电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种电解液及锂离子电池。电解液包括第一添加剂、锂盐及有机溶剂；其中，第一添加剂包括式所示结构的化合物和/或式所示结构的化合物，R选自C1~C12烷基或C1~C12烷氧基。基于此，电解液高温存储性能较优，锂离子电池容量保持率和容量恢复率均较高。率和容量恢复率均较高。

【技术实现步骤摘要】
电解液及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及一种电解液及锂离子电池。

技术介绍

[0002]近来，锂离子电池成为新的研究热点，并受到广泛关注。电动汽车领域关注混合动力汽车和移动设备电源用品等。这是由于其高能量密度、环境友好和经济好处。众所周知，高温是影响锂离子电池性能、寿命和安全性的重要因素。具体来说，一方面，高温会使得锂离子电池的老化加速。另一方面，锂离子电池的电解液中锂盐和有机溶剂的热稳定性差，在高温环境下，锂离子电池的电解液会分解并产生大量气体，容易引起电池的膨胀，从而降低其性能和安全性。
[0003]综上，现有技术中的锂离子电池电解液高温存储性能较差，从而导致电池的容量保持率和容量恢复率也较差。因此，亟待开发一种高温性能良好的电解液，以改善上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种电解液及锂离子电池，以解决现有技术中因电解液高温存储性能较差导致的锂离子电池容量保持率和容量恢复率较差等问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种电解液，电解液包括第一添加剂、锂盐及有机溶剂；其中，第一添加剂包括式Ⅰ所示结构的化合物和/或式Ⅱ所示结构的化合物:
[0006]、
[0007]R选自C1~C12烷基或C1~C12烷氧基。
[0008]进一步地，R选自C1~C4烷基或C1~C4烷氧基。
[0009]进一步地，式Ⅰ所示结构的化合物为或。
[0010]进一步地，电解液还包括第二添加剂，第二添加剂选自碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、甲烷二磺酸亚甲酯、氟代碳酸乙烯酯或三(三甲基硅烷)硼酸
酯中的一种或多种。
[0011]进一步地，电解液中，第一添加剂和第二添加剂的总重量为0.1~5wt％；第一添加剂和第二添加剂的重量比为0.1~2:1。
[0012]进一步地，锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂盐或双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种；锂盐的物质的量的浓度为0.5~1.5M。
[0013]进一步地，有机溶剂为链状碳酸酯类化合物、环状碳酸酯类化合物或羧酸酯类化合物中的一种或多种；环状碳酸酯类化合物选自碳酸乙烯酯和/或碳酸丙烯酯中的一种或多种；链状碳酸酯类化合物选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯中的一种或多种；羧酸酯类化合物选自乙酸丙酯和/或乙酸乙酯。
[0014]进一步地，电解液包括第一添加剂、第二添加剂、锂盐及有机溶剂；其中，第一添加剂为和，第二添加剂为碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯和甲烷二磺酸亚甲酯，锂盐为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂盐，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯；且第一添加剂和第二添加剂的重量比为1~2:1；第一添加剂中，和的重量比为1:4.5~5.5；第二添加剂中，碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯和甲烷二磺酸亚甲酯的重量比为0.75~0.85:0.5:0.75~0.85；锂盐中，六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂盐的摩尔比为0.65~0.75:0.3；有机溶剂中，碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的重量比为0.5~1.5:1:0.5~1.5；或者，第一添加剂为
和，第二添加剂为硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯和氟代碳酸乙烯酯，锂盐为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂盐，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和乙酸乙酯；且第一添加剂和第二添加剂的重量比为1~2:1；第一添加剂中，和的重量比为1:1.5~2.5；第二添加剂中，硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯和氟代碳酸乙烯酯的重量比为0.75~0.85:0.5:0.75~0.85；锂盐中，六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂盐的摩尔比为0.65~0.75:0.3；有机溶剂中，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和乙酸乙酯的重量比为0.5~1.5:1:0.5~1.5。
[0015]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种锂离子电池，其包括负极片、正极片及电解液，正极片的材料为LiNi
