锂离子二次电池电解液及其制备方法技术

本发明专利技术就是要提供一种锂离子二次电池电解液及其制备方法，包括：1)70-90wt％的碳酸酯类有机溶剂，2)8-20wt％的锂盐，3)0.01％-10.0wt％的添加剂；所述添加剂包括以下结构基团所述添加剂包括以下结构基团——HC＝CH——、——CN的有机化合物。其包括锂离子电池使用的碳酸酯溶剂、作为电解盐的锂盐、以及用来防止固体电解液界面(SEI膜)层的破坏，因而由此引起的可产生气体的电解液分解的添加剂，从而防止电池在使用过程中从电池内部产生的气体引起的电池膨胀，提高锂离子电池循环性能。

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池电解液及其制备方法
：本专利技术涉及一种锂离子电池电解液及其制备方法，特别是一种锂离子二次电池电解液及其制备方法。
技术介绍
：锂离子电池电解液作为锂离子电池中的关键材料之一，它的性能好坏将会影响整个锂离子电池性能的发挥。因此，要解决锂离子电池使用中出现的问题或者要提高锂离子电池性能时，研究人员除了关注锂离子电池正负极材料的性能和特点，也会努力改善所使用锂离子电池电解液配比和制备方法。通常情况下，锂离子电池电解液主要有锂盐LiPF6、有机溶剂、添加剂三部分组成。锂盐LiPF6已经被广泛的商业化应用，而有机溶剂的选择，会根据不同使用用途和锂离子电池体系，选择不同的有机溶剂以及它们合适的比例。添加剂虽在锂离子电池电解液中所占重量较小，但因功能非常明显而被广泛使用和研究开发。开发一系列市场已经大规模提供、质量稳定、成本有竞争的添加剂将是锂电行业一个重要研究方向。锂离子电池在首次充放电过程中，碳负极与电解液的相界面上反应，形成覆盖在碳电极表面的钝化层(SEI膜)。优良的SEI膜具有有机溶剂不溶性，允许锂离子自由地进出电极而溶剂分子无法穿过，从而阻止溶剂分子共插对电极的破坏，提高了电池的循环效率和容量等性能。在电解液中添加添加剂来提高SEI膜性能，比如添加包括碳酸亚乙酯在内的环状C＝C双键碳酸酯作为添加剂在负极表面形成表面膜，以此来提高高倍率放电下输出特性，提高循环寿命。但是该添加剂使电池的高温储存性能和低温放电性能都较差。如何制备出质量可靠，高温储存性能和低温放电性能均较好的电池电解液继而生产出高质量的锂离子电池，是当前所要面临的现实问题。专利技术内容：本专利技术就是要提供一种锂离子二次电池电解液及其制备方法，其包括锂离子电池使用的碳酸酯溶剂、作为电解盐的锂盐、以及用来防止固体电解液界面(SEI膜)层的破坏，因而由此引起的可产生气体的电解液分解的添加剂，从而防止电池在使用过程中从电池内部产生的气体引起的电池膨胀，提高锂离子电池循环性能。本专利技术一种锂离子二次电池电解液，包括：1)70-90wt％的碳酸酯类有机溶剂，2)8-20wt％的锂盐，3)0.01％-10.0wt％的添加剂；所述添加剂包括以下结构基团的有机化合物。本专利技术所述的锂离子二次电池电解液，其所述添加剂优选为二苯乙烯基双苯并噁唑4-二(苯并噁唑基-2-基)萘(1-邻氰基苯乙烯基，4-对氰基苯乙烯基)苯2.5-二-双(苯并噁唑-2-)噻吩中一种或几种及其同系物，进行组合复配形成的混合添加剂。本专利技术所述添加剂进一步优选为碳酸亚乙烯酯(VC)、环己基苯(CHB)、丙烷磺酸内酯(PS)、丁二腈、乙二腈中的一种或几种。本专利技术所述的锂离子二次电池电解液，其所述电池是使用LiCoO2，LiMnO2，LiMn2O4，LiNiO2中至少一种或复合化合物LiM1xM2yO2作为阳极活性材料，结晶的或无定形的碳或锂作为阴极活性材料，其中M1和M2为金属元素，x和y是0-2的有理数。本专利技术所述的有机溶剂包括乙烯碳酸酯(EC)、丙烯碳酸酯(PC)、二甲基碳酸酯(DMC)、二乙基碳酸酯(DEC)、甲基乙基碳酸酯(EMC)、乙酸乙酯(EA)任意一种或两种以上混合物。本专利技术所述的锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、LiTFSI(二(三氟甲基磺酸)亚胺锂)任一种或多种。本专利技术的另一目的是锂离子二次电池电解液的制备方法，该方法按以下步骤进行：1)取上述碳酸酯类有机溶剂，置于容器内充分混合；2)然后将锂盐逐步加入1)步所述溶器中，搅拌使其充分溶解，得混合溶液；3)再向2)步所述混合溶液中，加入占电解液重量百分比0.0-10％的现有的常规添加剂，充分搅拌，得到基础型电解液；4)将本专利技术制备的所述的添加剂，再加入到3)步所述的基础型电解液中，搅拌使其充分溶解，即得到本专利技术电池电解液。本专利技术提供一种用于锂离子二次电池的非水电解液，从而防止电池在使用过程中从电池内部产生的气体引起的电池膨胀，提高了锂离子电池循环性能。本专利技术实现锂离子电池电解液模块化生产与使用，把电解液分成锂盐、有机溶剂、添加剂等几个模块，根据需求在普通型锂离子电池电解液基础上，匹配含功能基团的添加剂；本专利技术所用的锂盐作为电解盐。