一种电解液和锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及电池制造领域，提供了本发明专利技术提供了一种电解液和锂离子电池，电解液包括电解质盐、有机溶剂和添加剂；电解质盐包括化合物S1，化合物S1包括氟元素、锂元素中的至少一个，有机溶剂包括碳酸乙烯酯；添加剂包括添加剂S2，添加剂S2具有如式(1)所示的结构：其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立地包括被卤素取代或未被取代的C1

【技术实现步骤摘要】
一种电解液和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及电池制造领域，特别是一种电解液和锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池被广泛应用于3C数码、电动工具、航天、储能、动力汽车等领域，随着科学技术和消费产品的快速发展，锂离子电池需要具备更高的工作电压和能量密度。
[0003]随着锂离子电池的工作电压不断升高，现有的锂离子电池在高电压(＞4.5V)下经历长期循环充放电过程会导致电化学性能恶化的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种电解液和锂离子电池，巧妙地解决了上述技术问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种电解液，包括电解质盐、有机溶剂和添加剂；
[0007]电解质盐包括化合物S1，化合物S1包括氟元素、锂元素中的至少一个，有机溶剂包括碳酸乙烯酯；
[0008]添加剂包括添加剂S2，添加剂S2具有如式(1)所示的结构：
[0009][0010]其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立地包括被卤素取代或未被取代的C1
‑
C20的烷烃基、被卤素取代或未被取代的C3
‑
C20的环烷基、被卤素取代或未被取代的苯基、被卤素取代或未被取代的C1
‑
C20烯烃基、被卤素取代或未被取代的联苯基、被卤素取代或未被取代的C6
‑
C26的苯烷基、被卤素取代或未被取代的C6
‑/>C26的稠环芳烃基、空键中的任意一种，X为O或S；
[0011]添加剂S2在电解液中的质量百分比为0.3％～10％。
[0012]可选地，添加剂S2具有如式(2)或式(3)所示的结构：
[0013][0014]可选地，添加剂S2在电解液中的质量百分比为1％。
[0015]可选地，化合物S1包括六氟磷酸盐，六氟砷酸盐、高氯酸锂、三氟磺酰锂、二氟(三氟甲基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、双氟亚胺磺酸锂中的至少一种。
[0016]可选地，化合物S1的浓度为0.8～1.3mol/L。
[0017]可选地，有机溶剂还包括碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、四氢呋喃中的至少一种。
[0018]可选地，添加剂还包括氟代碳酸酯、腈类化合物。
[0019]本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极片、负极片、锂电池隔膜和如上述的电解液。
[0020]可选地，正极片包括正极集流体和设置在正极集流体上的正极浆料层，正极浆料层包括正极材料；
[0021]负极片包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极浆料层，负极浆料层包括负极材料。
[0022]可选地，正极材料包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸亚铁锂、锰酸锂中的至少一种；
[0023]和/或，负极材料包括天然石墨、人造石墨、中间相炭微球、硬碳、软碳、硅、硅
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碳复合材料、锂锡合金、锂锡合金氧化物、金属锡、氧化亚锡、氧化锡、尖晶石结构的锂化Li4Ti5O
12
‑
TiO2复合电极材料、锂铝合金中的至少一种。
[0024]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术通过添加剂S2对锂离子电池的正负极起到保护作用，添加剂S2在高电压工作状态下会发生氧化原反应并在正负极上参与形成SEI膜和CEI膜；其中，当添加剂S2位于正极附近时，在高电压工作状态下会被氧化，添
加剂S2的氧化产物可以与电解液中的碳酸乙烯酯发生聚合反应，其聚合产物会包覆在正极表面从而起到保护作用；当添加剂S2位于负极附近时，长时间的持续被还原之后，添加剂S2的还原产物会在负极表面形成含有R
‑
S
‑
O
‑
F磺酸酯的化合物保护层；此外，电解液中氟化物的氟离子会被添加剂S2中的硅基团捕获，从而避免在电解液中生成过多的氢氟酸，进而降低了氢氟酸对于锂离子电池的负面作用。因此，本专利技术中的电解液能够对高电压工作条件下的锂离子电池起到保护作用，有效改善锂离子电池电化学性能恶化的问题。
