具有上述结构通式的锂盐添加剂吡啶基盐，相较于现有的锂盐添加剂(现有锂盐添加剂在氟代有机溶剂的溶解度较低且成膜电位较低，导致负极形成的SEI膜缺锂)，本申请实施例提供的锂盐添加剂在氟代有机溶剂中拥有较高的溶解度，再加上其成膜电位较高，使得电池在高电压应用环境下的负极能够形成富含锂的SEI膜，从而能够在一定程度上改善电池负极在高电压下形成的SEI膜缺锂的问题，进而改善对应锂离子电池在高电压下的循环性能。
[0009]在一些可选的实施方案中，锂盐添加剂包括如下化合物结构中的一种或多种：
[0010][0011][0012]采用上述结构式的锂盐添加剂，相较于采用其他结构式的锂盐添加剂，能够更好地提高电池负极在高压下形成的SEI膜中的锂含量，从而更好地提升对应锂离子电池在高电压下的循环性能。
[0013]在一些可选的实施方案中，锂盐添加剂包括吡啶基硼酸锂和吡啶基磷酸锂。
[0014]上述技术方案中，锂盐添加剂同时含有两种结构体系的吡啶基盐，相较于仅含有其中一种结构体系的吡啶基盐(仅有其中一种结构体系的吡啶基盐时，电池性能总体都能得到提升，但部分性能提升不足，再加上两种结构体系的吡啶基盐的性能提升幅度并不完全相同)，能够更为全面地提升电池的循环性能。
[0015]在一些可选的实施方案中，在锂离子电池电解液中，吡啶基硼酸锂与吡啶基磷酸锂的质量之比为1：(1～2)。
[0016]上述技术方案中，当两种结构体系的锂盐添加剂共存时，吡啶基磷酸锂的质量占比略多一些，能够使得电池在高温下的电学综合性能提升较为明显。
[0017]在一些可选的实施方案中，锂离子电池电解液中的锂盐添加剂的质量百分比为0.1～5％；
[0018]可选地，锂离子电池电解液中的锂盐添加剂的质量百分比为0.5～2％。
[0019]上述技术方案中，将锂离子电池电解液中的锂盐添加剂的质量百分比限定在0.1～5％的范围，能够使得负极形成的SEI膜中具有适宜含量的锂，从而使得对应电池在高压下具有较好的循环性能。
[0020]进一步地，将锂离子电池电解液中的锂盐添加剂的质量百分比限定在0.5～2％的范围，能够使得对应电池在高压下具有更好的循环性能。
[0021]在一些可选的实施方案中，锂离子电池电解液中的锂盐的质量百分比为12～15％。
[0022]上述技术方案中，将锂盐的用量限定在上述范围，能够使得电解液中的锂盐具有适宜的用量，从而使得对应电池在高压下具有较好的循环性能。
[0023]在一些可选的实施方案中，锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂中的至少一种。
[0024]本申请的方案能够较好地适用于上述多种锂盐体系，提供了更多的可实施方案，从而便于进行推广应用；此外，相较于采用其他种类的锂盐(例如高氯酸锂、二氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟铝酸锂、六氟砷酸锂和全氟烷基磺酰甲基锂)，采用本申请实施例提供的锂盐能够使得对应电池在高压下具有更好的循环性能。
[0025]在一些可选的实施方案中，氟代有机溶剂包括氟代碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、氟代碳酸甲乙酯、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸二乙酯、氟代乙酸乙酯，氟代乙酸丙酯、氟代丙酸乙酯和氟代丙酸丙酯中的至少一种。
[0026]本申请的方案能够较好地适用于上述多种氟代有机溶剂体系，提供了更多的可实施方案，从而便于进行推广应用。
[0027]第二方面，本申请实施例提供一种锂离子电池，包括壳体、电极组件以及如第一方面实施例提供的锂离子电池电解液。电极组件容纳于壳体内；锂离子电池电解液容纳于壳体内。
[0028]该实施方式中，锂离子电池包括如第一方面实施例提供的锂离子电池电解液，在高电压下进行应用时，能够使得电池负极形成富含锂的SEI膜，从而改善对应锂离子电池在高电压下的循环性能。
[0029]在一些可选的实施方案中，电极组件满足以下条件(a)和/或(b)；
[0030](a)电极组件的电池正极中，正极活性材料包括过渡金属磷酸盐、过渡金属氧化物锂盐、和过渡金属硫化物中的至少一种；
[0031]可选地，正极活性材料包括具有尖晶石结构的镍锰酸锂；
[0032](b)电极组件的电池负极中，负极活性材料包括石墨、软碳、硬碳、硅、硅氧化合物和硅碳复合物中的至少一种。
[0033]本申请的方案能够较好地适用于上述多种正极活性材料体系以及负极活性材料体系，提供了更多的可实施方案，从而便于进行推广应用；其中，由于尖晶石结构的镍锰酸锂(比如LiNi
0.5
Mn
1.5
O4)通常需要在电压达到3.5V及以上的条件下才会脱锂参与负极成膜，而常规的锂盐添加剂的成膜电压较低，使得该类型电池在高压下形成的SEI膜存在更为严重的缺锂问题，故本申请的方案特别适用于尖晶石结构的镍锰酸锂的正极活性材料电池。
[0034]第三方面，本申请实施例提供一种用电设备，包括如第二方面实施例提供的锂离子电池。
具体实施方式
[0035]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0036]需要说明的是，本申请中的“和/或”，如“特征1和/或特征2”，均是指可以单独地为“特征1”、单独地为“特征2”、“特征1”加“特征2”，该三种情况。
[0037]另外，在本申请的描述中，除非另有说明，“一种或多种”中的“多种”的含义是指两种及两种以上；“数值a～数值b”的范围包括两端值“a”和“b”，“数值a～数值b+计量单位”中的“计量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括氟代有机溶剂、锂盐和锂盐添加剂，所述锂盐添加剂具有如式I和/或式II所示的结构通式的吡啶基盐，所述吡啶基盐包括吡啶基硼酸锂和/或吡啶基磷酸锂：其中，R1～R3均独立选自氟取代的C1～C6的链状烷基、C2～C6的烯烃基、C2～C6的炔烃基、C6～C12的环状烯烃基、氰基以及C1～C5的腈基中的一种。2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐添加剂包括如下化合物结构中的一种或多种：
3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐添加剂包括所述吡啶基硼酸锂和所述吡啶基磷酸锂。4.根据权利要求3所述的锂离子电池电解液，其特征在于，在所述锂离子电池电解液中，所述吡啶基硼酸锂与所述吡啶基磷酸锂的质量之比为1：(1～2)。5.根据权利要求1～4中任一项所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂离子电池电解液中的所述锂盐添加剂的质量百分比为0.1～5％；可选地，所述锂离子电池电解液中的所述锂盐添加剂的质量百分比为0.5～2％。6.根据权利要求1～4中任一项所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂离子电池电解液中的所述锂盐的质量百分比为12～15％。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：孙艳光，黄东海，吴承仁，
申请(专利权)人：广汽埃安新能源汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：