【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种非水电解液及锂二次电池。
技术介绍
1、锂离子电池(或称锂二次电池)具有能量密度高、循环性能好、储存时间长、自放电小等优点，作为理想的储能装置有望逐步替代如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池的传统储能装置。随着锂离子电池应用的拓展，及现代信息技术的发展，对锂离子电池又提出更高的挑战，即需要进一步改善锂离子电池的循环性能，降低其阻抗以及减少其产气。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够改善电池循环性能、降低电池阻抗以及减少电池产气的非水电解液，进一步提供一种包含该非水电解液的锂二次电池。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种非水电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂，所述第一添加剂选自式ⅰ所示化合物中的一种或多种，所述式ⅰ为其中，r1、r2、r3、r4分别独立地选自氢、烷基、卤代烷基、氰基、卤基、-cocn、-cor8、烯基、卤代烯基、炔基或卤代炔基，并且r1、r2、r3、r4中至少有一个为氰基或-cocn，r8选自烷基；
4、所述第二添加剂选自式ⅱ所示化合物和/或式ⅲ所示化合物，所述式ⅱ为其中，r5、r6分别独立地选自氢、碳原子数为1～6的烃基、卤代烷基或氰基；所述式ⅲ为其中，r7选自氢、碳原子数为1～6的烷基；
5、所述第三添加剂选自含有双键的环状碳酸酯、含有卤素的环状碳酸酯、磺酸酯、硫酸酯、亚硫酸酯、酸酐、苯化合物、氟代苯化合
6、本专利技术通过向电解液中添加第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂，使电池在充放电过程中，通过上述添加剂之间的协同作用，提高了正负极材料结构的稳定性，以及正极与电解液、负极与电解液之间的界面稳定性，从而改善了电池常温及高温的循环性能，降低了电池常温或高温的阻抗以及减少了电池在高温下的产气。根据本专利技术，所述常温指25℃，所述高温指45～60℃。
7、优选地，所述r1选自碳原子数为1～3的烷基或氰基，所述r2选自氢或氰基，所述r3选自氢或卤基，所述r4选自氢、-cocn、-cor8或碳原子数为1～3的烷基，所述r8选自碳原子数为2～4的烷基，所述卤基为氟。
8、进一步地，所述r1选自甲基或氰基。
9、进一步地，所述r4选自氢、-cocn、-coc(ch3)3或乙基。
10、优选地，所述r5选自碳原子数为1～3的烯基、碳原子数为1～3的氟代烷基、氰基或碳原子数为2～4的烷基，所述r6选自氢或碳原子数为1～3的烯基。
11、进一步地，所述r5选自乙烯基、氰基、氟代甲基或异丙基。
12、进一步地，所述r6选自氢或乙烯基。
13、优选地，所述r7选自氢、甲基、乙基或丙基。
14、一些优选的实施方式中，所述式ⅰ为
15、一些优选的实施方式中，所述式ⅱ为
16、一些优选的实施方式中，所述式ⅲ为一些具体且优选的实施方式中，所述第一添加剂为式ⅰ所示化合物，所述式ⅰ为所述第二添加剂为式ⅲ所示化合物，所述式ⅲ为
17、优选地，所述第一添加剂、所述第二添加剂分别占所述非水电解液总重量的0.05％～5％。
18、进一步地，所述第一添加剂、所述第二添加剂分别占所述非水电解液总重量的0.05％～2％，例如0.05％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.3％、1.5％、1.8％或2％等。
19、进一步地，所述第一添加剂和所述第二添加剂占所述非水电解液总重量的1％～3％，例如1％、1.3％、1.5％、1.8％、2％、2.3％、2.5％、2.8％、3％等。
20、优选地，所述第三添加剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、亚硫酸乙烯酯、1，3-丙磺酸内酯、联苯、琥珀酸酐、戊二酸酐、环己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯、间氟甲苯、3,4-二氟甲苯、4-溴2-氟苯甲醚、对氟甲苯、对二甲苯、1,2-二甲氧基-4-硝基苯、n-苯基马来酰亚胺、五氟苯甲醚、2，5-二叔丁基、1，4-二甲氧基苯、己二腈、己烷三腈、丁二腈、1,2,3-三(2-氰乙氧基)丙烷、正丁胺、乙醇胺、n,n-二环己基碳二亚胺、n,n-二乙胺三甲基硅烷、六甲基二硅氮烷、磷酸三苯酯、庚二腈、2-乙氧基-2,4,4,6,6-五氟三聚磷腈、2-氟吡啶、1，3-二氧六环中的一种或多种。
