本发明专利技术提供了一种非水电解液，包括锂盐、非水溶剂和添加剂，所述添加剂中含有二硅氧烷基氨基甲酸酯。本发明专利技术还提供了一种采用该非水电解液的锂离子电池。本发明专利技术提供的非水电解液中，通过采用二硅氧烷基氨基甲酸酯作为本发明专利技术特定的添加剂，可有效提升锂离子电池常温下高电压循环寿命以及抑制锂离子电池的膨胀作用，又能改善电池高温下的高电压循环性能和高电压储存性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池领域，尤其涉及一种非水电解液及含有该非水电解液的锂离子电池。
技术介绍
锂离子二次电池是一种新型的化学电源，因其具有能量密度大、工作电压高、寿命长、无环境公害的特点，广泛应用于移动电话等便携式电子产品中。安全问题是制约锂离子电池向大型化、高能化方向发展的主要障碍。尤其是近年来锂离子二次电池在动力汽车等交通工具的应用，对其安全性等的综合性要求越来越高。目前常见的锂离子二次电池在高温条件下使用时，电极会与非水电解液发生反应出现产气等现象，导致电池性能急剧劣化。目前现有技术中有通过向电解液中添加少量耐氧化性的氟苯、环己基苯、环己基氟苯，用来抑制硅等负极活性物质与非水电解液的反应。也有使用含有添加剂氟代溶剂和硅氮基化合物的非水电解液，氟代溶剂可提高电解液的耐电压性能，在高电压下不易分解。加入硅氮基化合物目的是为了可抑制负极与电解液之间的副反应，提高锂离子电池的高电压循环寿命以及抑制锂离子电池膨胀。上述方案中通过添加氟代碳酸乙烯酯（FEC）、六甲基二硅氮烷或七甲基二硅氮烷作为添加剂，解决了电解液耐高电压的问题。但氟代溶剂（如FEC）添加量太多，会使电池充放电性能降低，电池阻抗增大，同时气体产生十分显著，电池膨胀较大，造成电池性能恶化。添加的硅氮基化合物虽然可以适当克服氟代溶剂上述的缺点，但是硅氮基化合物在较高的温度（例如85℃）情况下使用，Si-N键容易断开造成分解，产生大量气体副产物，导致电池胀气及其性能急剧恶化。而且，硅氮基化合物在高温下使用分解后失去了其对锂离子电池的高电压循环寿命的改善效果。或者必须再加入一些其它的添加剂来抑制硅氮基化合物的劣势，但这样会增加电解液成本和配置复杂度，还会给电池其他性能带来不利的影响。
技术实现思路
本专利技术解决了现有技术中锂离子二次电池中非水电解液,耐高电压的添加剂高温性能差的技术问题，提供了一种可有效提升锂离子电池常温下高电压循环寿命以及抑制锂离子电池的膨胀作用，又能改善电池高温下的高电压循环性能和高电压储存性能的非水电解液及含有该非水电解液的锂离子电池。本专利技术提供了一种非水电解液，包括锂盐、非水溶剂和添加剂，所述添加剂为二硅氧烷基氨基甲酸酯。本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括壳体和容纳于壳体内的电芯、非水电解液，电芯包括正极、负极和介于正极与负极之间的隔膜，其中，所述非水电解液为本专利技术提供的非水电解液。本专利技术提供的非水电解液中，通过采用二硅氧烷基氨基甲酸酯作为本专利技术特定的添加剂，在硅氧基硅烷基和侧链带烷基的氨基甲酸酯基团的共同作用下，可以提高电解液与高电压正极的相容性，提高电解液的氧化电位，抑制充电过程中电解液在高电压正极材料表面的氧化分解，并可以在正负极表面形成稳定的SEI膜，以及添加剂在化成时可以在石墨负极表面形成的Si-O-Si网状结构能够抑制溶剂对石墨负极的破坏，从而有利于提高锂离子电池在高电压下的循环寿命和有助于抑制高电压下锂离子电池的膨胀；另外，由于Si-O-Si键和N-C=OOR键作用力强，添加剂即使在85℃以上高温下结构也很稳定，既不会分解也不会发生副反应。因此，使用上述添加剂的电解液可以明显改善电池在高温使用或存储时的容量衰减和厚度膨胀，并且降低高温循环时的电容量衰减率和厚度膨胀率。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下对本专利技术进行进一步详细说明。具体地，本专利技术提供了一种非水电解液，包括锂盐、非水溶剂和添加剂，所述添加剂中含有二硅氧烷基氨基甲酸酯。本专利技术提供的非水电解液中，通过采用二硅氧烷基氨基甲酸酯作为本专利技术特定的添加剂，可以提高电解液与高电压正极的相容性，提高电解液的氧化电位，抑制充电过程中电解液在高电压正极材料表面的氧化分解，并可以在正负极表面形成稳定的SEI膜，以及添加剂在化成时可以在石墨负极表面形成的Si-O-Si网状结构能够抑制溶剂对石墨负极的破坏，从而有利于提高锂离子电池在高电压下的循环寿命和有助于抑制高电压下锂离子电池的膨胀。本专利技术提供的非水电解液，由于采用二硅氧烷基氨基甲酸酯，另外，由于Si-O-Si键和N-C=OOR键作用力强，添加剂即使在85℃以上高温下结构也很稳定，既不会分解也不会发生副反应。因此，使用上述添加剂的电解液可以明显改善电池在高温使用或存储时的容量衰减和厚度膨胀，并且降低高温循环时的电容量衰减率和厚度膨胀率。本专利技术提供的非水电解液，以所述非水电解液总质量为基准，其中二硅氧烷基氨基甲酸酯的含量为0.1～3wt%，进一步优化电池的性能，避免正极界面形成的SEI膜较厚，影响正极阻抗，避免降低影响电池的循环性能，又能很好的达到本专利技术的目的，较好的提高电池高温下高电压性能的效果，含量进一步优选为0.5～2wt%。本专利技术中，所采用的二硅氧烷基氨基甲酸酯具有下式1所示结构。具体地，其中R1-R7相同或不同，分别独立地选自碳原子数为1-10的取代或未取代的直链或支链烷基中的一种或几种，m为1-10的整数。优选情况下，所述碳原子数为1-5的取代或未取代的直链或支链烷基包括但不限于以下烷基中的一种或多种：-CH3、-(CH2)2CH3、-(CH2)4CH3、-CH2Cl、-(CH2)2OCH3、-(CH2)3OCH2CH3、-(CH2)3CH2Cl。