一种电解液及含有该电解液的锂二次电池制造技术

本发明专利技术属于锂二次电池领域，公开了一种电解液及含有该电解液的锂二次电池。所述电解液包括电解质、有机溶剂、添加剂和功能化合物，所述功能化合物为三氰基亚磷酸酯化合物和三氰基磷酸酯化合物中的至少一种。本发明专利技术的电解液中含有的三氰基亚磷酸酯化合物或三氰基磷酸酯化合物，可以在正负极表面成膜，且能与金属离子络合，防止正极金属离子脱出溶到电解液中和防止其沉积在负极，从而达到稳定正极结构和改善负极SEI膜的作用，提高锂二次电池循环性能和高温性能。同时本发明专利技术的功能化合物可降低低温环境下的成膜阻抗，改善低温充电的析锂问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及含有该电解液的锂二次电池
本专利技术属于锂二次电池领域，具体涉及一种电解液及含有该电解液的锂二次电池。
技术介绍
锂二次电池具有工作电压高、比能量密度大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、对环境污染小等优点，已经广泛应用于消费类电子、储能及动力产品。近年来，随着便携式电子产品向轻便化、高性能发展，这对锂二次电池的能量密度提出更高要求。应对电池更高能量密度的不断追求，业内目前普遍采用的策略是提高正负极的压实和提高电池的截止电压。随之而来的是电池性能的劣化，特别是在高压高温下，电池极片表面形成的SEI膜容易被破坏；在低温充电时，由于电池的动力学性能欠佳，低温充放电时容易析锂，电池安全性能受到影响。专利CN201510564696公开了一种含有双氰基化合物NC-R-CN作为锂离子电池电解液添加剂，可以提高电池的高温存储性能以及循环性能。类似的，专利CN201510964662公开了一种同时含有不饱和碳碳键和氰基的化合物作为锂离子电池电解液添加剂，能够在电极表面发生聚合反应形成含有多个氰基的化合物，该化合物能够与正极材料表面的金属离子络合，从而抑制电解液在电极表面发生分解，提高电池的高温储存及循环性能。但本领域的科研人员发现，含不饱和碳碳双键或三键的化合物成膜阻抗会增大，低温充电时更易析锂，降低电池安全性能。因此，开发一种既能改善高温存储及循环性能，同时又能改善低温充电性能的锂二次电池电解液意义重大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述技术问题，提供一种既能改善高温存储及循环性能，同时又能改善低温充电性能的电解液及含有该电解液的锂二次电池。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种电解液，包括电解质、有机溶剂、添加剂和功能化合物，所述功能化合物为三氰基亚磷酸酯化合物和三氰基磷酸酯化合物中的至少一种，所述三氰基亚磷酸酯化合物和三氰基磷酸酯化合物分别具有如下式(I)和式(II)所示的结构式：式中R11、R12、R13、R21、R22、R23各自独立地选自C1～C5的亚烷基或氟代亚烷基。所述功能化合物在电解液中的质量百分含量优选为0.05％～10％，当低于0.05％时，不能很好的保护正负极，从而难以充分提高电池的高温储存性能及循环性能，而超过10％时，由于其增加电解液的粘度，导致电池性能恶化。更优选地，其在电解液中的质量百分含量为0.2％～5％。所述电解质优选为六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、三氟甲基磺酸锂(LiSO3CF3)、双乙二酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)的至少一种。所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯(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)、γ-丁内酯(GBL)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(PA)、乙酸丁酯(BA)、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、丙酸丁酯(BP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)、丁酸丙酯(PB)中的至少两种。优选的，所述有机溶剂为EC、PC、EMC、DEC、PA、MP、EP、PP、EB中的至少两种。所述添加剂为本领域常用的添加剂，作为举例，所述添加剂为氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、1,3-丙磺酸内酯(PS)、1,4-丁磺酸内酯(BS)、硫酸乙烯酯(DTD)、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、丙烯磺酸内酯(PES)、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丁二腈(SN)、己二腈(ADN)、庚二腈(PN)、1,3,6-己烷三腈(HTCN)、乙二醇双(丙腈)醚(DENE)、丁二酸酐、马来酸酐、2-甲基马来酸酐、2,3-二甲基马来酸酐、衣康酸酐中的至少一种。