本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，公开了一种钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池。本发明专利技术的钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液中包含非水有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂中包含常规添加剂、式(Ⅰ)结构的氰甲基磺酸酯添加剂；所述溶剂中包含式(Ⅱ)结构的氟代醚类溶剂。该电解液中的氰甲基磺酸酯类添加剂能够在正极界面氧化分解，形成钝化膜，对正极材料具有一定的保护作用，同时氰基上的氮原子在孤电子对的作用下可以与游离态的钴离子螯合，磺酸基团能够在负极界面还原生成质密的钝化膜，避免负极材料上的活性位点与电解液接触；此外，具有式(Ⅱ)结构的氟代醚类物质作为溶剂，能够更好的拓宽电解液的电化学窗口。窗口。
【技术实现步骤摘要】
一种钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池
[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池。
技术介绍
[0002]锂离子电池由于具有高工作电压、高能量密度、长寿命、宽工作温度范围和环境友好等优点被广泛应用于3C数码产品。现如今轻薄和高能量密度逐渐成为电池发展的趋势，尤其是对于3C数码产品而言。例如，随着手机的智能化和多样化，人们对手机的使用频率越来越高，因此要求手机具有更多的电量，更轻的质量，以及能够快速充电的性能。
[0003]为了提高锂离子电池的能量密度，常用的措施是提高正极材料的充电截止电压，如商业化的钴酸锂锂离子电池电压从4.2V
→
4.35V
→
4.4V
→
4.45V
→
4.48V
→
4.55V。然而，正极材料在高电压下会存在一定的缺陷，如高电压正极活性材料在缺锂状态时具有很强的氧化性，电解液很容易被氧化分解，产生大量的气体和热量；此外，高电压正极活性材料在缺锂状态时自身也很不稳定，易发生一些副反应，如释放氧、过渡金属离子溶出等。
[0004]另一方面，负极界面形貌的好坏严重影响着电池的快速充电性能，因此需要添加剂能够在负极还原形成钝化膜且具有更加优良的性能，更好的动力学特性。
[0005]因此，需要开发新型成膜添加剂，能够正负极形成钝化膜，保护正极材料、负极材料，所形成的钝化膜降低正负极界面阻抗，抑制溶剂氧化还原等。
专利
技术实现思路
[0006]鉴于现有技术的不足与需求，本专利技术提供了一种钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液，该电解液中具有式(Ⅰ)结构的氰甲基磺酸酯类添加剂能够在正极界面氧化分解，形成钝化膜，对正极材料具有一定的保护作用，同时氰基上的氮原子在孤电子对的作用下可以与游离态的钴离子螯合，磺酸基团能够在负极界面还原生成质密的钝化膜，避免负极材料上的活性位点与电解液接触；此外，具有式(Ⅱ)结构的氟代醚类物质作为溶剂，能够更好的拓宽电解液的电化学窗口。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液中包含非水有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂中包含常规添加剂、具有式(Ⅰ)结构的氰甲基磺酸酯类添加剂；所述非水有机溶剂包含具有式(Ⅱ)结构的氟代醚类溶剂，
[0008][0009]其中，R1和R2分别独立地选自芳香烃或及其衍生物，烷烃及氟代烷烃、烯烃及氟代烯烃、炔烃及氟代炔烃和氰基等，且R1和R2中至少一个取代基含有氟原子；R3选自芳香烃或
及其衍生物，烷烃、烯烃和炔烃。
[0010]优选地，在本专利技术的一些实施方式中，所述具有式(Ⅰ)结构的异氰酸酯类添加剂选自化合物(1)
‑
(3)中的一种或多种：
[0011][0012]进一步优选地，在本专利技术的一些实施方式中，所述具有式(Ⅰ)结构的异氰酸酯类添加剂的添加量占电解液总质量的0.5％～5％，例如0.7％～1.3％。
[0013]优选地，在本专利技术的一些实施方式中，所述具有式(Ⅱ)结构的氟代羧酸酯类溶剂选自化合物(4)
‑
(6)中的一种或多种：
[0014][0015]进一步优选地，在本专利技术的一些实施方式中，所述具有式(Ⅱ)结构的氟代羧酸酯类溶剂的添加量占电解液总质量的5.0％～20.0％。
[0016]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述常规添加剂选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、丁二腈(SN)、己二腈(ADN)、1,3,6
‑
己烷三腈(HTCN)、1,2
‑
双(氰乙氧基)乙烷(DENE)、1,3
‑
丙烷磺酸内酯(PS)、1,3
‑
丙烯磺酸内酯(PST)、乙烯基碳酸亚乙烯酯(VEC)、硫酸乙烯酯(DTD)、三(三甲基)硅烷硼酸酯(TMSB)、三(三甲基)硅烷磷烷硼酸酯(TMSP)和甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)中的一种或多种。
[0017]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述常规添加剂的添加量占电解液总质量的5.0％～30.0％。
[0018]优选地，在本专利技术的一些实施方式中，当包含所述常规添加剂时，所述氟代碳酸乙烯酯的添加量占电解液总质量的1.0％～30.0％；所述1,3
‑
丙烷磺酸内酯及1,3
‑
丙烯磺酸内酯等硫系添加剂的添加量占电解液总质量的0.1％～10.0％；所述丁二腈、己二腈、1,3,6
‑
己烷三腈和1,2
‑
双(氰乙氧基)乙烷等腈类添加剂的添加量占电解液总质量的1.0％～10.0％；其他特殊添加剂如三(三甲基)硅烷硼酸酯/三(三甲基)硅烷磷烷硼酸酯等中的一种添加量占电解液总质量的0.1％～2.0％。
[0019]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述常规添加剂为氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3
‑
丙烷磺酸内酯(PS)、己二腈(ADN)、1,2
‑
双(氰乙氧基)乙烷(DENE)和硫酸乙烯酯(DTD)；优选地，所述氟代碳酸乙烯酯的添加量占电解液总质量的5.0％～9.0％，所述1,3
‑
丙烷磺酸内酯的添加量占电解液总质量的2.5％～3.5％，所述己二腈的添加量占电解液总质量的1.5％～2.5％，所述1,2