本专利技术的专利技术人意外的发现，式中m=3时，该物质能够较大程度的降低电解液的表面张力和粘度，进而改善电池极片表面的润湿度和流动性，使得在低温下锂离子的溶剂化、脱溶剂化以及扩散速度都有所改善，考虑到兼顾电池低温等综合性能，优选情况下，m取为3。作为本专利技术锂离子电池用高温高电压电解液的进一步改进，优选添加剂为甲基-[3-(1,1,3,3,3-五甲基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸甲酯、乙基-[3-(1,1,3,3,3-五乙基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸乙酯、甲基-[3-(1,1,3,3,3-五乙基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸甲酯、乙基-[3-(1,1,3,3,3-五甲基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸乙酯中的一种或几种，即结构通式中R1-R7为甲基或乙基，m=3，制备的电池的性能较佳，且物质易得，容易合成和制备。优选情况下，本专利技术提供的非水电解液中，锂盐的浓度为0.5～2mol/L。所述锂盐为本领域技术人员常用的各种锂盐，例如可以选自LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiSiF6、LiAlCl4、LiBOB、LiODFB、LiCl、LiBr、LiI、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)3、Li(CF3CO2)2N、Li(CF3SO2)2N、Li(SO2C2F5)2N、Li(SO3CF3)2N中的任意一种或多种混合使用。进一步优选的方案，本专利技术采用LiPF6作为主要锂盐。本专利技术中，所述非水溶剂采用本领域技术人员常用的各种非水溶剂即可，例如可以选自碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）、甲酸甲酯（MF）、乙酸甲酯（MA）、丙酸甲酯（MP）、乙酸乙酯（EP）、1，3-丙烷磺酸内酯（1，3-PS）、硫酸乙烯酯（DTD）、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯（ES）、亚硫酸丙烯酯（PS）、己二腈（ADN）、丁二腈（SN）的至少一种，但不局限于此。各种溶剂的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非水电解液，包括锂盐、非水溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括二硅氧烷基氨基甲酸酯，其结构式如下：其中，R1‑R7相同或不相同，分别独立地选自碳原子数为1‑10的取代或未取代的直链或支链烷基中的一种，m为1‑10的整数。
【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，包括锂盐、非水溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括二硅氧烷基氨基甲酸酯，其结构式如下：其中，R1-R7相同或不相同，分别独立地选自碳原子数为1-10的取代或未取代的直链或支链烷基中的一种，m为1-10的整数。2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述R1-R7分别独立地选自碳原子数为1-5的取代或未取代的直链或支链烷基，m为3-5。3.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，R1-R7分别独立的为-CH3、-(CH2)2CH3、-(CH2)4CH3、-CH2Cl、-(CH2)2OCH3、-(CH2)3OCH2CH3、-(CH2)3CH2Cl。4.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于m为3。5.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述添加剂选自甲基-[3-(1,1,3,3,3-五甲基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸甲酯、乙基-[3-(1,1,3,3,3-五乙基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸乙酯、甲基-[3-(1,1,3,3,3-五乙基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸甲酯、乙基-[3-(1,1,3,3,3-五甲基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸乙酯中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，以非水电解液总质量为基准，所述添加剂的含量为0.1～3wt%。7.根据权利要求6所述的非水电解液，其特征在于，以非水电解液总质量为基准，所述添加剂的含量为0.5～2wt%。8.根据权利要求1或2所述的非水电解液，其特征在于，所述锂盐选自LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiSiF6、LiA...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫平，朱小明，何珍，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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