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。所述添加剂包括具有式1和/或式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物；在式1中，m、n、p分别为1～4的整数；在式2中，x、y分别为1～4的整数；所述具有式1和/或式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量为0.1％～2.5％。所述锂离子二次电池包括：正极片；负极片；隔离膜，间隔于正极片和负极片之间；以及前述电解液。本发明专利技术的锂离子二次电池在高电压下具有良好的高温存储性能、常温循环性能以及高温循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池
，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、寿命长和充电速度快等优点，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。目前为了进一步提高锂离子二 次电池的能量密度，主要是提高锂离子二次电池的充电截止电压，使正极脱出更高比例的 锂离子从而得到更高的容量，达到提高能量密度的目的。但是相同的正极活性物质充电到 更高的截止电压时，也会提高正极的氧化能力，从而使得电解液的氧化问题更为严重。特别 是在高电压满充状态下，锂离子二次电池的负极具有高还原性，正极具有高氧化性。 在实际使用中，电子产品的持续使用发热、环境温度升高等因素都可能使锂离子 二次电池处于高温状态下。在高温下，锂离子二次电池的正极和负极的反应活性进一步增 强，导致锂离子二次电池的正极、负极与电解液之间发生反应，产生气体，从而导致锂离子 二次电池膨胀。这不仅导致锂离子二次电池的损坏，同时也会导致使用该锂离子二次电池 的设备的损坏，严重的时候由于锂离子二次电池膨胀变形导致电池内部发生短路或是电池 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。 在锂离子二次电池中，一般使用环状碳酸酯和链状碳酸酯作为非水有机溶剂，但 是在高电压高温存储下，锂离子二次电池的非水有机溶剂容易被正极氧化产气。2013年10 月30日公布的中国专利申请公布号为CN103380530A的专利公开了一种在电解液中加入六 亚甲基二异氰酸酯（HDI)作为添加剂以提高锂离子二次电池的高温存储性能的方法，但是 六亚甲基二异氰酸酯（HDI)会导致锂离子二次电池的循环性能变差。
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，所述锂离子二次电池在高电压下具有良好的高温存储性能、常温循环性能以及高温 循环性能。 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。所述添加剂包括具有式1和/或 式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物；在式1中，m、n、p分别为1~4的整数；在式2中， X、y分别为1~4的整数； 所述具有式1和/或式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物在锂离子二次电池的 电解液中的质量百分含量为〇. 1 %~2. 5%。 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，包括 正极集流体以及设置于正极集流体上的含有正极活性物质的正极膜片；负极片，包括负极 集流体以及设置于负极集流体上的含有负极活性物质的负极膜片；隔离膜，间隔于正极片 和负极片之间；以及电解液。其中，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： 1.本专利技术的锂离子二次电池的电解液含有具有式1和/或式2结构的含醚键的二 异氰酸酯化合物，其可在锂离子二次电池的极片表面形成一层钝化膜，即使是在高电压下， 也能有效阻止极片与电解液之间的副反应，从而提高锂离子二次电池的高温存储性能。 2.本专利技术的锂离子二次电池的电解液中的具有式1和/或式2结构的含醚键的 二异氰酸酯化合物形成的钝化膜含有较多的氧原子，从而可降低锂离子穿过钝化膜时的阻 力，改善电解液与极片之间的界面性能，进而改善锂离子二次电池的常温循环性能和高温 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。所述添加剂包括具有式1和/或式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物；在式 1中，m、n、P分别为1~4的整数；在式2中，x、y分别为1~4的整数； 所述具有式1和/或式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物在锂离子二次电池的 电解液中的质量百分含量为〇. 1 %~2. 5%。 在此需要补充说明"和/或"的含义，所述具有式1和/或式2结构的含醚键的 二异氰酸酯化合物在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量指的是含醚键的二异氰 酸酯化合物总量在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量；换句话说，如果所述含醚 键的二异氰酸酯化合物仅为具有式1结构的含醚键的二异氰酸酯化合物，则具有式1结构 的含醚键的二异氰酸酯化合物在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量为0. 1%~ 2. 5 %;如果所述含醚键的二异氰酸酯化合物仅为具有式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合 物，则具有式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物在锂离子二次电池的电解液中的质量百 分含量为〇. 1%~2. 5% ;如果所述含醚键的二异氰酸酯化合物为具有式1结构和式2结 构的含醚键的二异氰酸酯化合物，则具有式1结构的含醚键的二异氰酸酯化合物和具有式 2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物的总和在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量 为 0· 1%~2. 5%〇 在本专利技术中，将具有式1和/或式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物加入到锂 离子二次电池的电解液中，可使得锂离子二次电池具有良好的高温存储性能、常温循环性 能以及高温循环性能。这是由于具有式1和/或式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物容 易在极片表面形成一层较为稳定的钝化膜，即使是在高电压下，也能有效阻止极片与电解 液之间的副反应，从而提高锂离子二次电池的高温存储性能；此外，具有式1和/或式2结 构的含醚键的二异氰酸酯化合物形成的钝化膜含有较多的氧原子，从而可降低锂离子穿过 钝化膜时的阻力，改善电解液与极片之间的界面性能，进而改善锂离子二次电池的常温循 环性能和高温循环性能。 如果电解液中具有式1和/或式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物的质量百分 含量过多（>2. 5% )，则具有式1和/或式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物在极片表 面形成钝化膜过厚，使得极片的阻抗增大，恶化极片与电解液之间的界面性能，降低锂离子 在极片与电解液的界面的传导性，从而恶化锂离子二次电池的常温循环性能和高温循环性 能。如果电解液中具有式1和/或式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物的质量百分含量 过少（〈0. 1 % )，则具有式1和/或式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物在极片表面形成 的钝化膜过薄，不能有效地阻止电解液与极片之间的副反应，从而不能有效地改善锂离子 二次电池的高温存储性能、常温循环性能和高温循环性能。 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，所述锂盐可选自 LiN (CaF2a+1S02) (CbF2b+1S02)、LiPF6、LiBF 4、LiB0B、LiAsF6、Li (CF3SO2)2NaiCF3SO3 以及 LiClO4 中的至少一种，其中，a、b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，所述锂盐的浓度可为 0. 5M ~2M。 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。所述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；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，所述添加剂包括具有式1和/或式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物；在式1中，m、n、p分别为1～4的整数；在式2中，x、y分别为1～4的整数；所述具有式1和/或式2结构的含醚键的二异氰酸酯化合物在锂离子二次电池的电解液中的质量百分含量为0.1％～2.5％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：褚春波，叶士特，付成华，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35