‑
双(氰乙氧基)乙烷的添加量占电解液总质量的0.7％～
1.3％，所述硫酸乙烯酯的添加量占电解液总质量的0.7％～1.3％。
[0020]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述电解质锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂中的一种或多种，优选地，所述电解质锂盐的添加量占电解液总质量的12.5％～30.0％。
[0021]优选地，在本专利技术的一些实施方式中，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂的混合锂盐，且所述六氟磷酸锂的添加量占电解液总质量的10.5％～17.0％，所述二氟磷酸锂的添加量占电解液总质量的0.5％～1.5％，所述双氟磺酰亚胺锂的添加量占电解液总质量的3.0％～7.0％。
[0022]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述非水有机溶剂选自碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂、氟代碳酸酯类溶剂、氟代羧酸酯类溶剂、氟代醚类溶剂。
[0023]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述碳酸酯类溶剂选自环状碳酸酯、链状碳酸酯；其中所述环状碳酸酯溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或多种；所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一种或多种；所述羧酸酯类溶剂选自乙酸乙酯、乙酸正丙酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯中的一种或多种；所述氟代醚类溶剂选自化合物(4)
‑
(6)。
[0024]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述非水有机溶剂中包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯和氟代醚类溶剂；优选地，所述非水有机溶剂中碳酸乙烯酯、碳酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液，所述电解液中包含非水有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂中包含常规添加剂、具有式(Ⅰ)结构的氰甲基磺酸酯类添加剂；所述非水有机溶剂中包含具有式(Ⅱ)结构的氟代醚类溶剂，其中，R1和R2分别独立地选自芳香烃或及其衍生物，烷烃及氟代烷烃、烯烃及氟代烯烃、炔烃及氟代炔烃和氰基，且R1和R2中至少一个取代基含有氟原子；R3选自芳香烃或及其衍生物，烷烃、烯烃和炔烃。2.根据权利要求1所述的钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述具有式(Ⅰ)结构的异氰酸酯类添加剂选自化合物(1)
‑
(3)中的一种或多种：优选地，所述具有式(Ⅰ)结构的异氰酸酯类添加剂的添加量占电解液总质量的0.5％～5％，例如0.7％～1.3％。3.根据权利要求1所述的钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述具有式(Ⅱ)结构的氟代羧酸酯类溶剂选自化合物(4)
‑
(6)中的一种或多种：优选地，所述具有式(Ⅱ)结构的氟代羧酸酯类溶剂的添加量占电解液总质量的5.0％～20.0％。4.根据权利要求1所述的钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述常规添加剂选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、丁二腈(SN)、己二腈(ADN)、1,3,6
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己烷三腈(HTCN)、1,2
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双(氰乙氧基)乙烷(DENE)、1,3
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丙烷磺酸内酯(PS)、1,3
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丙烯磺酸内酯(PST)、乙烯基碳酸亚乙烯酯(VEC)、硫酸乙烯酯(DTD)、三(三甲基)硅烷硼酸酯(TMSB)、三(三甲基)硅烷磷烷硼酸酯(TMSP)和甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)中的一种或多种；优选地，所述常规添加剂的添加量占电解液总质量的5.0％～30.0％。5.根据权利要求1所述的钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述常规
添加剂为氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3
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丙烷磺酸内酯(PS)、己二腈(ADN)、1,2
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双(氰乙氧基)乙烷(DENE)和硫酸乙烯酯(DTD)；优选地，所述氟代碳酸乙烯酯的添加量占电解液总质量的5.0％～9.0％，所述1,3
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丙烷磺酸内酯的添加量占电解液总质量的2.5％～3.5％，所述己二腈的添加量占电解液总质量的1.5％～2.5％，所述1,2
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双(氰乙氧基...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟子坊，潘立宁，朱学全，黄慧聪，贵雪丽，
申请(专利权)人：新亚杉杉新材料科技衢州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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