21、优选地，所述第三添加剂占所述非水电解液总重量的0.3％～10％。
22、进一步地，所述第三添加剂占所述非水电解液总重量的0.5％～8％，更进一步为2％～6％，再进一步为3％～5％。
23、一些优选的实施方式中，所述第三添加剂为碳酸亚乙烯酯和1,3-丙磺酸内酯。
24、进一步地，所述碳酸亚乙烯酯和1,3-丙磺酸内酯质量比为1：(0.5～1.5)，例如1:0.5、1:0.8、1:1、1:1.3、1：1.5等。
25、优选地，所述有机溶剂包括取代或未取代的碳酸酯、取代或未取代的羧酸酯、取代或未取代的醚、取代或未取代的砜、取代或未取代的亚砜、取代或未取代的苯中的一种或多种，取代所用的基团包括氟原子。
26、进一步地，所述有机溶剂选自氟代碳酸乙烯酯、二氟碳酸乙烯酯、三氟乙基碳酸酯、氟代乙砜、四氟乙基四氟丙醚，三氟乙基六氟丙基醚、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、乙二醇二甲醚、r-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、环丁砜、甲基乙基砜、二甲亚砜、氟苯中的两种或两种以上。
27、优选地，所述有机溶剂占所述非水电解液总重量的60％～90％，进一步为70％～85％，更进一步为75～80％。
28、一些具体的实施方式中，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯。
29、进一步地，碳酸乙烯酯占所述非水电解液总重量的15％～25％，碳酸二乙酯占所述非水电解液总重量的5％～15％，碳酸丙烯酯占所述非水电解液总重量的3％～8％，碳酸甲乙酯占所述非水电解液总重量的35％～45％，氟代碳酸乙烯酯占所述非水电解液总重量的3％～8％。
30、优选地，所述锂盐包括第一锂盐和第二锂盐，所述第一锂盐为六氟磷酸锂，所述第二锂盐选自双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、氟磺酸锂以及4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂中的一种或多种。
31、优选地，所述锂盐占所述非水电解液总重量的8％～30％，进一步为10％～20％，例如10％、12％、14％、16％、18％、20％等。
32、一些具体的实施方式中，所述第一锂盐占所述非水电解液总重量的10％～1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非水电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂，所述第一添加剂选自式Ⅰ所示化合物中的一种或多种，所述式Ⅰ为其中，R1、R2、R3、R4分别独立地选自氢、烷基、卤代烷基、氰基、卤基、-COCN、-COR8、烯基、卤代烯基、炔基或卤代炔基，并且R1、R2、R3、R4中至少有一个为氰基或-COCN，R8选自烷基；
2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述R1选自碳原子数为1～3的烷基或氰基，所述R2选自氢或氰基，所述R3选自氢或卤基，所述R4选自氢、-COCN、-COR8或碳原子数为1～3的烷基，所述R8选自碳原子数为2～4的烷基，所述卤基为氟；和/或，所述R5选自碳原子数为1～3的烯基、碳原子数为1～3的氟代烷基、氰基或碳原子数为2～4的烷基，所述R6选自氢或碳原子数为1～3的烯基；和/或，
3.根据权利要求2所述的非水电解液，其特征在于：所述式Ⅰ为
4.根据权利要求1至3中任一项所述的非水电解液，其特征在于：所述第一添加剂、所述第二添加剂分别占所述非水电解液总重量的0.05
5.根据权利要求4所述的非水电解液，其特征在于：所述第一添加剂和所述第二添加剂占所述非水电解液总重量的1％～3％。
6.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述第三添加剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、亚硫酸乙烯酯、1，3-丙磺酸内酯、联苯、琥珀酸酐、戊二酸酐、环己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯、间氟甲苯、3,4-二氟甲苯、4-溴2-氟苯甲醚、对氟甲苯、对二甲苯、1,2-二甲氧基-4-硝基苯、N-苯基马来酰亚胺、五氟苯甲醚、2，5-二叔丁基、1，4-二甲氧基苯、己二腈、己烷三腈、丁二腈、1,2,3-三(2-氰乙氧基)丙烷、正丁胺、乙醇胺、N,N-二环己基碳二亚胺、N,N-二乙胺三甲基硅烷、六甲基二硅氮烷、磷酸三苯酯、庚二腈、2-乙氧基-2,4,4,6,6-五氟三聚磷腈、2-氟吡啶、1，3-二氧六环中的一种或多种；和/或，
