锂离子电池、锂离子电池电解液及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池、锂离子电池电解液及其制备方法，通过在电池电解液中加入同时具有Si‑N和C≡N官能团的硅基亚氨腈化合物类添加剂，不仅能够抑制锂离子电池的高温产气以及体积膨胀，优化电池的高温性能，还能够有效降低电池电解液中腐蚀性HF的含量，延长电池使用寿命。

Electrolytes for lithium-ion batteries and lithium-ion batteries and their preparation methods

The invention provides a lithium-ion battery, an electrolyte for lithium-ion battery and a preparation method thereof. By adding silicon-based ammonitrile compound additives with Si_N and C_N functional groups in the electrolyte of the battery, the high-temperature gas production and volume expansion of the lithium-ion battery can be inhibited, the high-temperature performance of the battery can be optimized, and the corrosive HF in the electrolyte of the battery can be effectively reduced. Content, prolong battery life.

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池、锂离子电池电解液及其制备方法
本专利技术涉及到电池电解液领域，特别是涉及到一种锂离子电池、锂离子电池电解液及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池被认为是混合动力电动车和电动车非常有前景的动力电源，但是为了满足电动车的需求它的能量密度需要进一步提升，提高工作电压被认为是一种有效的解决方法。在多种正极材料中，LiNixCoyMnzO2(0≤x,y,z<1)因为其比容量可以随着工作电压提高而增大得到了广泛关注，例如，当工作电压从4.2V提高至4.5V，其能量密度可以增大30％。但由于电解液中六氟磷酸锂的热稳定性差，在高镍正极体系下，当电池工作温度较高时，电解液会分解产生大量具有腐蚀性的HF，同时电解液在正极氧化的反应也会加剧，导致电池的高温性能衰减，特别是高温产气严重。一方面会导致设备开裂损坏，不能正常使用，甚至起火、爆炸等；另一方面会影响电池的充放电性能，使循环和存储性能变差。通常是通过加入大量的成膜添加剂，抑制高温产气膨胀以及改善电池性能，但同时也导致电极表面形成的钝化膜阻抗大，且循环过程阻抗增长明显的问题。针对以上缺点，本专利技术提出了一种锂离子电池、锂离子电池电解液及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的为提供一种锂离子电池电解液的制备方法，改善锂离子电池的高温产气性能和降低电池电解液中的腐蚀性HF的含量。本专利技术提出一种锂离子电池电解液的制备方法，包括：按照指定质量比例分别称量有机溶剂、添加剂和锂盐，添加剂包括添加剂A，添加剂A的结构式为：式中：R1、R2优选地为共轭基团；锂盐包括六氟磷酸锂；混合有机溶剂、添加剂和锂盐，并搅拌均匀，得到锂离子电解液。进一步地，有机溶剂与六氟磷酸锂的质量比包括6：1～8：1。进一步地，有机溶剂和六氟磷酸锂的质量总和与添加剂A的质量比范围包括10000:1～100:1。进一步地，有机溶剂包括环状碳酸酯类有机溶剂、链状碳酸酯类有机溶剂中的一种或两种的组合。进一步地，环状碳酸酯类有机溶剂包括碳酸乙烯酯，链状碳酸酯类包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯中、乙酸丙酯中的一种或几种。进一步地，添加剂A包括三甲基硅基亚氨基二乙腈或三甲基硅基亚氨基二丙烯腈。进一步地，锂盐还包括二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、双氟黄酰亚胺锂中的一种或几种。本专利技术还提出了一种锂离子电池电解液，采用上述的锂离子电池电解液的制备方法制备而成。本专利技术还提出了一种锂离子电池，包括正极、负极和上述中的锂离子电池电解液。进一步地，正极为涂覆镍钴锰三元材料的铝箔极片，负极为涂覆石墨的铜箔极片。本专利技术与现有技术相比，有益效果是：本专利技术提供了一种锂离子电池电解液的制备方法，通过在电池电解液中加入同时具有Si-N和C≡N官能团的硅基亚氨腈化合物类添加剂，不仅能够抑制锂离子电池的高温产气以及体积膨胀，优化电池的高温性能，还能够有效降低电池电解液中腐蚀性HF的含量，延长电池使用寿命。