锂离子二次电池及其电解液制造技术

本发明专利技术提供一种锂离子二次电池及其电解液。所述锂离子二次电池的电解液包括：锂盐；非水有机溶剂；以及添加剂。所述添加剂包括第一添加剂和第二添加剂；第一添加剂为1,3-二噁烷（DOX）；第二添加剂为具有式1结构的二异氰酸酯化合物；式1中，R选自C2～C4的脂肪族烷基、C6～C10含单苯环的芳香族烷基以及C12～C15含两个苯环的芳香族烷基中的一种；其中，第一添加剂在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量为0.2%～2.5%；第二添加剂在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量为0.1%～2.0%。所述锂离子二次电池包括上述电解液。本发明专利技术的锂离子二次电池在高电压条件下具有良好的高温和常温循环性能以及高温存储性能。OCN-R-NCO    式1。

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池及其电解液
本专利技术涉及电池领域，尤其涉及一种锂离子二次电池及其电解液。
技术介绍
锂离子二次电池具有工作电压高、工作寿命长以及充电速度快等优点，但是随着技术的不断发展，人们要求锂离子二次电池具有更高的能量密度。目前提高锂离子二次电池的能量密度通常采用的方法是提高锂离子二次电池的充电截止电压，使锂离子二次电池具有更高的工作电压平台，使正极脱出更高比例的锂离子，从而使锂离子二次电池得到更高的放电容量。但是当正极充电到更高的截止电压时，正极的氧化能力也会提高，导致电解液的氧化问题变得异常严重，锂离子二次电池常温放电容量衰减更快。在实际使用中，电子产品持续使用发热、锂离子二次电池使用环境温度升高等因素都可能使锂离子二次电池处在高温状态下，此时，锂离子二次电池的正极的反应活性进一步增强，从而使锂离子二次电池的电解液与正极活性物质发生反应，导致锂离子二次电池高温放电容量衰减较快，同时还会产生气体，导致锂离子二次电池膨胀，这不仅会损坏锂离子二次电池，同时也会损坏使用锂离子二次电池的设备，严重时由于锂离子二次电池的膨胀变形导致锂离子二次电池内部发生短路，或锂离子二次电池的包装胀破导致可燃性的电解液泄露，有引起火灾等安全事故的风险。因此需要有效的技术来解决电解液的分解以及锂离子二次电池胀气的问题。于2013年3月17日公开的专利WO2013031712A1通过向电解液中加入1,3-二噁烷（DOX）以及六亚甲基二异氰酸酯来改善锂离子二次电池的高温存储性能以及高温循环性能，但是锂离子二次电池的常温循环性能却没有得到有效改善。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种锂离子二次电池及其电解液，其在高电压条件下具有良好的高温和常温循环性能以及高温存储性能。为了实现上述专利技术目的，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种锂离子二次电池的电解液，其包括：锂盐；非水有机溶剂；以及添加剂。所述添加剂包括第一添加剂和第二添加剂；第一添加剂为1,3-二噁烷（DOX）；第二添加剂为具有式1结构的二异氰酸酯化合物；OCN-R-NCO式1式1中，R选自C2～C4的脂肪族烷基、C6～C10含单苯环的芳香族烷基以及C12～C15含两个苯环的芳香族烷基中的一种；其中，第一添加剂在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量为0.2%～2.5%；第二添加剂在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量为0.1%～2.0%。在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种锂离子二次电池，其包括：正极片；负极片；隔离膜，间隔于正极片和负极片之间；以及电解液。所述电解液为根据本专利技术第一方面的锂离子二次电池的电解液。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的锂离子二次电池的电解液中添加了第一添加剂和第二添加剂，可以在锂离子二次电池的正极片表面形成既利于离子传导，又能阻止电解液分解的复合钝化膜，从而使锂离子二次电池在高电压条件下具有良好的高温存储性能以及高温和常温循环性能。具体实施方式下面详细说明根据本专利技术的锂离子二次电池及其电解液以及实施例、比较例及测试结果。首先说明根据本专利技术第一方面的锂离子二次电池的电解液。根据本专利技术第一方面的锂离子二次电池的电解液包括：锂盐；非水有机溶剂；以及添加剂。所述添加剂包括第一添加剂和第二添加剂；第一添加剂为1,3-二噁烷（DOX）；第二添加剂为具有式1结构的二异氰酸酯化合物；OCN-R-NCO式1式1中，R选自C2～C4的脂肪族烷基、C6～C10含单苯环的芳香族烷基以及C12～C15含两个苯环的芳香族烷基中的一种；其中，第一添加剂在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量为0.2%～2.5%；第二添加剂在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量为0.1%～2.0%。在根据本专利技术第一方面的锂离子二次电池的电解液中，基于锂离子二次电池的电解液所包括的1,3-二噁烷（DOX）以及具有式1结构的二异氰酸酯化合物，可以使锂离子二次电池在高电压条件下具有良好的高温存储性能以及高温和常温循环性能。这是由于具有式1结构的二异氰酸酯化合物容易在正极片表面形成较为稳定的钝化膜，能有效阻止正极片与电解液之间的氧化还原反应，但是，由于具有式1结构的二异氰酸酯化合物具有较高的化学反应活性，容易在正极片表面形成阻抗较大的钝化膜，降低锂离子在正极片与电解液之间的传导性能，使得锂离子二次电池的循环性能不够优异。