锂离子二次电池及其电解液制造技术

技术编号:20923743 阅读:23 留言:0更新日期:2019-04-20 11:15
本发明专利技术公开了锂离子二次电池及其电解液。其中,电解液包括:锂盐、有机溶剂和添加剂,所述添加剂为式(I)所示化合物,

Lithium ion secondary battery and its electrolyte

The invention discloses a lithium ion secondary battery and an electrolyte thereof. The electrolyte comprises lithium salts, organic solvents and additives, the additives being compounds shown in formula (I).

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池及其电解液
本专利技术涉及电化学领域,特别涉及一种锂离子二次电池及其电解液。
技术介绍
锂离子电池是20世纪90年代出现的绿色高能环保电池,由于其具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长等优点,在手机、笔记本电脑、摄像机、数码相机、平板电脑等强调轻薄短小、多功能的便携式电子产品应用上迅速普及。近年来,随着全球石油能源的衰竭以及新能源技术的发展,应用于汽车动力上的锂离子电池技术迅速发展,同时也对锂离子二次电池的性能提出了更高的要求。由于国家补贴政策与能量密度挂钩,为了满足电动汽车长时间工作、高续航里程、可在高低温环境正常使用、可快速充电以及具有长使用寿命的要求,需要开发具有更高的能量密度、更优异的高温循环、存储性能以及低温倍率性能的锂离子二次电池。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术旨在提出一种锂离子二次电池及其电解液。通过将该电解液应用于锂离子二次电池中,可显著提高锂离子二次电池的室温和高温储存性能,解决电池在室温或高温条件下长期储存中造成的容量衰减、胀气等问题。为达到上述目的,本专利技术的技术方案是这样实现的:根据本专利技术的一个方面,本专利技术提出了一种电解液。根据本专利技术的实施例,该电解液包括:锂盐、有机溶剂和添加剂,所述添加剂为式(I)所示化合物,式(I)中,R1为氢、C1-8烷基或C1-8烯基,R2和R3分别独立地为氰基或氰基取代的C1-8烷基。相对于现有技术,本专利技术上述实施例的电解液具有以下优势:本专利技术的电解液通过采用式(I)所示化合物作为添加剂,式(I)所示化合物中的磷氧双键具有孤对电子,是一种路易斯碱,能够在正极材料表面反应形成保护膜,从而提高锂离子电池的高温性能。此外,式(I)所示化合物中的氰基(-CN)能够与金属离子发生络合反应,降低金属离子活性,从而降低电池中的副反应,提高电池性能,并抑制电池高温储存时产气。由此,通过将该电解液应用于锂离子二次电池中,可显著提高锂离子二次电池的室温和高温储存性能,解决电池在室温或高温条件下长期储存中造成的容量衰减、胀气等问题。进一步的,所述添加剂具有以下其中之一的结构:进一步的,所述添加剂的质量为所述电解液总质量的0.01~5%。进一步的,所述有机溶剂包括环状碳酸酯和/或链状碳酸酯。进一步的,所述环状碳酸酯为选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和γ-丁内酯中的至少之一;所述链状碳酸酯为选自碳酸二甲酯、碳酸丁烯酯、二乙基碳酸酯、二丙基碳酸酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯中的至少之一。进一步的,所述锂盐为选自LiPF6、LiBF4、LiBOB(二草酸硼酸锂)、LiDFOB(二氟草酸硼酸锂)、LiAsF6、Li(CF3SO2)2N、Li(FSO2)2N、LiCF3SO3和LiClO4中的至少之一。进一步的,所述电解液中进一步包括:第二添加剂,所述第二添加剂具有以下其中之一的结构:其中,各R分别独立地为H、F、Cl、Br、C1-8烷基或C1-8氟代烷基。进一步的,所述第二添加剂具有以下其中之一的结构:进一步的,所述第二添加剂的质量为所述电解液总质量的0.01~5%。根据本专利技术的另一方面,本专利技术提出了一种锂离子二次电池。根据本专利技术的实施例,该锂离子二次电池包括:正极片,所述正极片包括正极集流体以及设置于所述正极集流体上的正极膜片,所述正极膜片上含有正极活性材料;负极片,所述负极片包括负极集流体以及设置于所述负极集流体上的负极膜片,所述负极膜片上含有负极活性材料;隔离膜,所述隔离膜设置在所述正极片和所述负极片之间;以及上述实施例的电解液。根据本专利技术实施例的锂离子二次电池通过采用上述实施例的电解液,可以显著提高锂离子二次电池的室温和高温储存性能,解决电池在室温或高温条件下长期储存中造成的容量衰减、胀气等问题。进一步的,所述正极活性材料为锂的过渡金属氧化物。进一步的,所述正极活性材料为LiCoO2、LiMn2O4、LiMnO2、Li2MnO4、LiFePO4、LiNixCoyMnzO2、Li1+aMn1-xMxO2、LiCo1-xMxO2、LiFe1-xMxPO4、LiMn2-yMyO4和Li2Mn1-xO4中的至少之一,其中,M为选自Ni、Co、Mn、Al、Cr、Mg、Zr、Mo、V、Ti、B、F和Y中的至少之一,0≤a<0.2,0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1。