本专利技术还涉及一种含有上述电解液的锂二次电池，包括含有正极活性材料的正极片、含有负极活性材料的负极片、隔离膜和上述电解液；正极片包括嵌入或者脱嵌锂离子的正极活性材料、导电剂、集流体及将所述正极活性材料、导电剂、集流体结合的粘结剂；负极片包括可嵌入或者脱嵌锂离子的负极活性材料、导电剂、集流体及将所述负极活性材料、导电剂、集流体结合的粘结剂。本专利技术的电解液具有如下优点及有益效果：本专利技术的电解液中含有的三氰基亚磷酸酯化合物或三氰基磷酸酯化合物，可以在正负极表面成膜，且能与金属离子络合，防止正极金属离子脱出溶到电解液中和防止其沉积在负极，从而达到稳定正极结构和改善负极SEI膜的作用，提高锂二次电池循环性能和高温性能。同时本专利技术的功能化合物可降低低温环境下的成膜阻抗，改善低温充电的析锂问题，从而显著提高电池的安全性能。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术实施例所用到的三氰基亚磷酸酯化合物和三氰基磷酸酯化合物的结构分别如表1和表2所示。表1三氰基亚磷酸酯化合物表2三氰基磷酸酯化合物本专利技术实施例中锂二次电池的制备及性能测试步骤如下：(1)电解液的制备：在氩气氛围的手套箱中，将有机溶剂按一定质量比混合，再加入添加剂、三氰基亚磷酸酯化合物或三氰基磷酸酯化合物、电解质充分搅拌均匀，即得到本专利技术所述的电解液。(2)正极极片的制备：将一定质量比的聚偏氟乙烯(PVDF)溶解于1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液中，再将一定质量比的正极活性材料和导电剂加入上述溶液并混合均匀，将混制的浆料涂布在铝箔的两面后，烘干、辊压后得到正极极片。(3)负极极片的制备：将质量比的SBR粘结剂和CMC增稠剂溶于水溶液中，再将一定质量比的负极材料和导电剂加入上述溶液并混合均匀，将混制的浆料涂布在铜箔的两面后，烘干、辊压后得到负极极片。(4)锂二次电池的制备：将上述制备的正极极片、负极极片和隔离膜制成电芯，注入步骤(1)所得电解液，经化成等工艺后制成锂二次电池。(5)电池性能测试高温循环测试：在45℃恒温箱中以0.5/0.5C的倍率对电池进行充放电循环测试。高温储存性能测试：先将电池在常温状态下以0.5/0.5C的倍率对电池进行充放电一次，再以0.5C将电池充满电后进行高温存储，存储一定时间后热态测试电池的厚度，待电池完全冷却后以0.5C进行充放电测试计算容量保持率和容量恢复率。低温充电测试：先将电池在常温状态下以0.5C放电，再在高低温箱中低温0℃搁置4小时后以0.3C将电池充满电，然后在氩气氛围的手套箱中拆解电池观察负极表面是否析锂。本专利技术实施例1～25及对比例1～6的电解液组成如表3所示。表3实施例和对比例的电解液组分表中百分含量是指占最终电解液中的质量百分含量，浓度是指在最终电解液中的浓度。实施例1～25和对比例1～6的电解液得到的锂二次电池的性能测试结果如表4所示。表4实施例和对比例的测试结果通过实施例1～25与对比例1～6进行对比，发现加入三氰基亚磷酸酯化合物或三氰基磷酸酯化合物可以有效改善电池的循环性能，能明显提高电池高温存储后的容量保持率，抑制厚度膨胀，而且对低温充电析锂问题也有改善。上述实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解液，其特征在于：所述电解液包括电解质、有机溶剂、添加剂和功能化合物，所述功能化合物为三氰基亚磷酸酯化合物和三氰基磷酸酯化合物中的至少一种，所述三氰基亚磷酸酯化合物和三氰基磷酸酯化合物分别具有如下式(I)和式(II)所示的结构式：

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于：所述电解液包括电解质、有机溶剂、添加剂和功能化合物，所述功能化合物为三氰基亚磷酸酯化合物和三氰基磷酸酯化合物中的至少一种，所述三氰基亚磷酸酯化合物和三氰基磷酸酯化合物分别具有如下式(I)和式(II)所示的结构式：式中R11、R12、R13、R21、R22、R23各自独立地选自C1～C5的亚烷基或氟代亚烷基。2.根据权利要求1所述的一种电解液，其特征在于：所述功能化合物在电解液中的质量百分含量为0.05％～10％。3.根据权利要求2所述的一种电解液，其特征在于：所述功能化合物在电解液中的质量百分含量为0.2％～5％。4.根据权利要求1所述的一种电解液，其特征在于：所述电解质为LiPF6、LiBF4、LiSO3CF3、LiBOB、LiDFOB、LiTFSI、LiFSI、LiPO2F2中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种电解液，其特征在于：所述有机溶剂包括EC、PC、DMC、DEC、EMC、GBL、MA...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪坤光，周邵云，余乐，
申请(专利权)人：广州天赐高新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44