一种非水电解液及使用该非水电解液的锂离子电池制造技术

本申请涉及锂离子电池领域，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。本申请的非水电解液包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，添加剂含有甲烷二磺酸亚甲酯化合物和烷氧基酯类化合物。烷氧基酯类化合物和甲烷二磺酸亚甲酯化合物的协同作用，在正负极表面均形成稳定的钝化膜，从而可显著改善电池的高温存储性能和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种非水电解液及使用该非水电解液的锂离子电池
本申请涉及锂离子电池领域，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，对电池的放电倍率、电池寿命及高温条件下膨胀性能要求越来越高。例如，电池需要在高温长时间存放及电池在大倍率快速放电的情况下提高电池的寿命等。锂离子电池的放电倍率、寿命及高温存储性能受到诸多因素的影响，其中，电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对其有重大影响。通过电解液能够改善电池的动力学性能，减小大倍率极化，循环及高温存储过程中正负极界面稳定性从而达到改善放电倍率、寿命、高温存储的目的。
技术实现思路
本申请的首要专利技术目的在于提出一种非水电解液，从而显著提供锂离子电池放电倍率、改善锂离子电池循环性能和高温存储性能。本申请的第二专利技术目的在于提出含有该非水电解液的锂离子电池。为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：本申请涉及一种非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂含有甲烷二磺酸亚甲酯化合物和烷氧基酯类化合物。优选的，所述烷氧基酯类化合物的结构式如式Ⅰ所示：其中，R1、R4各自独立的分别选自取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C6～26芳基；R2、R3各自独立的分别选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C1～6烯烃基，且R2、R3中至少有一个取代基选自取代或未取代的C1～6烷基；取代基选自卤素，所述卤素选自F或Cl。优选的，R1、R4各自独立的分别选自取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的苯基；R2、R3各自独立的分别选自卤素原子、取代或未取代的C1～6烷基，且R2、R3中至少有一个取代基选自取代或未取代的C1～6烷基。优选的，所述烷氧基酯化合物选自以下化合物中的至少一种：优选的，所述甲烷二磺酸亚甲酯化合物的结构式如式Ⅱ所示：优选的，所述甲烷二磺酸亚甲酯化合物在非水电解液中的质量百分比含量为0.05％～3％，优选为0.1％～2％。优选的，所述烷氧基酯类化合物在非水电解液中的质量百分比含量为0.01％～10％，优选为0.1％～5％。优选的，所述非水有机溶剂选自碳原子数为1～8、且含有至少一个酯基的化合物；优选的，所述非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、1,4-丁内酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸乙酯中的至少一种。优选的，所述锂盐任选自有机锂盐或无机锂盐中的至少一种；优选的，所述锂盐选自六氟磷酸锂LiPF6、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的至少一种。本申请还涉及一种锂离子电池，其包括电解液、正极片、负极片、隔离膜和包装箔；所述正极片包括正极集流体及涂布在正极集流体上的正极膜片，负极片包括负极集流体及涂布在负极集流体上的负极膜片；所述电解液为本申请的非水电解液。本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：研究表明烷氧基酯类化合物还原电位大致为2.0Vvs.Li/Li+，可以在电芯负极表面形成致密的固体电解质相界面膜(SEI)，有效减少溶剂在负极的分解，对电池的循环性能非常有益；这是因为烷氧基与锂形成的烷氧基锂类化合物覆盖在负极表面相对与烷基锂更难被溶剂溶解，SEI更加稳定。甲烷二磺酸亚甲酯化合物易在正极表面形成较稳定的烷氧基锂或烷基磺酸锂化合物，形成有效的界面膜(CEI)，其形成的钝化膜阻抗较小，同时能有效阻止正极材料与电解液在正极表面发生副反应，并且能够有效的减少循环过程中正极界面阻抗的增加。烷氧基酯类化合物和甲烷二磺酸亚甲酯化合物组合使用后，经过它们的协同作用，在正负极表面形成的钝化膜均较稳定，并且正极钝化膜可防止正极材料的如Mn、Co的溶出阻止O释放，从而阻止O与电解液发生氧化产气使电池膨胀；负极钝化膜中嵌入许多含F成分，有利于增加SEI膜的离子电导率，使锂离子的移动变得更加顺畅，提高库伦效率并且电池在循环过程中膜阻抗增加也较小，电池容量衰减小。同时因为有效及稳定的SEI及CEI存在而显著改善电池的高温存储性能和循环性能。