非水电解液及使用该非水电解液的锂离子电池制造技术

本发明专利技术属于锂离子电池领域，具体讲，涉及一种非水电解液及使用该非水电解液的锂离子电池。本发明专利技术的非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，非水有机溶剂含有至少一种环内酯化合物，添加剂包含至少一种负极成膜添加剂和至少一种正极钝化保护剂；正极钝化保护剂选自3,4-乙烯二氧噻吩、膦酸环酐化合物、腈化合物中的至少一种。本发明专利技术非水电解液中的负极成膜添加剂的还原电位高于环内酯化合物且能够形成稳定负极钝化膜，正极钝化保护剂可以抑制环内酯化合物在正极的氧化分解；从而不仅能够提高锂离子电池的过充性能，且不影响电池的循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池领域，具体讲，涉及一种非水电解液及使用该非水电解液 的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池因具有比能量高、循环寿命长、自放电小等优点，被广泛应用于消费类 电子产品以及储能与动力电池中。随着锂离子电池的广泛应用，其使用环境也早已趋于多 种多样，对电池的安全性能要求越来越高。例如，为了保证电子产品的充电安全，要求电芯 拥有更高防过充性能。研究表明，环内酯化合物由于其低于常规碳酸酯的氧化电位以及氧化反应在正极 表面形成绝缘层隔断电流，从而明显改善电池的过充性能，但是由于其过高的还原电位影 响EC、FEC等形成阻抗很大的、不稳定的负极钝化膜(SEI)，影响电池的循环性能（Journal ofpowersources,2008，183,755-760)。并且环内酯化合物的氧化电位也低于常规碳酸 酯，循环过程中会在正极氧化，产物会增大电池的阻抗，影响电池的循环性能。要改善含环 内酯化合物电解液的循环性能，需要寻找合适的负极成膜添加剂和正极钝化保护剂。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一专利技术目的在于提供一种电解液能够明显改善电池的过充性能，且不 影响电池的循环性能。本专利技术的第二专利技术目的在于提供一种使用本专利技术的非水电解液的锂离子电池。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术涉及一种非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，非水有机溶剂含 有至少一种环内酯化合物，添加剂包含至少一种负极成膜添加剂和至少一种正极钝化保护 剂;正极钝化保护剂选自3,4_乙烯二氧噻吩、如式I所示的膦酸环酐化合物、如式Π所所示 的腈化合物中的至少一种： 其中，在式I中，Rn、R12、R13各自独立地选自烷基、取代或未取代的苯基;在式Π中，Rl4，Rl5和Rl6独立地选自Ci-5亚烷基、取代或未取代的亚苯基;取代基为&-3烷基。优选的，所述式I化合物选自三苯基膦酸环酐、三丙基膦酸环酐、三乙基膦酸环酐、 三甲基膦酸环酐中的至少一种。 优选的，所述式π化合物选自式Πa、式Πb、式Πc中的至少一种：优选的，所述负极成膜添加剂选自碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙酯、丁二酸酐、 马来酸酐、四氟硼酸锂(LiBF4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDF0B)、l，3-丙 烷磺酸内酯、硫酸亚乙酯中的至少一种。优选的，所述环内酯化合物选自式ΙΠ、式IV的至少一种：其中，在式ΙΠ中，η为1~3的整数，Ri~R6各自独立地选自氢原子、lif原子、取代或未 取代的α~1()烷基，取代基选自？、(：13^优选的，所述式111化合物选自丫-丁内酯、3-丁内酯、 ε_己内酯、式Ha、式mb、式Me中的至少一种：优选的，所述正极钝化保护剂在非水电解液中的质量分数为0.1%~10%，优选为 0.5% ~5%〇 优选的，所述负极成膜添加剂在非水电解液中的质量分数为0.1%~20%，优选为 0.5% ~8%〇 优选的，所述溶剂还包含碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸 二丙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、N-甲 基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、乙腈、环丁砜、二甲基亚砜、亚硫酸亚乙酯、亚硫 酸亚丙酯、甲硫醚、亚硫酸二乙酯、亚硫酸二甲酯中的一种或多种。本专利技术还涉及一种锂离子电池，包括电解液、正极片、负极片、隔离膜和包装箱，所 述电解液为本专利技术的非水电解液。