一种长循环稳定的锂离子电池电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种长循环稳定的锂离子电池电解液，包括主锂盐

【技术实现步骤摘要】
一种长循环稳定的锂离子电池电解液及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池电解液，特别涉及在高电压下具有长循环稳定的锂离子电池电解液及锂离子电池
。

技术介绍

[0002]固体电解质界面
(SEI)
对于锂离子电池的性能具有重要意义，在第一次充电期间，成膜添加剂在负极上被还原并分解产生
SEI
层
。
理想情况下，
SEI
膜应该是电子绝缘但离子导电的，在防止电解质进一步分解的同时，仍使得锂离子可逆地在石墨负极嵌入
/
脱出
。
因此，
SEI
膜主导着电池的安全性
、
功率性和电池寿命
。
碳酸亚乙烯酯
(VC)、1,3
‑
丙磺酸内酯
(PS)、
氟代碳酸乙烯酯
(FEC)
等是当前最常使用的成膜添加剂，能够在石墨负极表面形成
SEI
膜，进而抑制电解液在电极表面的持续分解
。
[0003]然而，虽然现有成膜添加剂在常规条件下具有较好的性能表现，但在高温
(
＞
60℃)
高电压
(
＞
4.3V)
下容易发生反复地溶解和重新成膜，使得电解液发生持续的分解反应，导致电池在高温条件下发生产气
、
容量下降等系列问题
。
[0004]针对高温性能差的问题，常用的方法是使用高阻抗的成膜添加剂，例如碳酸乙烯亚乙酯
(VEC)、1,3
‑
丙烯磺内酯
(PST)、
甲烷二磺酸亚甲酯
(MMDS)
等，但形成的界面膜大多具有较高的界面阻抗，电池倍率和低温性能差
。
且当电池极片的涂覆面密度和压实密度较大时，容易发生析锂并造成电池容量的降低甚至“跳水”。
[0005]因此，急需开发一款兼具成膜和低阻抗性能的添加剂，构建长循环稳定
、
高低温兼顾并具有较低内阻的电解液体系
。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种降低电池高电压循环过程中的内阻增长
、
电池产气和容量衰减的长循环稳定的锂离子电池电解液
。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种长循环稳定的锂离子电池电解液，包括主锂盐
、
有机溶剂和添加剂，具体地，所述添加剂包括：
[0009]第一添加剂，所述第一添加剂为如下式
(I)
所示的炔基硼酸酯类化合物：
[0010][0011]式中，
R1、R2、R3独立地选自
C1
～
C6
烷基
、C1
～
C6
氟代烷基
、C2
～
C6
烯基
、C2
～
C6
氟代烯基
、C2
～
C6
炔基
、C2
～
C6
氟代炔基
、
氰基取代
C2
～
C6
烷基；且
R1、R2、R3中的至少二个包含炔
基；
[0012]第二添加剂，所述第二添加剂选自下式
(II
‑
1)、(II
‑
2)、(II
‑
3)、(II
‑
4)、(II
‑
5)、(II
‑
6)、(II
‑
7)、(II
‑
8)
所示氟磷酸酯或氟磷酸锂类化合物中的至少一种；
[0013][0014]所述第一添加剂占电解液总质量的
0.1
～
5.0wt
％，优选
0.2
～
4.0wt
％，更优选
0.2
～
3.0wt
％；
[0015]所述第二添加剂占电解液总质量的
0.1
～
5.0wt
％，优选
0.2
～
4.0wt
％，更优选
0.2
～
3.0wt
％
。
[0016]作为优选，
[0017]R1、R2、R3独立地选自
C1
～
C3
烷基
、C1
～
C3
氟代烷基
、C2
～
C3
烯基
、C2
～
C3
氟代烯基
、C2
～
C3
炔基
、C2
～
C3
氟代炔基
、
氰基取代
C2
～
C3
烷基；且
R1、R2、R3中的至少二个包含炔基；
[0018]更为优选地，
[0019]R1、R2、R3独立地选自甲基
、
乙基
、
三氟甲基
、
三氟乙基
、
五氟乙基
、
乙烯基
、
丙烯基
、
乙炔基
、
丙炔基
、
氰基取代甲基
、
氰基取代乙基；且
R1、R2、R3中的至少二个包含炔基；
[0020]最为优选地，所述第一添加剂选自下式所示结构中的至少一种：
[0021][0022]根据以上所述的长循环稳定的锂离子电池电解液，
[0023]本专利技术的第一添加剂为以硼为中心原子的不饱和炔基化合物，其含有至少两个的不饱和炔基，可通过交联反应能在正负极表面形成一种稳定的交联网状高聚物，有效抑制高温下的电池产气和容量衰减，改善高温循环和高温储存性能，该作用是含一个不饱和炔基化合物无法实现的；其以硼为中心的基团，能够在电池正极形成含硼界面膜，具有良好的高电压稳定性
。
但单一的第一添加剂容易导致电池阻抗过高，常温循环和低温放电性能欠佳
。
[0024]本专利技术第二添加剂和第一添加剂的联用，使得在负极形成有机
‑
无机复合界面膜
。
其有机外层为交联网状高聚物，具有良好的导离子性和隔离电解液的作用；并在第二添加剂的存在下形成多种盐类成分的无机内层，包括
LiF、Li3PO4、
氟磷酸锂中的至少一种
。
含多种盐类成分的无机内层既能阻断电子交换抑制溶剂副反应，又能提高界面锂离子导通性
。
[0025]也即，采用本专利技术所述电解液的锂离子电池体系中，能够在负极形成
SEI
复合界面膜，在正极形成含硼界面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种长循环稳定的锂离子电池电解液，包括主锂盐
、
有机溶剂和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括：第一添加剂，所述第一添加剂为如下式
(I)
所示的炔基硼酸酯类化合物：其中，
R1、R2、R3独立地选自
C1
～
C6
烷基
、C1
～
C6
氟代烷基
、C2
～
C6
烯基
、C2
～
C6
氟代烯基
、C2
～
C6
炔基
、C2
～
C6
氟代炔基
、
氰基取代
C2
～
C6
烷基；且
R1、R2、R3中的至少二个包含炔基；第二添加剂，所述第二添加剂为氟磷酸酯或氟磷酸锂类化合物，选自下式
(II
‑
1)、(II
‑
2)、(II
‑
3)、(II
‑
4)、(II
‑
5)、(II
‑
6)、(II
‑
7)、(II
‑
8)
所示结构中的至少一种；所述第一添加剂占电解液总质量的
0.1
～
5.0wt
％；所述第二添加剂占电解液总质量的
0.1
～
5.0wt
％
。2.
根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：
R1、R2、R3
独立地选自
C1
～
C3
烷基
、C1
～
C3
氟代烷基
、C2
～
C3
烯基
、C2
～
C3
氟代烯基
、C2
～
C3
炔基
、C2
～
C3
氟代炔基
、
氰基取代
C2
～
C3
烷基；且
R1、R2、R3
中的至少二个包含炔基
。3.
根据权利要求2所述的锂离子电池电解液，其特征在于：
R1、R2、R3独立地选自甲基
、
乙基
、
三氟甲基
、

【专利技术属性】
技术研发人员：丁祥欢，蒋志敏，蒋锦天，马国强，
申请(专利权)人：浙江中蓝新能源材料有限公司中化蓝天集团有限公司，
类型：发明
国别省市：