（1
‑
x
‑
y）
Co
x
Mn
y
，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，且x+y≤1；负极片的材料为石墨，电解液为前述的电解液。
[0016]进一步地，正极片的材料为LiNi
（1
‑
x
‑
y）
Co
x
Mn
y
，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，且x+y＜1；优选地，正极片的材料为LiNi
0.7
C0
0.1
Mn
0.2
。
[0017]C
‑
F键容易断裂，易生成LiF(SEI膜主要成分)，热稳定性良好。磺酸酯基团可与过渡金属离子（诸如镍离子、钴离子、锰离子）配位而形成络合物，使得正极表面钝化，抑制正极金属离子的溶出，同时降低高氧化态的活性物质对溶剂的分解作用。取代在苯环上的硅烷基作为给电子基团，电子云密度大，降低氧化电位，易于在电极表面形成CEI界面膜，从而避免电极和电解液在高温时直接接触，同时还可以延缓电解液的氧化分解反应，进而可以有效改善电解液的高温存储性能，从而大幅度地提高电池容量保持率和容量恢复率。
具体实施方式
[0018]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。
[0019]正如本申请
技术介绍
部分所描述的，现有技术中电解液高温存储性能较差，从而导致锂离子电池存在容量保持率和容量恢复率较差等的问题。为了解决这一问题，本申请提供了一种电解液，电解液包括第一添加剂、锂盐及有机溶剂；其中，第一添加剂包括式Ⅰ所示结构的化合物和/或式Ⅱ所示结构的化合物:
[0020]、
[0021]R选自C1~C12烷基或C1~C12烷氧基。
[0022]相较于其他母核及取代基团而言，本申请由上述特定结构添加剂构成的电解液高温存储性能较优，锂离子电池容量保持率和容量恢复率均十分优异。具体地，其一，C
‑
F键容易断裂，易生成LiF(SEI膜主要成分)，热稳定性良好。其二，磺酸酯基团可与过渡金属离子（Ni离子、Co离子、Mn离子）配位而形成络合物，使得正极表面钝化，抑制正极金属离子的溶出，同时降低高氧化态的活性物质对溶剂的分解作用。其三，取代在苯环上的硅烷基作为给电子基团，电子云密度大，降低氧化电位，易于在电极表面形成CEI界面膜，从而避免电极和电解液在高温时直接接触，同时还可以延缓电解液的氧化分解反应，进而可以有效改善电解液的高温存储性能，从而大幅度地提高电池容量保持率和容量恢复率。
[0023]为了进一步提高电池容量保持率和容量恢复率，优选R选自C1~C4烷基、C1~C4烷氧基。更优选地，式Ⅰ所示结构的化合物为或。
[0024]进一步优选地，电解液还包括第二添加剂，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括第一添加剂、锂盐及有机溶剂；其中，所述第一添加剂包括式Ⅰ所示结构的化合物和/或式Ⅱ所示结构的化合物:、R选自C1~C12烷基或C1~C12烷氧基。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述R选自C1~C4烷基或C1~C4烷氧基。3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述式Ⅰ所示结构的化合物为或。4.根据权利要求1或3所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括第二添加剂，所述第二添加剂选自碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、甲烷二磺酸亚甲酯、氟代碳酸乙烯酯或三(三甲基硅烷)硼酸酯中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述电解液中，所述第一添加剂和所述第二添加剂的总重量为0.1~5wt％；所述第一添加剂和所述第二添加剂的重量比为0.1~2:1。6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述电解液中，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂盐或双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种；所述锂盐的物质的量的浓度为0.5~1.5M。7.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂为链状碳酸酯类化合物、环状碳酸酯类化合物或羧酸酯类化合物中的一种或多种；所述环状碳酸酯类化合物选自碳酸乙烯酯和/或碳酸丙烯酯中的一种或多种；所述链状碳酸酯类化合物选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯中的一种或多种；所述羧酸酯类化合物选自乙酸丙酯和/或乙酸乙酯。8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，所述电解液包括所述第一添加剂、所述第二添加剂、所述锂盐及所述有机溶剂；
其中，所述第一添加剂为和，所述第二添加剂为碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯和甲烷二磺酸亚甲酯，所述锂盐为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂盐，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄波，刘欣，杨小龙，梁大宇，
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：