一种电解液以及含有该电解液的锂离子电池制造技术

本申请涉及锂离子电池技术领域，具体讲，涉及一种电解液以及含有该电解液的锂离子电池。有机溶剂中含有直链或支链羧酸酯；添加剂中含有二聚酯类化合物和环状硫酸酯类化合物，二聚酯类化合物包括碳酸酯二聚物、羧酸酯二聚物和磺内酯二聚物。本申请采用低凝固点、低粘度、高介电常数的直链或支链羧酸酯作为溶剂，用于提高锂离子电池大倍率充电性能。电解液中添加的环状硫酸内酯可提高电池的循环性能和充电性能，电解液中添加的二聚酯类化合物可抑制直链或支链羧酸酯在高电压下在正极持续反生氧化反应，有效改善电池因环状硫酸酯带来的高温存储性能恶化。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及锂离子电池
，具体讲，涉及一种电解液以及含有该电解液的锂离子电池。
技术介绍
飞速发展的信息时代中，手机、笔记本、相机等电子产品的需求逐年增加，另外，锂离子电池在电动汽车、混合动力汽车、储能设备等领域的应用也已活跃发展起来。锂离子电池作为电子产品的工作电源，具有能量密度高、无记忆效应、工作电压高等特点，正逐步取代传统的Ni-Cd、MH-Ni电池。锂离子电池能量密度较以前有了很大提升，但是仍无法满足用户长时间使用手机等电子产品的需求，厂商加大充电倍率来提升电池的充电速度来提升用户体验，但也带来其它问题，大倍率充电过程电芯的温升达几十摄氏度造成设备过热。又如在我国东北地区，冬天室内环境温度在10℃以下，锂离子电池在此低温下大倍率充电容易析锂，导致锂离子电池燃烧或爆炸引起火灾等安全问题。为了使锂离子电池能够在常温和低温环境下大倍率充电，需使用低熔点，低粘度的电解液。线状羧酸酯具有低熔点低粘度的特点，能有效地改善锂离子电池在常温和低温环境下大倍率充电特性，能够有效降低电池直流内阻从而降低充电过程的温升，但是线状羧酸酯与锂离子电池负极有不可避免的化学反应，严重恶化锂离子电池的循环性能；而且线状羧酸酯氧化电位比线状碳酸酯低，特别是在高电压下，线状羧酸酯在正极的电化学反应加剧。鉴于此，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一种含有该电解液的锂离子电池。为了完成本申请的专利技术目的，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，所述有机溶剂中含有直链或支链羧酸酯；所述添加剂中含有添加剂A和添加剂B，所述添加剂A选自二聚酯类化合物中的至少一种，所述二聚酯类化合物包括碳酸酯二聚物、羧酸酯二聚物和磺内酯二聚物；所述添加剂B选自环状硫酸酯类化合物中的至少一种。优选的，所述碳酸酯二聚物的结构式如式Ⅰ所示，所述羧酸酯二聚物的结构式如式Ⅱ所示，所述磺内酯二聚物的结构式如式Ⅲ所示：在式Ⅰ中，R11、R13各自独立的分别选自取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C2～12烯基、取代或未取代的C2～12炔基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C5～22芳杂基；取代基选自卤素、C6～26芳基、C3～8环烷基；R12选自取代或未取代的C1～12亚烷基、取代或未取代的C6～26亚芳基、由至少一个醚键和至少一个取代或未取代的C1～12亚烷基组成的基团，取代基选自卤素；在式Ⅱ中，R21、R23各自独立的分别选自取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C2～12烯基、取代或未取代的C2～12炔基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C5～22芳杂基；取代基选自卤素、C6～26芳基、C3～8环烷基；R22选自取代或未取代的C1～12亚烷基、取代或未取代的C6～26亚芳基、由至少一个醚键和至少一个取代或未取代的C1～12亚烷基组成的基团、由至少一个醚键和至少一个取代或未取代的C6～26亚芳基组成的基团、由至少一个醚键和至少一个取代或未取代的C1～12亚烷基以及至少一个取代或未取代的C6～26亚芳基组成的基团，取代基选自卤素；在式Ⅲ中，R31、R33各自独立的分别选自取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C2～12烯基、取代或未取代的C2～12炔基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C5～22芳杂基；取代基选自卤素、C6～26芳基、C3～8环烷基；R32选自取代或未取代的C1～12亚烷基、取代或未取代的C6～26亚芳基、由至少一个醚键和至少一个取代或未取代的C1～12亚烷基组成的基团，取代基选自卤素。优选的，所述环状硫酸酯类化合物的结构式如式Ⅳ所示：在式Ⅳ中，R41、R42、R43、R44各自独立的分别选自氢原子、卤素、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C1～12烷氧基，取代基选自卤素；n为1～3的整数。优选的，所述直链或支链羧酸酯的结构式如式V所示：在式V中，R51、R52各自独立的分别选自取代或未取代的C1～12烷基，取代基选自卤素，优选的，R51、R52各自独立的分别选自取代或未取代的C1～7烷基。优选的，所述直链或支链羧酸酯的质量百分比含量为所述有机溶剂的10％～70％。优选的，所述有机溶剂中还含有碳酸酯，所述碳酸酯中包含至少一种环状碳酸酯，其结构式如式VI所示；在式VI中，R61选自取代或未取代的C2～3亚烷基，取代基选自卤素；优选的，所述环状碳酸酯的质量百分比含量为所述有机溶剂的10％～90％。优选的，所述添加剂B的质量百分比含量为所述电解液总重量的0.1％～7％，优选0.5％～5％。优选的，所述添加剂A的质量百分比含量为所述电解液总重量的0.001％～10％，优选0.5％～5％。