当在含有具有式1结构的二异氰酸酯化合物的电解液中再加入1,3-二噁烷（DOX），通过两者的协同作用，可以明显改善正极片与电解液的界面性能，降低正极片与电解液之间的界面阻抗，提高锂离子在正极片与电解液之间的传导性能，改善锂离子二次电池的高温和常温循环性能。同时，由于1,3-二噁烷（DOX）具有较低的氧化电位，还可以在正极片表面形成较致密的钝化膜，能有效地改善正极片与电解液的界面性能，阻止电解液在正极片上的氧化还原反应，从而还能改善锂离子二次电池的高温存储性能。如果电解液中1,3-二噁烷（DOX）的质量百分含量过多（>2.5%）和/或具有式1结构的二异氰酸酯化合物的质量百分含量过多（>2.0%），则1,3-二噁烷（DOX）会在正极片表面形成较厚的、致密的钝化膜，降低锂离子在正极片与电解液界面之间的传导性能，而且电解液中多余的1,3-二噁烷（DOX）会在循环过程中不断地形成钝化膜，破坏正极片与电解液之间的界面性能，进一步降低锂离子在正极片与电解液界面之间的传导性能，从而恶化锂离子二次电池的高温和常温循环性能；而具有式1结构的二异氰酸酯化合物也会在正极片表面形成很厚的、稳定的钝化膜，使得正极片的阻抗大大增加，降低锂离子在正极片与电解液界面之间的传导性能，从而恶化锂离子二次电池的高温和常温循环性能。如果电解液中1,3-二噁烷（DOX）的质量百分含量过少（<0.2%）和/或具有式1结构的二异氰酸酯化合物的质量百分含量过少（<0.1%），则1,3-二噁烷（DOX）对形成致密的钝化膜的贡献较小，不能有效地改善正极片与电解液之间的界面性能，不能有效地改善锂离子在正极片与电解液界面之间的传导性能，从而不能改善锂离子二次电池的高温和常温循环性能；而具有式1结构的二异氰酸酯化合物在正极片表面形成的稳定的钝化膜较薄，不能有效地阻止锂离子二次电池的电解液与正极片之间的反应，从而不能有效地改善锂离子二次电池的高温存储性能以及高温和常温循环性能。在根据本专利技术第一方面所述的锂离子二次电池的电解液中，所述第一添加剂在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量优选可为0.3%～2.0%。在根据本专利技术第一方面所述的锂离子二次电池的电解液中，所述第二添加剂在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量优选可为0.2%～1.2%。在根据本专利技术第一方面所述的锂离子二次电池的电解液中，所述锂盐可选自LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)、LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiAsF6、Li(CF3SO2)2N、LiCF3SO3以及LiClO4中的至少一种，其中，x，y为自然数。在根据本专利技术第一方面所述的锂离子二次电池的电解液中，所述非水有机溶剂可包括环状碳酸酯和链状碳酸酯的组合。环状碳酸酯具有较高的介电常数，能很好与锂离子形成溶剂化锂离子分子；链状碳酸酯具有较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池的电解液，包括：锂盐；非水有机溶剂；以及添加剂；其特征在于，所述添加剂包括第一添加剂和第二添加剂；第一添加剂为1,3‑二噁烷（DOX）；第二添加剂为具有式1结构的二异氰酸酯化合物；OCN‑R‑NCO    式1式1中，R选自C2～C4的脂肪族烷基、C6～C10含单苯环的芳香族烷基以及C12～C15含两个苯环的芳香族烷基中的一种；其中，第一添加剂在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量为0.2%～2.5%；第二添加剂在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量为0.1%～2.0%。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子二次电池的电解液，包括：锂盐；非水有机溶剂；以及添加剂；其特征在于，所述添加剂包括第一添加剂和第二添加剂；第一添加剂为1,3-二噁烷；第二添加剂为具有式1结构的二异氰酸酯化合物；OCN-R-NCO式1式1中，R选自C2～C4的脂肪族烷基、C6～C10含单苯环的芳香族烷基以及C12～C15含两个苯环的芳香族烷基中的一种；其中，第一添加剂在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量为0.2％～2.5％；第二添加剂在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量为0.1％～2.0％。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池的电解液，其特征在于，所述第一添加剂在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量为0.3％～2.0％。3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池的电解液，其特征在于，所述第二添加剂在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量为0.2％～1.2％。4.根据权利要求1所述的锂离子二次电池的电解液，其特征在于，所述锂盐选自LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)、LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiAsF6、LiCF3S...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚春波，付成华，朱立坤，
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