本专利技术即引进含等功能团化合物，使电池高温储存性能、低温放电性能和倍率放电性能均有提高；链状双键，有利于SEI膜结构的完善；形成SEI膜过程中苯环固定在对电芯抗过充和滥用有较好的作用。引入稳定在分子结构中的奈基团不会像常规单独防过充添加剂那样游离在电解液中，有利于从而避免了防过程添加剂对电池容量的副作用。引入固定在分子结构中的-CN基团，引入含氮含硫含氮含氧的不饱和基团一方面能够平衡锂离子电池电解液中元素，同时能够形成SEI膜组分。本专利技术锂离子二次电池电解液中加入本专利技术所述的添加剂，可大幅提高锂离子电池的各项性能，例如使用寿命、低温下高放电率、高温稳定性、高温下防止过量充电和膨胀等等。本专利技术所述的电解液使用的添加剂还可以用来防止固体电解液界面(SEI)层的破坏以及由此引起的可产生气体，从而防止电池在使用过程中，从电池内部产生的气体引起的电池膨胀，提高锂离子电池循环性能，使电池高温储存性能、低温放电性能和倍率放电性能均有提高。本专利技术提供的一种提高电池循环性能锂离子二次电池电解液，该电解液引入了苯乙烯基、苯并噁唑基、萘基、邻氰基、噻吩，实现氮、硫、氧与电解液中组分的均衡，实现不饱和基团、共轭基团、有利于有机基团的均衡。具体实施方式：下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，应理解本专利技术前面的一般描述和后面的具体实施方式是示例性和说明性的，用于对所要保护的专利技术提供进一步的解释。为实现上述本专利技术目的，本专利技术采用以下重量百分比的原料制备锂离子二次电池电解液：占电池电解液70-90％的有机溶剂组合，8-20％的作为电解盐的锂盐及组合，0-10％的常规添加剂及组合，即是说本专利技术电池电解液中可以加入上述比例的常规的添加剂或者是不加常规添加剂，然后再加入占电池电解液0.01％-10.0wt％的本专利技术所制备的添加剂。其中所述的有机溶剂包括有乙烯碳酸酯(EC)、丙烯碳酸酯(PC)、二甲基碳酸酯(DMC)、二乙基碳酸酯(DEC)、甲基乙基碳酸酯(EMC)、乙酸乙酯(EA)等任意一种或两种以上混合物；所使用锂盐可以是六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、LiTFSI(二(三氟甲基磺酸)亚胺锂)等，优选六氟磷酸锂。本专利技术所使用的常规添加剂如：碳酸亚乙烯酯(VC)、环己基苯(CHB)、丙烷磺酸内酯(PS)、丁二腈、乙二腈等；以及加入本专利技术所述的添加剂。本专利技术一种用于锂离子二次电池的非水电解液，其使用LiCoO2，LiMnO2，LiMn2O4，LiNiO2中至少一种或复合化合物LiM1xM2yO2作为阳极活性材料，结晶的或无定形的碳或锂作为阴极活性材料，其中M1和M2为金属元素，x和y是0-2的有理数，该电解液包括：包含至少一种碳酸酯溶剂的混合溶剂作为溶剂；至少一种选自锂盐LiPF6，LiBF4，LiClO4，LiN(S02CF3)和LiN(S02CF2CF3)2作为电解盐；以及包括式以下结构基团作为添加剂。电解液中所含添加剂量为0.01％-10.0wt本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池电解液，包括1)70‑90wt％的碳酸酯类有机溶剂，2)8‑20wt％的锂盐，3)0.01％‑10.0wt％的添加剂； 所述添加剂包括以下结构基团的有机化合物。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子二次电池电解液，包括：1)70-90wt％的碳酸酯类有机溶剂，2)8-20wt％的锂盐，3)0.01％-10.0wt％的含有功能基团的添加剂，4)小于等于10.0wt％的现有的常规添加剂，其特征是所述含有功能基团的添加剂为：二苯乙烯基双苯并噁唑1，4-二(苯并噁唑基-2-基)萘(1-邻氰基苯乙烯基，4-对氰基苯乙烯基)苯2.5-二-双(苯并噁唑-2-)噻吩中的一种或几种进行组合复配形成的混合添加剂。2.依据权利要求1所述的锂离子二次电池电解液，其特征是所述现有的常规添加剂为碳酸亚乙烯酯、环己基苯、丙烷磺酸内酯、丁二腈、乙二腈中的一种或几种。3.依据权利要求1所述的锂离子二次电池电解液，其特征是所述电池使用LiCoO2，LiMnO2，LiMn2O4，LiNiO2中至少一种或复合化合物LiM1xM2yO2作为阴极活性材料，结晶的或无定形的碳或锂作为阳极活性材料，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世彬，薛利，
申请(专利权)人：宜春金晖新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36