【具体实施方式】本专利技术提供了一种非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，非水有机溶剂 含有至少一种环内酯化合物，添加剂包含至少一种还原电位比所述环内酯化合物高的负极 成膜添加剂和至少一种正极钝化保护剂。本专利技术的非水电解液克服了环内酯化合物由于还原电位过高从而会影响EC、FEC等形成阻抗很大的、不稳定的负极钝化膜(SEI)。首先，需要使用还原电位高于EC的且能够 形成稳定SEI的成膜添加剂;其次，需要使用能够钝化正极氧化活性的正极钝化保护剂，抑 制环内酯化合物在正极的氧化分解，从而改善了含有环内酯化合物电解液的循环性能。 作为本专利技术非水电解液的一种改进，添加剂包含至少一种正极钝化保护剂，具体 选自3，4-乙烯二氧噻吩、具有式I结构的膦酸环酐的化合物、具有式Π结构的腈化合物中的 至少一种： 其中，在式I中，Rn、R12、R13各自独立地选自C^e烷基、取代或未取代的苯基； 在式Π中，RmRis和Ri6独立地选自Ch亚烷基、取代或未取代的亚苯基；取代基为 Cl-3每基〇上述烷基或亚烷基的碳原子数的优选上限值依次为5、4、3;例如，烷基的优选碳原 子数为1~5,并最优选1~3。烷基可为链烷基或环烷基:链烷基包含直链烷基和带有支链的 烷基;环烷基为含有脂环结构的饱和烷基。 作为烷基的实例，具体可以举出：甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异 丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、新戊基、环戊基、2,2_二甲基丙基、 1-乙基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、正己基、异己基、2-己基、3-己基、环己基、2-甲基戊 基、3-甲基戊基、1，1，2_三甲基丙基、3,3_二甲基丁基。 作为亚烷基的实例，具体可以举出：亚甲基、亚乙基、亚正丙基、亚异丙基、亚环丙 基、亚正丁基、异亚丁基、亚仲丁基、亚叔丁基、亚环丁基、亚正戊基、亚异戊基、亚异叔戊基、 亚异新戊基、亚异环戊基、2,2_二甲基亚丙基、1-乙基异丙基、1-甲基异丁基、2-甲基异丁 基。 亚苯基可为1，2-亚苯基、1，3-亚苯基或1，4-亚苯基，并优选1，4-亚苯基。作为本专利技术非水电解液的一种改进，式Π化合物选自式Ila、式Ilb、式lie中的至 少一种：作为本专利技术非水电解液的一种改进，正极钝化保护剂优选为三丙基膦酸环酐、3， 4-乙烯二氧噻吩、式Πa所示的化合物中的至少一种。作为本专利技术非水电解液的一种改进，正极钝化保护剂在非水电解液中的质量分数 为0.1 %~10%。这是因为当正极钝化保护剂的含量低于0.05%时，不能完全钝化正极表 面，从而不能有效阻止电解液与电极之间的电子转移所引起的副反应;而当正极钝化保护 剂含量大于10 %时，会在正极表面形成较厚的钝化膜，导致锂离子迀移阻力增大，不利于循 环过程中电池的正极界面稳定性。进一步优选地，所述正极钝化保护剂在非水电解液中的 质量分数为0.5%~5%。作为本专利技术非水电解液的一种改进，三丙基膦酸环酐作为正极钝化保护剂时在非 水电解液中的质量分数为0.05%~3%，进一步优选地，三丙基膦酸环酐在非水电解液中的 质量分数为0.1 %~2 %。作为本专利技术非水电解液的一种改进，3,4_乙烯二氧噻吩作为正极钝化保护剂时在 非水电解液中的质量分数为〇. 05%~3%，进一步优选地，3，4-乙烯二氧噻吩在非水电解液 中的质量分数为〇. 1 %~〇. 5%。 作为本专利技术非水电解液的一种改进，式Π所示的化合物作为正极钝化保护剂时在 非水电解液中的质量分数为〇. 05%~3%，进一步优选地，式Π所示的化合物在非水电解液 中的质量分数为〇. 1 %~2%。 作为本专利技术非水电解液的一种改进，所述添加剂包含至少一种还原电位比所述环 内酯化合物高的负极成膜添加剂，具体选自碳酸亚乙烯酯(VC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述非水有机溶剂含有至少一种环内酯化合物，所述添加剂包含至少一种负极成膜添加剂和至少一种正极钝化保护剂；所述正极钝化保护剂选自3,4‑乙烯二氧噻吩、如式Ⅰ所示的膦酸环酐化合物、如式Ⅱ所所示的腈化合物中的至少一种：其中，在式Ⅰ中，R11、R12、R13各自独立地选自C1～6烷基、取代或未取代的苯基；在式Ⅱ中，R14，R15和R16独立地选自C1‑5亚烷基、取代或未取代的亚苯基；取代基为C1‑3烷基。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龙兵，张昌明，陈培培，李永坤，
申请(专利权)人：东莞新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44