优选的，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiTFSI、LiClO4、LiAsF6、LiBOB、LiDFOB、LiTFOB、LiN(SO2RF)2、LiN(SO2F)(SO2RF)中的至少一种，其中，RF为CnF2n+1的饱和全氟烷基，n为1～10的整数，优选的，所述锂盐浓度为0.5M～2M。本申请还涉及一种锂离子电池，包括含有正极活性材料的正极片、含有负极活性材料的负极片、锂电池隔膜和权利要求1～9中任一项所述的电解液。本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：本申请采用低凝固点、低粘度、高介电常数的直链或支链羧酸酯作为溶剂，有助于提高锂离子电池大倍率充电性能，并选择合适的正、负极抑制剂与直链或支链羧酸酯匹配，从而使羧酸酯应用于高电压锂离子电池成为了现实。本申请通过在电解液中添加环状硫酸酯作为添加剂，从而在正负极形成稳定的界面膜，抑制负极与电解液中的直链或支链羧酸酯发生持续反应，提高电池的循环性能。而且该界面膜具有良好的导离子能力，有利于电池获得良好的动力学性能，提高锂离子电池的充电性能。本申请的电解液中同时加入添加剂碳酸酯二聚物、羧酸酯二聚物或磺酸酯二聚物，可以有效在正极成膜，一方面抑制直链或支链羧酸酯在高电压下在正极持续反生氧化反应；另一方面，有效改善电池因环状硫酸酯带来的高温存储性能恶化。所以将三者结合使用，在保证锂离子电池较优的大倍率充电性能的同时，高温存储和循环性能也有所改善。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一种电解液，具有优良常温和低温环境下大倍率充电性能、高温存储性能和循环性能。本申请的电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，有机溶剂中含有直链或支链羧酸酯；添加剂中含有添加剂A和添加剂B，添加剂A选自二聚酯类化合物中的至少一种，二聚酯类化合物包括碳酸酯二聚物、羧酸酯二聚物和磺内酯二聚物；添加剂B选自环状硫酸酯类化合物中的至少一种。本申请中的直链或支链羧酸酯是指由直链或支链的一元羧酸和直链或支链的一元醇经酯化反应得到的羧酸酯。作为本申请电解液的一种改进，碳酸酯二聚物的结构式如式Ⅰ所示，在式Ⅰ中，R11、R13各自独立的分别选自取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C2～12烯基、取代或未取代的C2～12炔基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C5～22芳杂基；取代基选自卤素、C6～26芳基、C3～8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，所述有机溶剂中含有直链或支链羧酸酯；所述添加剂中含有添加剂A和添加剂B，所述添加剂A选自二聚酯类化合物中的至少一种，所述二聚酯类化合物包括碳酸酯二聚物、羧酸酯二聚物和磺内酯二聚物；所述添加剂B选自环状硫酸酯类化合物中的至少一种。

【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，所述有机溶剂中含有直链或支链羧酸酯；所述添加剂中含有添加剂A和添加剂B，所述添加剂A选自二聚酯类化合物中的至少一种，所述二聚酯类化合物包括碳酸酯二聚物、羧酸酯二聚物和磺内酯二聚物；所述添加剂B选自环状硫酸酯类化合物中的至少一种。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述碳酸酯二聚物的结构式如式Ⅰ所示，所述羧酸酯二聚物的结构式如式Ⅱ所示，所述磺内酯二聚物的结构式如式Ⅲ所示：在式Ⅰ中，R11、R13各自独立的分别选自取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C2～12烯基、取代或未取代的C2～12炔基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C5～22芳杂基；取代基选自卤素、C6～26芳基、C3～8环烷基；R12选自取代或未取代的C1～12亚烷基、取代或未取代的C6～26亚芳基、由至少一个醚键和至少一个取代或未取代的C1～12亚烷基组成的基团，取代基选自卤素；在式Ⅱ中，R21、R23各自独立的分别选自取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C2～12烯基、取代或未取代的C2～12炔基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C5～22芳杂基；取代基选自卤素、C6～26芳基、C3～8环烷基；R22选自取代或未取代的C1～12亚烷基、取代或未取代的C6～26亚芳基、由至少一个醚键和至少一个取代或未取代的C1～12亚烷基组成的基团、由至少一个醚键和至少一个取代或未取代的C6～26亚芳基组成的基团、由至少一个醚键和至少一个取代或未取代的C1～12亚烷基以及至少一个取代或未取代的C6～26亚芳基组成的基团，取代基选自卤素；在式Ⅲ中，R31、R33各自独立的分别选自取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C2～12烯基、取代或未取代的C2～12炔基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C5～22芳杂基；取代基选自卤素、C6～26芳基、C3～8环烷基；R32选自取代或未取代的C1～12亚烷基、取代或未取代的C...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈培培，张明，付成华，周艳，唐超，
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