【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池电解液，特别涉及具有提升高低温性能的非水电解液及锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池作为电源具有广泛用途，特别是近年来作为电动汽车用电源或消费电子、电力存储等动力来源。随着上述产品的不断发展，人们对锂离子二次电池的性能提出了更高的要求。
2、在锂离子电池的充放电过程中，负极活性物质容易与电解液发生反应，导致电解液的分解，而添加剂使电解液在负极表面形成固体电解质界面层，可以抑制电解液中溶剂分子的分解反应，提高电池稳定性。但是界面在经历长周期循环或者高温环境后容易受到破坏而导致其保护性能下降，则电池性能随之恶化。
3、为提高电池性能，三井化学专利jp4190162a使用1,3-丙烷磺内酯作为添加剂来提高电池存储稳定性；lg专利kr1020090084547a使用氧硫杂环己二烯二氧化物在电极界面形成高热力学稳定的界面层，以提高电池高温循环稳定性。
4、尽管上述添加剂能对电池性能具有一定的改善作用，但实际情况是上述添加剂的使用会导致电池内阻增大，电池低温性能劣化，导致电池高低温性能难以同时得到改善。
技术实现思路
1、针对
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提出一种同时提升电池高低温性能的非水电解液及锂离子电池。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种提升高低温性能的非水电解液，包括主锂盐、有机溶剂，以及二氟磷酸锂和式(i)所示化合物：
4、
5、其中，r1、r2、r
6、更为优选地，式(i)所示化合物选自下式(i-1)所示的1,2-氧硫杂环己二烯-4,6-二甲基-2,2-二氧化物、下式(i-2)所示的1,2-氧硫杂环己二烯-3,6-二甲基-2,2-二氧化物、下式(i-3)所示的1,2-氧硫杂环己二烯-6-氟-2,2-二氧化物或下式(i-4)所示的1,2-氧硫杂环己二烯-4,6-二氟-2,2-二氧化物中的至少一种。
7、
8、本专利技术电解液中，通过二氟磷酸锂和式(i)所示化合物的配合使用，可在提高电池高温性能的同时兼顾低温性能的改善。但本专利技术的特别之处在于：当二氟磷酸锂和式(i)所示化合物在特定含量分布范围内，可显著提高锂离子电池的高温性能和低温性能，尤其是常温、高温循环、高温存储及低温放电性能；当二者的含量分布不满足特定含量分布时，锂离子电池无法同时兼顾常温、高温循环、高温存储性能及低温放电性能。
9、具体地，二氟磷酸锂和式(i)所示化合物分别占所述电解液总质量的a％与b％，且符合下述关系式：
10、0.1≤a+b≤5.5；
11、0.05≤a/b≤10。
12、当二氟磷酸锂和式(i)所示化合物用量之和过小(如小于0.1)，电解液成膜性能下降、电池高低温性能均无法得到提升；一旦两者用量之和过大(如大于5.5)，电解液成膜较厚或其中二氟磷酸锂析出，电池低温性能或高温存储性能恶化。
13、本专利技术中，二氟磷酸锂和式(i)所示化合物之比需同时满足在0.05～10之间，一旦两者之比过小(如小于0.05)，电解液中二氟磷酸锂含量过低、电池低温性能提升不明显；一旦两者之比过大(如大于10)，电解液成膜效果差，循环及存储稳定性恶化。
14、在一种优选地实施方式中，0.2≤a+b≤4.0；0.1≤a/b≤3.0。
15、在符合上述二氟磷酸锂和式(i)所示化合物之间特定含量比例关系后，二氟磷酸锂和式(i)所示化合物各自用量仍需符合下述规定，也即：
16、0.1≤a≤1；优选0.2≤a≤0.8。如果二氟磷酸锂添加量过低(如低于0.1)，电池低温放电性能提升不明显；如果二氟磷酸锂添加量过高(如高于1)，会导致晶体析出及增加电池体积膨胀的风险。
17、0.1≤b≤3；优选0.5≤b≤2。如果式(i)所示的化合物的用量太少，会使成膜效果不明显；如果式(i)所示的化合物的用量太多，会使电池低温放电性能恶化。
18、本专利技术所述锂离子电池电解液中，主锂盐采用电解液中常用锂盐即可。作为优选，所述主锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂或下式(ⅱ)所示锂盐中的至少一种，式中x+y＝4，且x≥0且y≥1，x、y为正整数，在电解液中的浓度为8～20％；
19、
20、更为优选地，所述主锂盐选自六氟磷酸锂和/或双氟磺酰亚胺锂，在电解液中的质量浓度为10～15％。
21、本专利技术所述锂离子电池电解液中，有机溶剂采用电解液中常用有机溶剂即可。作为优选，所述有机溶剂选自c3～c6的碳酸酯或氟代碳酸酯类化合物、c3～c8的羧酸酯或氟代羧酸酯类化合物、砜类化合物或醚类化合物中的至少一种。
22、更为优选地，所述c3～c6的碳酸酯或氟代碳酸酯类化合物选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、氟代碳酸乙烯酯或二氟代碳酸乙烯酯中的至少一种；
23、所述c3～c8的羧酸酯或氟代羧酸酯类化合物选自γ-丁内酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯或氟代乙酸乙酯、2,2-二氟乙酸乙酯、2,2,2-三氟乙酸乙酯、2,2-二氟丙酸乙酯、2,2-二氟丙酸丙酯中的至少一种；
24、所述砜类化合物选自环丁砜、二甲基亚砜、二甲基砜或二乙基砜中的至少一种；
25、所述醚类化合物选自二乙二醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚或1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚中的至少一种。
