一种锂离子电池及其电解液制造技术

本发明专利技术提供一种电解液，包括：通式(I)的碳酸酯化合物，

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池及其电解液
本专利技术涉及一种锂离子电池及其电解液。
技术介绍
锂离子电池因为具有高能量密度、输出电压高、循环寿命长、环境污染小、无记忆效应等优点，在无人机、手机、电脑等消费类电池领域和新能源电动汽车领域具有广泛的应用。循环寿命是评价锂离子电池性能的关键参数，提高锂离子电池的循环性能是科研工作者和技术人员一直奋斗的目标。锂离子电池的循环寿命和正极材料、负极材料、电解液有关。其中，在化成的过程中，电解液在负极表面形成一层稳定的SEI膜，SEI膜能够阻止电解液中的溶剂进一步和电极表面接触，并且能够保持负极材料的结构的稳定性，进而提高负极材料的循环性能。为了提升锂离子电池的循环性能和安全性能，除了寻求新型的正负极材料，开发新的电解液配方也是一种重要的解决方案。锂离子电池非水电解液主要是由电解质溶解在有机溶剂中形成的。此外，电解液中还包含一定的添加剂，用于促进负极的成膜、提升电解液的电导率、降低电池内阻、改善电池的储存性能、提升电池的循环性能等等。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是锂离子电池在循环过程中正负极材料易发生破碎与不可逆反应，通过在电解液中加入特定添加剂，在负极表面形成较为稳固的SEI膜，对提高锂离子电池循环性能有所帮助。然而，单一添加剂对电池的循环性能改善有限。因此，将特定结构的添加剂组合使用是提高锂离子电池的循环性能的有效手段。另外，腈类添加剂在充放电过程中能够稳固正极材料，对提高锂离子电池的存储、浮充和穿钉性能有很大帮助。本专利技术的目的之一在于提供一种电解液，包括通式(I)的碳酸酯化合物、通式(II)的碳酸酯化合物和腈化合物，其中：所述通式(I)的碳酸酯化合物为其中R1、R2、R3及R4分别独立选自氢或卤素，且R1、R2、R3及R4中至少一者是卤素；所述通式(II)的碳酸酯化合物为其中R5及R6分别独立选自氢、卤素、(C1-C10)烷基、(C1-C10)卤代烷基、(C1-C10)烷氧基或(C1-C10)卤代烷氧基，且R5及R6中至少一者是(C1-C10)卤代烷基或(C1-C10)卤代烷氧基；及所述腈化合物选自由通式(III)的二腈化合物、通式(IV)的二腈化合物、通式(V)的三腈化合物及其组合所组成的群组：NC-CxH2x-CN(III)NC-CyH2y-2-CN(IV)其中x是1-10的正整数，且y是2-10的正整数。本专利技术另一目的在于提供一种锂离子电池，包括正极材料、隔离膜、负极材料以及根据本专利技术所述的电解液。本专利技术在前人工作的基础上，经过研究和大量实验验证发现，将根据本专利技术通式(I)的碳酸酯化合物、通式(II)的碳酸酯化合物及特定腈化合物混合使用添加至电解液中，可以很大程度上改善锂离子电池的循环性能。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请提供的技术方案及所给出的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。定义除非另外明确指明，本文使用的下述术语具有下文指出的含义。“烷基”预期是具有1至10个碳原子、优选1至8个碳原子和更优选1至6个碳原子或1至4个碳原子的直链饱和烃结构。“烷基”还预期是具有3至10个碳原子、优选3至8个碳原子和更优选3至6个碳原子的支链或环状烃结构。当指定具有具体碳数的烷基时，预期涵盖具有该碳数的所有几何异构体；因此，例如，“丁基”意思是包括正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基；“丙基”包括正丙基和异丙基。烷基实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、环戊基、环己基、正庚基、辛基、环戊基、环丙基、环丁基、降冰片基等。“卤素”指氟、氯、溴或碘。“烷氧基”指通过氧原子连接至母体结构的烷基(-O-烷基)。当环烷基通过氧原子连接至母体结构时，该基团也可以被称为环烷氧基。实例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、环丙氧基、丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、戊氧基、环己氧基等。“全卤代烷氧基”预期是通过氧与母体结构连接的全卤代烷基，例如基团-O-CF3。以下，详细地说明本专利技术的实施方式。首先说明本专利技术第一方面的电解液。根据本专利技术所述的电解液，包括：通式(I)的碳酸酯化合物其中R1、R2、R3及R4分别独立选自氢或卤素，且R1、R2、R3及R4中至少一者是卤素；通式(II)的碳酸酯化合物其中R5及R6分别独立选自氢、卤素、(C1-C10)烷基、(C1-C10)卤代烷基、(C1-C10)烷氧基或(C1-C10)卤代烷氧基，且R5及R6中至少一者是(C1-C10)卤代烷基或(C1-C10)卤代烷氧基；及腈化合物，所述腈化合物选自由通式(III)的二腈化合物、通式(IV)的二腈化合物、通式(V)的三腈化合物及其组合所组成的群组：NC-CxH2x-CN(III)NC-CyH2y-2-CN(IV)其中x是1-10的正整数，且y是2-10的正整数。根据本专利技术的一个实施方案，所述通式(I)的碳酸酯化合物下列化合物中的至少一种：氟代碳酸乙烯酯(FEC)、4,5-二氟碳酸乙烯酯(DFEC)、4,4，5,5-四氟碳酸乙烯酯(TFEC)。根据本专利技术的又一个实施方案中，通式(I)的碳酸酯化合物的含量为电解液的总重量的0.1～30wt％。优选地，本专利技术通式(I)的碳酸酯化合物的含量在电解液中的总重量的含量范围是0.5～25wt％。进一步优选地，本专利技术通式(I)的碳酸酯化合物的含量在电解液中的总重量的含量范围是0.5～20wt％。根据本专利技术的一个实施方案，所述通式(II)的碳酸酯化合物中，R5是氢、卤素、(C1-C8)烷基或(C1-C8)卤代烷基；R6是氢、卤素、(C1-C8)烷基、(C1-C8)卤代烷基或(C1-C8)卤代烷氧基，且R5及R6中至少一者是(C1-C8)卤代烷基或(C1-C8)卤代烷氧基。根据本专利技术的另一个实施方案，所述通式(II)的碳酸酯化合物中，R5是氢、氟、(C1-C6)烷基或(C1-C6)氟烷基；R6是氢、氟、(C1-C6)烷基、(C1-C6)氟烷基或(C1-C6)氟烷氧基，且R5及R6中至少一者是(C1-C6)氟烷基或(C1-C6)氟烷氧基。根据本专利技术的另一个实施方案，所述通式(II)的碳酸酯化合物中，R5是氢、氟、(C1-C6)烷基或(C1-C6)氟烷基；R6是(C1-C6)氟烷基或(C1-C6)氟烷氧基。根据本专利技术的另一个实施方案，所述通式(II)的碳酸酯化合物中，R5是氢、氟、(C1-C4)烷基或(C1-C4)氟烷基；R6是(C1-C4)氟烷基或(C1-C4)氟烷氧基。根据本专利技术的又一个实施方案，所述通式(II)的碳酸酯化合物中R5选自H、F、-CH3、-CH2F、-CHF2、-CF3、-CH2CF3、-CHFCF3、-CF2CH2F、-CF2CHF2、-CF2CF3、-CF2CF2CF3、-CF2CF3-CH2CH2CH2F或-CH2CH2CHF2；R6选自-CH2F、-CHF2、-CF3、-CH2CF3、-CHFCF3、-CF2CH2F、-CF2CHF2、-CF2CF3、-CH2CH2CH2F、-CH2CH2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，包括：通式(I)的碳酸酯化合物

