一种锂离子电池电解液及锂离子电池制造技术

为克服现有技术中降低锂离子电池电解液中水分和游离酸效果差的问题，提供一种锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和聚合物添加剂，所述聚合物添加剂包括含芳基的二异氰酸酯的共聚物或均聚物。同时本发明专利技术还提供了采用上述电解液的锂离子电池。采用本发明专利技术提供的电解液的锂离子电池的水分和游离酸含量低，并且在45℃下循环性能稳定，在60℃烘箱中贮存不气胀，内阻变化小，并保持良好的存储性能和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电解液及锂离子电池
本专利技术涉及一种可降低水分和酸度的锂离子电池电解液，以及采用该锂离子电池电解液的锂离子电池。
技术介绍
锂电池电解液是锂电池中离子传输的载体。电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料，在一定条件下，按一定比例配制而成的。目前商品化锂离子电池生产中运用最成熟的锂盐是六氟磷酸锂(LiPF6)，溶剂主要是碳酸酯类，如：碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)等，而少量的添加剂主要是用来提升电解液的整体性能。锂离子电池电解液中水份和酸度一直是影响电解液品质的重要因素，其影响着电池的容量，安全性能和循环寿命，制约着锂离子电池的发展和应用。电解液中水份的存在，会缩短电解液的保质期和电解液的稳定性，另一方面，水会和电解液中的六氟磷酸锂发生不可逆的反应，产生氢氟酸和氟化锂，产生的氢氟酸会腐蚀集流体，影响电池的传输性能。产生的氟化锂将对负极表面的形成的固体电解质界面膜(SEI膜)起到阻隔作用，导致电池的极化内阻增大，影响负极锂离子的嵌入与脱嵌，缩短电池的循环寿命。现有技术中采用添加六甲基二硅胺烷来降低电解液中的水分和游离酸含量，但效果并不理想。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中降低锂离子电池电解液中水分和游离酸效果差的问题，提供一种锂离子电池电解液。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括有机溶剂、锂盐和聚合物添加剂，所述聚合物添加剂包括含芳基的二异氰酸酯的共聚物或均聚物。同时，本专利技术还提供了一种采用上述锂离子电池电解液的锂离子电池。专利技术人发现电解液中生成的氢氟酸是一种中强酸，容易与碱反应，所以在电解液中加入某些碱，可以中和部分酸，达到减少酸度的目的，一般称之为抑酸添加剂。如早期的三丁胺、三乙胺等胺类，后来的碳二酰亚胺类、六甲基二硅胺烷(HMDS)、七甲基二硅胺烷(H7DMS)或六甲基二硅胺基锂等。由于能够抑制酸度，顺便也抑制了如锰在酸性条件下的溶出等有益效果，这类添加剂得到一定范围的应用并有不少文献报道。但是，上述各种化合物的除水或除酸效果有限，并且与酸反应后，会产生不溶于非水溶剂中的物质，导致析出沉淀，从而影响电池的整体性能。本专利技术人发现将含芳基的二异氰酸酯的共聚物或均聚物加入到电解液中，不仅可以降低电解液中的水分，抑制水分转化为游离酸，而且可以抑制锂盐本身带来的酸度，同时不会产生影响电池性能的沉淀物，使用本专利技术的电解液的锂离子电池，在45℃下循环性能稳定，在60℃烘箱中贮存不气胀，内阻变化小，并保持良好的存储性能和循环性能。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，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供的锂离子电池电解液包括有机溶剂、锂盐和聚合物添加剂，所述聚合物添加剂包括含芳基的二异氰酸酯的共聚物或均聚物。上述聚合物添加剂可以为含芳基的二异氰酸酯共聚或均聚得到。优选情况下，上述聚合物添加剂为含芳基的二异氰酸酯的均聚物，进一步优选为，所述聚合物添加剂选自聚乙二醇-甲醚封端的1,3-双(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯均聚物、聚丙三醇-乙醚封端的1,3-双(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯均聚物、聚乙二醇-乙醚封端的1,3-双(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯均聚物的一种或多种。上述各种化合物可通过自制或商购得到。本专利技术中，上述聚合物添加剂在电解液中的含量可在较大范围内变动，优选情况下，所述电解液中，以电解液总重量为基准，所述聚合物添加剂的含量为0.01-0.2％，优选为0.05-0.1％。本专利技术的上述实施方案中加入0.05％-0.1％的上述聚合物添加剂能够有效的降低电解液的水份并抑制酸度的增加，提高锂离子电池电解液的存储性能，同时可以有效地改善电池的高温循环性能和高温存储性能。当上述聚合物添加剂含量低于0.05％时，其对电解液的除水和酸度的降低的改善作用下降；当其含量大于0.1％时，易造成电极界面的成膜较厚，增大电池阻抗，劣化电池性能。为提高电解液的综合性能，本专利技术提供的锂离子电池电解液中还包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、硫酸乙烯酯、二氟磷酸锂中的一种或多种。上述各种添加剂可根据实际情况选择性添加，所述电解液中，以电解液总重量为基准，所述碳酸亚乙烯酯的质量百分比含量为0％-3％，优选为0.1％-3％。