具体实施方式
[0025]锂离子电池广泛应用于各种便携式电子产品中，例如手机、笔记本电脑、平板电脑和数码相机等。钴酸锂具有体积比密度高的特点，常作为锂离子电池中的电极材料使用。
[0026]钴酸锂具备生产工艺难度低、工作电压高、释放电流稳定、循环寿命长的优点，但在高电压下LiCoO2会出现晶格内部应力增大，引起结构坍塌和剧烈的界面副反应，进而导致电池性能发生不可逆的恶化。
[0027]现对本专利技术的技术方案及实施例作详细说明。
[0028]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0029]本专利技术提供了一种电解液，包括电解质盐、有机溶剂和添加剂；
[0030]电解质盐包括化合物S1，化合物S1包括氟元素、锂元素中的至少一个，有机溶剂包括碳酸乙烯酯；
[0031]添加剂包括添加剂S2，添加剂S2具有如式(1)所示的结构：
[0032][0033]其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立地包括被卤素取代或未被取代的C1
‑
C20的烷烃基、被卤素取代或未被取代的C3
‑
C20的环烷基、被卤素取代或未被取代的苯基、被卤素取代或未被取代的C1
‑
C20烯烃基、被卤素取代或未被取代的联苯基、被卤素取代或未被取代的C6
‑
C26的苯烷基、被卤素取代或未被取代的C6
‑
C26的稠环芳烃基、空键中的任意一种，X为O或S；添加剂S2在电解液中的质量百分比为0.3％～10％。
[0034]在一种可选实施例中，添加剂S2在电解液中的质量百分比可以为0.3％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％等。
[0035]添加剂S2在高电压工作状态下会发生氧化原反应并在正负极上参与形成SEI膜和CEI膜，从而对锂离子电池的正负极起到保护作用。此外，电解液中氟化物的氟离子会被添加剂S2中的硅基团捕获，从而避免在电解液中生成过多的氢氟酸，进而降低了氢氟酸对于
锂离子电池的负面作用。
[0036]当添加剂S2中的X为O时，添加剂S2为同时具有硫酸酯和磺酸酯官能团的化合物，硫酸酯官能团能够降低正负极表面的界面阻抗，从而使得锂离子电池的电化学性能得到优化提升。
[0037]进一步地，添加剂S2具有如式(2)或式(3)所示的结构：
[0038][0039]当添加剂S2具有如式(2)所示的结构时，添加剂S2为同时具有硫酸酯和磺酸酯官能团的化合物；当添加剂S2具有如式(3)所示的结构时，添加剂S2为同时具有两个磺酸酯官能团的化合物。
[0040]硫酸酯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，包括电解质盐、有机溶剂和添加剂；所述电解质盐包括化合物S1，所述化合物S1包括氟元素、锂元素中的至少一个，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯；所述添加剂包括添加剂S2，所述添加剂S2具有如式(1)所示的结构：其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立地包括被卤素取代或未被取代的C1
‑
C20的烷烃基、被卤素取代或未被取代的C3
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C20的环烷基、被卤素取代或未被取代的苯基、被卤素取代或未被取代的C1
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C20烯烃基、被卤素取代或未被取代的联苯基、被卤素取代或未被取代的C6
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C26的苯烷基、被卤素取代或未被取代的C6
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C26的稠环芳烃基、空键中的任意一种，X为O或S；所述添加剂S2在所述电解液中的质量百分比为0.3％～10％。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂S2具有如式(2)或式(3)所示的结构：
3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述添加剂S2在所述电解液中的质量百分比为1％。4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述化合物S1包括六氟磷酸盐，六氟砷酸盐、高氯酸锂、三氟磺酰锂、二氟(三氟甲基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、双氟亚胺磺酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘孟，
申请(专利权)人：广东省豪鹏新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：