一种电解液以及包括该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，涉及一种电解液及其锂离子电池。本申请的电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，添加剂包括硅氧二腈类化合物和负极成膜添加剂。本申请的组合添加剂可在正负极表面形成稳定的钝化膜，可避免电解液成分被氧化，同时还可以有效清除电解液中产生的质子酸和路易斯酸，显著提升锂离子电池在高压和高温工作条件下的循环和存储稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种电解液以及包括该电解液的锂离子电池
本申请涉及锂离子电池领域，具体讲，涉及一种电解液以及包括该电解液的锂离子电池
技术介绍
随着全球气候、环境、能源问题的威胁日趋严重，相对传统的镍氢、镍镉和铅酸电池，使用非水电解液的锂离子电池由于具有更高的比能量密度、更好的循环性能、更宽的工作温度和更适应的环境兼容性，近年来出现了爆发式的增长，特别是在高精尖的消费电子领域和对能量密度要求很高的电动运输工具领域内更是占据了应用的主导地位。尽管使用非水电解液的锂离子电池在各种市场中已得到了广泛应用，但是它们在高压(>4.2V)和高温(>35℃)工作条件下的循环和存储稳定性仍然不是很令人满意。在高压下，锂离子电池正极材料中的各种过渡金属元素处于较高的氧化态，一方面极易氧化正极侧的电解液成份而产生多种气体物质，进而导致电池胀气；另一方面，高价氧化态的过渡金属由于具有较小的离子半径，极易从正极本体相中溶出，经电解液相迁移到负极侧而破坏负极表面的固体电解质界面保护膜(俗称SEI膜)，进而导致电池容量急剧衰减。在高温下，锂离子电池非水电解液中的含氟锂盐，特别是常用的LiPF6，很容易分解产生出多种质子酸(如HF)和路易斯酸(如PF5)，从而加速催化电解液成份的氧化分解和过渡金属元素的溶解迁移过程。因此，为了提升锂离子电池在高压和高温下的循环和存储稳定性，特提出本申请。
技术实现思路
本申请的首要专利技术目的在于提出一种电解液。本申请的第二专利技术目的在于提出。为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：本申请涉及一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括硅氧二腈类化合物和负极成膜添加剂，所述硅氧二腈类化合物的结构式如式Ⅰ所示：其中，R1、R2、R3、R4各自独立的分别选自氢原子、取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C2～6烯基、取代或未取代的C2～6炔基；R5、R6各自独立的分别选自氧原子，取代或未取代的C1～6亚烷基、取代或未取代的C2～6亚烯基、取代或未取代的C2～6亚炔基；取代基为卤素；n表示1～6的整数；m1、m2、m3、m4为0或1，且m1和m2不同时为1、m3和m4不同时为1。优选的，所述硅氧二腈类化合物的结构式如式ⅠA所示：其中，R1、R2、R3、R4各自独立的分别选自氢原子、取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C2～6烯基、取代或未取代的C2～6炔基；R5、R6各自独立的分别选自取代或未取代的C1～6亚烷基、取代或未取代的C2～6亚烯基、取代或未取代的C2～6亚炔基。优选的，R5、R6各自独立的分别选自取代的C1～6亚烷基、取代的C2～6亚烯基、取代的C2～6亚炔基。优选的，所述硅氧二腈类化合物的结构式如式ⅠB所示：其中，R1、R2、R3、R4各自独立的分别选自氢原子、取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C2～6烯基、取代或未取代的C2～6炔基；n表示1～6的整数。优选的，所述硅氧二腈类化合物的结构式如式ⅠC所示：其中，R1、R2、R3、R4各自独立的分别选自氢原子、取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C2～6烯基、取代或未取代的C2～6炔基；R7选自取代或未取代的C1～6亚烷基、取代或未取代的C2～6亚烯基、取代或未取代的C2～6亚炔基；n表示1～6的整数。优选的，所述硅氧二腈类化合物选自以下化合物中的至少一种：优选的，所述硅氧二腈类化合物在电解液中的质量百分比含量为0.01％～5.0％，优选0.01～3.0％。优选的，所述负极成膜添加剂选自如式Ⅱ所示化合物中的至少一种；其中，R11选自取代或未取代的C2～6亚烯基，取代或未取代的C1～6亚烷基；取代基选自卤素、C1～3烷基、C2～6烯基；优选的，R11选自C2～4亚烯基、取代的C2～4亚烷基；取代基选自卤素、C2～5烯基。优选的，所述负极成膜添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸亚乙烯酯、1,2-二氟代碳酸亚乙烯酯和碳酸乙烯亚乙酯中的至少一种。优选的，负极成膜添加剂选自氟代碳酸乙烯酯或碳酸亚乙烯酯。优选的，所述硅氧二腈类化合物在电解液中的质量百分比含量为0.01％～5.0％，优选0.01～3.0％；所述负极成膜添加剂在电解液中的质量百分比含量为0.5％～12％；优选的，所述氟代碳酸乙烯酯在电解液中的质量百分比含量为0.5％～10％，所述碳酸亚乙烯酯在电解液中的质量百分比含量为0.1％～1％。