【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括：通式(I)的碳酸酯化合物其中R1、R2、R3及R4分别独立选自氢或卤素，且R1、R2、R3及R4中至少一者是卤素；通式(II)的碳酸酯化合物其中R5及R6分别独立选自氢、卤素、(C1-C10)烷基、(C1-C10)卤代烷基、(C1-C10)烷氧基或(C1-C10)卤代烷氧基，且R5及R6中至少一者是(C1-C10)卤代烷基或(C1-C10)卤代烷氧基；及腈化合物，所述腈化合物选自由通式(III)的二腈化合物、通式(IV)的二腈化合物、通式(V)的三腈化合物及其组合所组成的群组：NC-CxH2x-CN(III)NC-CyH2y-2-CN(IV)其中x是1-10的正整数，且y是2-10的正整数。2.根据权利要求1所述的电解液，其中在所述通式(II)的碳酸酯化合物中，R5是氢、(C1-C6)烷基或(C1-C6)氟烷基；R6是(C1-C6)氟烷基或(C1-C6)氟烷氧基。3.根据权利要求1所述的电解液，其中在所述通式(II)的碳酸酯化合物中，R5选自H、F、-CH3、-CH2F、-CHF2、-CF3、-CH2CF3、-CHFCF3、-CF2CH2F、-CF2CF3、-CF2CF2CF3、-CF2CHF2、-CF2CF3-CH2CH2CH2F或-CH2CH2CHF2；R6选自-CH2F、-CHF2、-CF3、-CH2CF3、-CHFCF3、-CF2CH2F、-CF2CHF2、-CF2CF3、-CH2CH2CH2F、-CH2CH2CHF2、-CH2CH2CF3、-CH2CHFCH3、-CH2CHFCH2F、-CH2CHFCHF2、-CH2CHFCF3、-CH2CF2CH3、-CH2CF2CH2F、-CH2CF2CHF2、-CH2CF2CF3、-CHFCF2CH2F、-CHFCF2CHF2、-CHFCF2CF3、-CF2CF2CF3、-CH2CH2CH2CF3、-CH2CH2CHFCH2F、-CH2CH2CHFCHF2、-CH2CH2CHFCF3、-CH2CH2CF2CH3、-CH2CH2CF2CH2F、-CH2CH2CF2CHF2、-CH2CH2CF2CF3、-CH2CHFCF2CH3、-CH2CHFCF2CH2F、-CH2CHFCF2CHF2、-CH2CHFCF2CF3、-OCH2F、-OCHF2、-OCF3、-OCH2CF3、-OCHFCF3、-OCF2CH2F、-OCF2CHF2、-OCF2CF3、-OCH2CH2CH2F、-OCH2CH2CHF2、-OCH2CH2CF3、-OCH2CHFCH3、-OCH2CHFCH2F、-OCH2CHFCHF2、-OCH2CHFCF3、-OCH2CF2CH3、-OCH2CF2CH2F、-OCH2CF2CHF2、-OCH2CF2CF3、-OCHFCF2CH2F、-OCHFCF2CHF2、-OCHFCF2CF3、-OCH2CH2CH2CF3、-OCH2CH2CHFCH2F、-OCH2CH2CHFCHF2、-OCH2CH2CHFCF3、-OCH2CH2CF2C...

【专利技术属性】
技术研发人员：薄祥昆，张水蓉，唐超，马娟，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35