7.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述有机溶剂包括取代或未取代的碳酸酯、取代或未取代的羧酸酯、取代或未取代的醚、取代或未取代的砜、取代或未取代的亚砜、取代或未取代的苯中的一种或多种，取代所用的基团包括氟原子；和/或，所述有机溶剂占所述非水电解液总重量的60％～90％。
8.根据权利要求7所述的非水电解液，其特征在于：所述有机溶剂选自氟代碳酸乙烯酯、二氟碳酸乙烯酯、三氟乙基碳酸酯、氟代乙砜、四氟乙基四氟丙醚，三氟乙基六氟丙基醚、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、乙二醇二甲醚、r-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、环丁砜、甲基乙基砜、二甲亚砜、氟苯中的两种或两种以上。
9.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述锂盐包括第一锂盐和第二锂盐，所述第一锂盐为六氟磷酸锂，所述第二锂盐选自双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、氟磺酸锂以及4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂中的一种或多种；和/或，
10.根据权利要求9所述的非水电解液，其特征在于：所述第一锂盐占所述非水电解液总重量的10％～15％，所述第二锂盐占所述非水电解液总重量的1％～5％。
11.一种锂二次电池，包括正极、负极以及置于正极和负极之间的隔膜，其特征在于：所述锂二次电池还包括如权利要求1至10中任一项所述的非水电解液。
12.根据权利要求11所述的锂二次电池，其特征在于：所述正极中的正极活性物质为LiNixCoyMnzO2或者LiNixCoyAlzO2，其中，所述x的值0～1，所述y的值为0～1，所述z的值为0～1；所述负极中的负极活性物质包括金属锂、金属氧化物、锂铝合金、石墨、改性碳材料、硅、硅氧或硅氧碳。
...【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂，所述第一添加剂选自式ⅰ所示化合物中的一种或多种，所述式ⅰ为其中，r1、r2、r3、r4分别独立地选自氢、烷基、卤代烷基、氰基、卤基、-cocn、-cor8、烯基、卤代烯基、炔基或卤代炔基，并且r1、r2、r3、r4中至少有一个为氰基或-cocn，r8选自烷基；
2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述r1选自碳原子数为1～3的烷基或氰基，所述r2选自氢或氰基，所述r3选自氢或卤基，所述r4选自氢、-cocn、-cor8或碳原子数为1～3的烷基，所述r8选自碳原子数为2～4的烷基，所述卤基为氟；和/或，所述r5选自碳原子数为1～3的烯基、碳原子数为1～3的氟代烷基、氰基或碳原子数为2～4的烷基，所述r6选自氢或碳原子数为1～3的烯基；和/或，
3.根据权利要求2所述的非水电解液，其特征在于：所述式ⅰ为
4.根据权利要求1至3中任一项所述的非水电解液，其特征在于：所述第一添加剂、所述第二添加剂分别占所述非水电解液总重量的0.05％～5％。
5.根据权利要求4所述的非水电解液，其特征在于：所述第一添加剂和所述第二添加剂占所述非水电解液总重量的1％～3％。
6.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述第三添加剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、亚硫酸乙烯酯、1，3-丙磺酸内酯、联苯、琥珀酸酐、戊二酸酐、环己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯、间氟甲苯、3,4-二氟甲苯、4-溴2-氟苯甲醚、对氟甲苯、对二甲苯、1,2-二甲氧基-4-硝基苯、n-苯基马来酰亚胺、五氟苯甲醚、2，5-二叔丁基、1，4-二甲氧基苯、己二腈、己烷三腈、丁二腈、1,2,3-三(2-氰乙氧基)丙烷、正丁胺、乙醇胺、n,n-二环己基碳二亚胺、n,n-二乙胺三甲基硅烷、六甲基二硅氮烷、磷酸三苯酯、庚二腈、2-乙氧基-2,...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈黎，惠银银，王婷婷，甘朝伦，
申请(专利权)人：张家港市国泰华荣化工新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。