优选的，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟锑酸锂、双(草酸)硼酸锂、二氟(草酸)硼酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲磺酰)亚胺锂、二氟磷酸锂、二氟双(草酸)磷酸锂和四氟(草酸)磷酸锂中的至少一种；优选的，所述锂盐包含六氟磷酸锂；更优选的，所述锂盐的浓度为0.5～2.5mol/L，优选为0.8～1.7mol/L。本申请还涉及一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔离膜、间隔于正极片和负极片之间的隔离膜，以及电解液；所述电解液为本申请所述的电解液。本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：本申请式Ⅰ硅氧二腈类化合物中的氰基基团(-C≡N)可以与锂离子电池正极材料中的过渡金属元素产生非常强的耦合作用而在正极表面自组装形成一层吸附膜，一方面可以阻止电解液与正极材料的直接接触而避免电解液成份被氧化，另一方面可以将过渡金属元素稳定在正极材料晶格中而避免过渡金属被溶解；本申请的硅氧二腈类化合物和负极成膜添加剂氟代碳酸乙烯酯或碳酸亚乙烯酯组合使用之后，不仅可以在正负极表面形成稳定的钝化膜，可避免电解液成份被氧化，同时还可以有效清除电解液中产生的质子酸和路易斯酸，显著提升锂离子电池在高压和高温工作条件下的循环和存储稳定性。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。具体实施方式以下对本申请的内容做进一步的说明，在主旨的范围内实施各种变形，仍包含在本申请的权利要求中，实施例仅为更为清晰说明实施的方式，但不局限于实施例中的具体方式。针对现有技术的缺陷，设法阻止或减缓高价氧化态的过渡金属对电解液成份的氧化分解和在电解液中的溶解迁移过程，而在非水电解液中添加少量的特殊功能性添加剂以获得上述的效果被认为是一种简单而有效的方案。本申请涉及一种电解液，可提升锂离子电池在高压和高温下循环和存储稳定性。本申请涉及一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，添加剂包括硅氧二腈类化合物和负极成膜添加剂，硅氧二腈类化合物的结构式如式Ⅰ所示：其中，R1、R2、R3、R4各自独立的分别选自氢原子、取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C2～6烯基、取代或未取代的C2～6炔基；R5、R6各自独立的分别选自氧原子，取代或未取代的C1～6亚烷基、取代或未取代的C2～6亚烯基、取代或未取代的C2～6亚炔基；取代基为卤素；n表示1～6的整数；m1、m2、m3、m4为0或1，且m1和m2不同时为1、m3和m4不同时为1。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。作为烷基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括硅氧二腈类化合物和负极成膜添加剂；所述硅氧二腈类化合物的结构式如式Ⅰ所示：其中，R1、R2、R3、R4各自独立的分别选自氢原子、取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C2～6烯基、取代或未取代的C2～6炔基；R5、R6各自独立的分别选自氧原子，取代或未取代的C1～6亚烷基、取代或未取代的C2～6亚烯基、取代或未取代的C2～6亚炔基；取代基为卤素；n表示1～6的整数；m1、m2、m3、m4为0或1，且m1和m2不同时为1、m3和m4不同时为1。

【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括硅氧二腈类化合物和负极成膜添加剂；所述硅氧二腈类化合物的结构式如式ⅠA、IB或IC所示：其中，R1、R2、R3、R4各自独立的分别选自氢原子、取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C2～6烯基、取代或未取代的C2～6炔基；R5、R6各自独立的分别选自取代或未取代的C1～6亚烷基、取代或未取代的C2～6亚烯基、取代或未取代的C2～6亚炔基；R7选自取代或未取代的C1～6亚烷基、取代或未取代的C2～6亚烯基、取代或未取代的C2～6亚炔基；n表示1～6的整数；所述负极成膜添加剂选自如式Ⅱ所示化合物中的至少一种；其中，R11选自取代或未取代的C2～6亚烯基，取代或未取代的C1～6亚烷基；取代基选自卤素、C1～3烷基、C2～6烯基；所述硅氧二腈类化合物在电解液中的质量百分比含量为0.01％～5.0％；所述负极成膜添加剂在电解液中的质量百分比含量为0.5％～12％。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，R5、R6各自独立的分别选自取代的C1～6亚烷基、取代的C2～6亚烯基、取代的C2...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜剑，湛英杰，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