所述1,3-丙烷磺酸内酯的质量百分比含量为0％-3％，优选为0.1％-3％。所述硫酸乙烯酯的质量百分比含量为0％-3％，优选为0.1％-3％。所述二氟磷酸锂的质量百分比含量为0％-3％，优选为0.1％-3％。本专利技术中，有机溶剂可以采用现有的，优选情况下，所述有机溶剂包括链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯中的一种或多种。所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的一种或多种。所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种。所述羧酸酯选自乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、丙酸甲酸、丙酸乙酯、丙酸正丙酸、丙酸异丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或多种。为了保证较好的阻燃效果，蒸汽压较低的溶剂是优选的，环状碳酸酯的蒸汽压低，有利于电解液的阻燃，如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯都是优选的。链状碳酸酯中，碳酸二乙酯是优选的。羧酸酯中，丙酸正丙酯、丙酸异丙酯、丁酸乙酯是优选的。以电解液总重量为基准，单个溶剂其含量从5％-50％范围内可调，不同溶剂之间其含量可以相同或不相同。所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺氟酰亚胺锂、双(三氟甲磺酰)亚胺锂中的一种或多种；所述电解液中，以电解液总重量为基准，所述锂盐的浓度为0.5mol/L-2.5mol/L，优选为0.8mol/L-1.5mol/L。最为常用的是1.0mol/L-1.3mol/L的六氟磷酸锂。当然，所述盐也可以作为辅助性的锂盐使用，其性质相当于添加剂，其用量在质量百分比0.1-5％范围内，比较常见的用量是0.5-3％。另外，本专利技术中还提供了一种锂离子电池，包括如前所述的锂离子电池电解液。作为本领域技术人员所公知的，除上述电解液外，锂离子电池还包括正极、隔膜和负极。本专利技术中，优选的，上述正极的活性材料选自LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiCo1-yMyO2、LiNi1-yMyO2、LiMn2-yMyO4和LiNixCoyMnzM1-x-y-zO2中的一种或两种以上，其中，M选自Fe、Co、Ni、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V或Ti中的一种或两种以上，且0≤y≤1，0≤x≤1，0≤z≤1，x+y+z≤1。作为本专利技术的另一方案，上述正极的活性材料选自LiFe1-xMxPO4，其中M选自Mn、Mg、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V或Ti中的一种或两种以上，且0≤x＜1。以下实施例用以进一步说明本专利技术的方案，但不作为对本专利技术方法的限定。实施例1本实施例用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括有机溶剂、锂盐和聚合物添加剂，所述聚合物添加剂包括含芳基的二异氰酸酯的共聚物或均聚物。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括有机溶剂、锂盐和聚合物添加剂，所述聚合物添加剂包括含芳基的二异氰酸酯的共聚物或均聚物。2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述聚合物添加剂选自聚乙二醇-甲醚封端的1,3-双(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯均聚物、聚丙三醇-乙醚封端的1,3-双(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯均聚物、聚乙二醇-乙醚封端的1,3-双(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯均聚物的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解液中，以电解液总重量为基准，所述聚合物添加剂的含量为0.01-0.2％。4.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂离子电池电解液中还包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、硫酸乙烯酯、二氟磷酸锂中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解液中，以电解液总重量为基准，所述碳酸亚乙烯酯的含量为0-3％；所述1,3-丙烷磺酸内酯的含量为0-3％；所述硫酸乙烯酯的含量为0-3％；所述二氟磷酸锂的含量为0-3％。6.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯中的一种或多种。7.根据权利要求6所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷俊，江卫健，朱帅，朱风艳，
申请(专利权)人：南通新宙邦电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32