26、进一步地，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、1,4-丁内酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、2,2-二氟乙酸乙酯、2,2,2-三氟乙酸乙酯、2,2-二氟丙酸乙酯、2,2-二氟丙酸丙酯中的至少一种。
27、在实际电解液配方应用过程中，有机溶剂均为复杂多组分体系，其中环状碳酸酯具有高介电常数，能更好地溶解锂盐从而提供高电导率；线性碳酸酯及羧酸酯能有效调节电解液黏度及液程，通过不同种类溶剂互配实现各项综合性能均更为合适的有机溶剂体系。因此，本专利技术的有机溶剂优选自环状碳酸酯(碳酸乙烯酯和/或碳酸丙烯酯)、线性碳酸酯(碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯中的至少一种)或线性羧酸酯(丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯中的至少一种)按一定配比形成的复合溶剂。
28、在实际电解液配方应用过程中，电解液配方均为复杂多组分体系，以获得各项综合性能均更为合适的锂二次电池。因此，所述电解液本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提升高低温性能的非水电解液，包括主锂盐、有机溶剂，其特征在于：所述电解液还包括二氟磷酸锂和式(I)所示化合物：
2.根据权利要求1所述的提升高低温性能的非水电解液，其特征在于：0.1≤a≤1.0；0.1≤b≤3.0。
3.根据权利要求1所述的提升高低温性能的非水电解液，其特征在于：0.2≤a+b≤4.0；0.1≤a/b≤3.0。
4.根据权利要求1所述的提升高低温性能的非水电解液，其特征在于：R1、R2、R3、R4独立地选自氢、氟、C1-C3烷基或氟代烷基。
5.根据权利要求4所述的提升高低温性能的锂离子电池电解液，其特征在于：式(I)所示化合物选自下式(I-1)所示的1,2-氧硫杂环己二烯-4,6-二甲基-2,2-二氧化物、下式(I-2)所示的1,2-氧硫杂环己二烯-3,6-二甲基-2,2-二氧化物、下式(I-3)所示的1,2-氧硫杂环己二烯-6-氟-2,2-二氧化物或下式(I-4)所示的1,2-氧硫杂环己二烯-4,6-二氟-2,2-二氧化物中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的提升高低温性能的锂离子电池电解
7.根据权利要求1所述的提升高低温性能的锂离子电池电解液，其特征在于：所述有机溶剂选自C3～C6的碳酸酯或氟代碳酸酯类化合物、C3～C8的羧酸酯或氟代羧酸酯类化合物、砜类化合物或醚类化合物中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、1,4-丁内酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、2,2-二氟乙酸乙酯、2,2,2-三氟乙酸乙酯、2,2-二氟丙酸乙酯、2,2-二氟丙酸丙酯中的至少一种。
9.根据权利要求1-8任一所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液还包括基础添加剂，所述基础添加剂选自碳碳双键的环状碳酸酯、磺酸内酯化合物、环状硫酸酯、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、三(三甲基硅基)磷酸酯，三(三甲基硅基)硼酸酯、丁二腈、戊二腈、己二腈、反式丁烯二腈、反式己烯二腈、1,2-二(氰乙氧基)乙烷、1,3,6-己烷三甲腈、1,2,3-三(氰乙氧基)丙烷中的至少一种，任一基础添加剂的添加量占电解液总质量的0.1％～5.0％。
10.一种锂离子二次电池，包括正极、负极、隔膜，其特征在于：所述锂离子二次电池还包括权利要求1-9任一所述的锂离子电池电解液。
...【技术特征摘要】
1.一种提升高低温性能的非水电解液，包括主锂盐、有机溶剂，其特征在于：所述电解液还包括二氟磷酸锂和式(i)所示化合物：
2.根据权利要求1所述的提升高低温性能的非水电解液，其特征在于：0.1≤a≤1.0；0.1≤b≤3.0。
3.根据权利要求1所述的提升高低温性能的非水电解液，其特征在于：0.2≤a+b≤4.0；0.1≤a/b≤3.0。
4.根据权利要求1所述的提升高低温性能的非水电解液，其特征在于：r1、r2、r3、r4独立地选自氢、氟、c1-c3烷基或氟代烷基。
5.根据权利要求4所述的提升高低温性能的锂离子电池电解液，其特征在于：式(i)所示化合物选自下式(i-1)所示的1,2-氧硫杂环己二烯-4,6-二甲基-2,2-二氧化物、下式(i-2)所示的1,2-氧硫杂环己二烯-3,6-二甲基-2,2-二氧化物、下式(i-3)所示的1,2-氧硫杂环己二烯-6-氟-2,2-二氧化物或下式(i-4)所示的1,2-氧硫杂环己二烯-4,6-二氟-2,2-二氧化物中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的提升高低温性能的锂离子电池电解液，其特征在于：所述主锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂或如下式(ⅱ)所示锂盐中的至少一种，式中x+y＝4，且x≥0且y≥1，x、y为正整数，主锂盐在电解液中的浓度为8～20％；
...【专利技术属性】
技术研发人员：马国强，宋半夏，江依义，沈旻，李南，马静，
申请(专利权)人：浙江蓝天环保高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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