进一步的,所述负极活性材料为选自天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、钛酸锂、硅、硅碳合金和硅氧合金中的至少之一。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本专利技术的实践了解到。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的,仅用于解释本专利技术,而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示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。专利技术人在对锂离子二次电池的研究中发现,现有的锂离子二次电池在室温或高温条件下,长期存储过程中容易出现容量衰减、胀气等现象。专利技术人通过深入研究,这主要是由于目前商品化的锂离子动力电池中所用正极多采用高镍含量的三元正极材料(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2,LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2),这种正极材料在高温下结构不稳定,金属离子容易溶出,高价的Ni4+容易与电解液发生氧化反应,导致电池性能劣化。鉴于此,在本专利技术的一个方面。本专利技术提出了一种电解液。该电解液包括:锂盐、有机溶剂和添加剂,所述添加剂为式(I)所示化合物,式(I)中,R1为氢、C1-8烷基或C1-8烯基,R2和R3分别独立地为氰基或氰基取代的C1-8烷基。需要说明的是,上述C1-8烷基和C1-8烯基既可以是线状烷基(直链烷基),也可以是支链或环状烷基;上述C1-8烯基既可以是线状烯基(直链烯基),也可以是支链或环状烷基。本专利技术的电解液通过采用式(I)所示化合物作为添加剂,式(I)所示化合物中的磷氧双键具有孤对电子,是一种路易斯碱,能够在正极材料表面反应形成保护膜,从而提高锂离子电池的高温性能。此外,式(I)所示化合物中的氰基(-CN)能够与金属离子发生络合反应,降低金属离子活性,从而降低电池中的副反应,提高电池性能,并抑制电池高温储存时产气。由此,通过将该电解液应用于锂离子二次电池中,可显著提高锂离子二次电池的室温和高温储存性能,解决电池在室温或高温条件下长期储存中造成的容量衰减、胀气等问题。根据本专利技术的实施例,式(I)所示化合物可通过卤代化合物的氰基化反应合成。具体方法如下:参考式(A),采用烷基(R1)取代的二氯氧磷与2-溴乙醇在碱(例如三乙胺、碳酸钾等)的催化下合成溴取代的磷酸酯化合物,然后使用氰基化试剂(例如氰化钾、三甲基硅氰等)进行氰基化反应,最后得到式(X)所示的化合物。反应示意图如下:本领域技术人员能够理解,可以根据实际需要将2-溴乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液,其特征在于,包括:锂盐、有机溶剂和添加剂,所述添加剂为式(I)所示化合物,

【技术特征摘要】
1.一种电解液,其特征在于,包括:锂盐、有机溶剂和添加剂,所述添加剂为式(I)所示化合物,式(I)中,R1为氢、C1-8烷基或C1-8烯基,R2和R3分别独立地为氰基或氰基取代的C1-8烷基。2.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述添加剂具有以下其中之一的结构:3.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述添加剂的质量为所述电解液总质量的0.01~5%。4.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述有机溶剂包括环状碳酸酯和/或链状碳酸酯;任选地,所述环状碳酸酯为选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和γ-丁内酯中的至少之一;任选地,所述链状碳酸酯为选自碳酸二甲酯、碳酸丁烯酯、二乙基碳酸酯、二丙基碳酸酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯中的至少之一。5.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述锂盐为选自LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiAsF6、Li(CF3SO2)2N、Li(FSO2)2N、LiCF3SO3和LiClO4中的至少之一。6.根据权利要求1~5任一项所述的电解液,其特征在于,进一步包括:第二添加剂,所述第二添加剂具有以下其中之一的结构:其中,各R分别独立地为H、F、Cl、Br、C1-8烷基或C1-8氟...

【专利技术属性】
技术研发人员:冯绍伟
申请(专利权)人:蜂巢能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1