附图说明图1为本专利技术锂离子电池、锂离子电池电解液及其制备方法中的制备方法的步骤示意图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，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。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。参照图1，本专利技术一实施例的锂离子电池电解液的制备方法，包括：S1：按照指定质量比例分别称量有机溶剂、添加剂和锂盐，添加剂包括添加剂A，添加剂A的结构式为：式中：R2为碳氮三键的共轭基团；锂盐包括六氟磷酸锂；S2：混合有机溶剂、添加剂和锂盐，并搅拌均匀，得到锂离子电解液。在本实施例中，R2官能基团主要起到共轭作用，与碳氮三键一起产生共轭效应，使添加剂A的分子结构的内能更小，体系更加稳定，能够在电解液中更好的稳定的发挥作用，例如R2可以分别包括羟基、烷基、烷氧基、烯基、氟代烷基、氟代烷氧基、氟代烯基、苯环中的一种，而对于R1则是没有特殊要求，只要满足价键要求即可，且添加剂A作为添加剂使用，其分子量不应太大，R1、R2基团的碳链长度控制在1～3个碳原子为好，优选地，R1、R2为烷基或者烯基；有机溶剂包括环状碳酸酯类有机溶剂、链状碳酸酯类有机溶剂中的一种或两种的组合，其中环状碳酸酯类有机溶剂包括碳酸乙烯酯，使用环状碳酸酯类作为电解液有机溶剂，电解液的溶解能力强、液态范围宽、化学稳定性好，在一些实施例中，环状碳酸酯类有机溶剂还包括碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、三亚甲基碳酸酯中的一种或几种；链状碳酸酯类包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯中、乙酸丙酯中的一种或几种，使用链状碳酸酯类能起到稀释或者降低粘度的作用，降低离子迁移阻力，使锂离子在电解液中的传输更加顺畅。添加剂A同时具有Si-N和C≡N官能团，是一种双功能添加剂，含有Si-N键的化合物具有优良的HF捕捉性能，能够降低电池电解液中的腐蚀性HF含量，延长电池使用寿命，并且与含有碳-氮三键的二腈类化合物配合使用，对提高电池高温性能效果更优，能够提高锂离子电池的高温存储与高温循环性能，优选地，添加剂A包括三甲基硅基亚氨基二乙腈或三甲基硅基亚氨基二丙烯腈，即R1、R2优选地为烷基或者烯基。在一些实施例中，添加剂还包括添加剂B，添加剂B包括碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或几种，添加剂A与添加剂B联用，通过协同作用，不仅能够提升钝化膜的稳定性，而且形成的膜不会过于致密，离子通透性好，阻抗降低，能够进一步的提高锂离子电池的高温存储与高温循环性能。在本实施例中，锂盐在锂电池电解液中的摩尔浓度为0.001～2mol/L，锂电池电解液中能够添加的锂盐种类较多，其中六氟磷酸锂的综合性能比较好，其温度适应范围广，抑制产气效果好，但是也存在着易吸水水解的缺点。因此在一些实施例中，锂盐还包括二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂、双氟黄酰亚胺锂中的一种或几种，其中二氟草酸硼酸锂的成膜性能好，温度适应范围广，但成本较高；四氟硼酸锂在水分、温度敏感性及安全性能等方面具有优势，但该盐离子电导率低，必须和其他锂盐配合使用；双氟黄酰亚胺锂在热稳定性、毒性及安全性等方面相比六氟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于，包括：按照指定质量比例分别称量有机溶剂、添加剂和锂盐，所述添加剂包括添加剂A，所述添加剂A的结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于，包括：按照指定质量比例分别称量有机溶剂、添加剂和锂盐，所述添加剂包括添加剂A，所述添加剂A的结构式为：式中：R2为碳氮三键的共轭基团；所述锂盐包括六氟磷酸锂；混合所述有机溶剂、所述添加剂和所述锂盐，并搅拌均匀，得到锂离子电解液。2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂与所述六氟磷酸锂的质量比包括6:1～8:1。3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂和所述六氟磷酸锂的质量总和与所述添加剂A的质量比范围包括10000:1～100:1。4.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括环状碳酸酯类有机溶剂、链状碳酸酯类有机溶剂中的一种或两种的组合。5.根据权利要求4所述的锂离子电池电解液的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈丽明，褚春波，张耀，
申请(专利权)人：欣旺达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44