下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。具体实施方式本申请提供了一种能够显著提供锂离子电池放电倍率，改善锂离子电池循环性能和高温存储性能的非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，添加剂含有甲烷二磺酸亚甲酯化合物和至少一种烷氧基酯类化合物。作为本申请非水电解液的一种改进，烷氧基酯类化合物的结构式如式Ⅰ所示：其中，R1、R4各自独立的分别选自取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C6～26芳基；R2、R3各自独立的分别选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C1～6烯烃基，且R2、R3中至少有一个取代基选自取代或未取代的C1～6烷基；取代基选自卤素，所述卤素选自F或Cl。在本申请中：碳原子数为1～6的烷基，烷基可为链状烷基，也可为环烷基，位于环烷基的环上的氢可被烷基取代，所述烷基中碳原子数优选的下限值为2，3，优选的上限值为4，5，6。优选地，选择碳原子数为1～6的链状烷基，更进一步优选地，选择碳原子数为1～4的链状烷基。作为烷基的实例，具体可以举出：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基。碳原子数为2～6的烯基可为环状烯基，也可为链状烯基。另外，烯基中双键的个数优选为1个。所述烯基中碳原子数优选的下限值为3，4，优选的上限值为3，4，5，6。优选地，选择碳原子数为2～5的烯基。作为烯基的实例，具体可以举出：乙烯基、烯丙基、异丙烯基、烯丁基、烯戊基。对炔基的具体选择与烯基相同。作为卤代烷基的实例，具体可以举出：三氟甲基(-CF3)、2-氟乙基、五氟乙基、2,2,2-三氟乙基、五氟乙基、3-氟正丙基、2-氟异丙基、3,3,3-三氟正丙基、2,2,3,3,3-五氟正丙基、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基、4-氟正丁基、3-氟仲丁基、5-氟正戊基、4-氟异戊基；在上述具体的实例中，F可被Cl和/或Br取代。作为本申请非水电解液的一种改进，作为本申请非水电解液的一种改进，R1、R4各自独立的分别选自取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的苯基；R2、R3各自独立的分别选自卤素原子、取代或未取代的C1～6烷基，且R2、R3中至少有一个取代基选自取代或未取代的C1～6烷基。作为本申请非水电解液的一种改进，R1、R4各自独立的分别选自取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的苯基；R2、R3各自独立的分别选自卤素原子、取代C1～6烷基，且R2、R3中至少有一个取代基选自取代的C1～6烷基。作为本申请非水电解液的一种改进，R1、R4各自独立的分别选自取代或未取代的C1～3烷基、取代或未取代的苯基；R2、R3各自独立的分别选自卤素原子、取代的C1～3烷基，且R2、R3中至少有一个取代基选自取代的C1～3烷基。作为本申请非水电解液的一种改进，烷氧基酯本文档来自技高网...

【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：所述添加剂含有甲烷二磺酸亚甲酯化合物和烷氧基酯类化合物。

【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂含有甲烷二磺酸亚甲酯和烷氧基酯类化合物，所述烷氧基酯类化合物的结构式如式Ⅰ所示：其中，R1、R4各自独立的分别选自取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C6～26芳基；R2、R3各自独立的分别选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C1～6烯烃基，且R2、R3中至少有一个取代基选自卤素取代的C1～6烷基；取代基选自卤素，所述卤素选自F或Cl；所述甲烷二磺酸亚甲酯在非水电解液中的质量百分比含量为0.05％～3％，所述烷氧基酯类化合物在非水电解液中的质量百分比含量为0.01％～10％。2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，R1、R4各自独立的分别选自取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的苯基；R2、R3各自独立的分别选自卤素原子、取代或未取代的C1～6烷基，且R2、R3中至少有一个取代基选自卤素取代的C1～6烷基。3.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述烷氧基酯类化合物选自以下化合物中的至少一种：4.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述甲烷二磺酸亚甲酯在非水电解液中的质量百分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昌明，付成华，
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