锂离子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电池及其电解液。所述锂离子电池的电解液包括锂盐以及非水有机溶剂。所述电解液还包括防过充添加剂以及辅助成膜添加剂。所述锂离子电池包括前述锂离子电池电解液。本发明专利技术的锂离子电池有效解决了防过充添加剂的加入导致锂离子电池直流电阻增加、电化学性能恶化的问题，同时锂离子电池具有好的耐过充性能。

【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电池及其电解液。
技术介绍
当锂离子电池满充后继续充电出现过充电时，锂离子电池的正负极都会处于一种“超负荷”的状态，因此会产生一系列的副反应。在正极处，电位升高极易氧化电解液中的非水有机溶剂，而由于过充电引起的非水有机溶剂氧化反应所释放的热量远远高于正常充放电情况下非水有机溶剂发生氧化反应所释放的热量；在负极处，锂离子的嵌入反应会持续进行，导致锂离子容易在负极表面发生沉积反应。这些异常反应都会使锂离子电池的性能迅速恶化，更加严重时会发生热量的大面积扩散、电池内部短路等问题，增加锂离子电池起火爆炸的可能性。为了避免过充电带来的种种问题，目前本领域内通常的做法是在锂离子电池的电解液中添加少量具有可逆和不可逆以及关闭效果的添加剂来改善锂离子电池的过充性能。尤其是具有关闭效果的添加剂，其不受可逆性添加剂扩散和浓度的限制，在锂离子电池中有着更广泛的应用。当锂离子电池发生过充电时电压迅速上升，该类具有关闭效果的添加剂发生不可逆的化学反应过程，并主要通过产生气体打开电流控制安全阀切断电流或者通过聚合增加电池阻抗降低电流来实现一种不可逆的、一次性充电切断。当电解液中加入联苯、环己基苯、叔丁基苯等具有关闭效果的苯类化合物时，其能够在电池过充电时在正电极处发生聚合，引起电池中阻抗的增加，产生大量气体顶开电流控制安全阀实现电流的切断。但是此类添加剂的添加对锂离子电池性能恶化严重，直流电阻增大，存储性能及循环性能较差，且当其加入量超过电解液的质量百分含量的2％时有性能严重恶化的风险，因此锂离子电池的安全性能和电化学性能无法兼顾。专利
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电池及其电解液，所述锂离子电池有效解决了防过充添加剂的加入导致锂离子电池直流电阻增加、电化学性能恶化的问题，同时锂离子电池具有好的耐过充性能。为了实现上述目的，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种锂离子电池的电解液，其包括锂盐以及非水有机溶剂。所述电解液还包括防过充添加剂以及辅助成膜添加剂；所述防过充添加剂的结构式如下：其中，1、2、3、4、5、6位上的H各自独立地被烷基、环烷基、F或苯基取代；所述辅助成膜添加剂的结构式如下：其中，3、5、6、7、8、1′、2′、3′、4′以及5′位上的H各自独立地被酚羟基、羟基、烷基、烷氧基、羧基、氨基、芳香基或卤素取代的上述官能团所取代。在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，其包括：正极极片，包括正极集流体和设置于正极集流体上且包含正极活性材料、导电剂以及粘结剂的正极膜片；负极极片，包括负极集流体和设置于负极集流体上且包含负极活性材料、导电剂以及粘结剂的负极膜片；隔离膜，间隔于正极极片和负极极片之间；以及电解液。其中，所述电解液为根据本专利技术第一方面所述的锂离子电池电解液。相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：在本专利技术的锂离子电池电解液中，当锂离子电池处于过充状态时，防过充添加剂的加入使得锂离子电池在过充条件下可以大量产气，以打开电流控制安全阀切断电流保证锂离子电池的过充安全性。但是当锂离子电池正常使用时，防过充添加剂会在正极聚合成膜，且成膜较致密、成膜电阻较大，使得电子导电性及离子导通性较差，恶化了锂离子电池的电化学性能。而辅助成膜添加剂的加入可以辅助正极成膜，改善成膜的结构，形成一种具有良好空间结构且电子导电性及离子导通性好的高弹态结构，有效解决防过充添加剂的加入导致锂离子电池直流电阻增加、电化学性能恶化的问题，在保证锂离子电池具有好的耐过充性能的同时使锂离子电池还具有好的电化学性能。附图说明图1示出25℃下对比例1和对比例2在不同充电状态下的直流电阻；图2示出60℃下对比例1和对比例2的存储后容量保持率；图3示出60℃下对比例1和对比例2的循环后容量保持率；图4示出25℃下对比例4-5和实施例6在不同充电状态下的直流电阻；图5示出60℃下对比例4-5和实施例6的存储后的容量保持率；图6示出60℃下对比例4-5和实施例6的循环后的容量保持率。具体实施方式下面说明根据本专利技术的锂离子电池及其电解液以及实施例、对比例及测试过程以及测试结果。首先说明根据本专利技术第一方面的锂离子电池电解液。根据本专利技术第一方面的锂离子电池电解液包括锂盐以及非水有机溶剂。所述电解液还包括防过充添加剂以及辅助成膜添加剂；所述防过充添加剂的结构式如下：其中，1、2、3、4、5、6位上的H各自独立地被烷基、环烷基、F或苯基取代；所述辅助成膜添加剂的结构式如下：其中，3、5、6、7、8、1′、2′、3′、4′以及5′位上的H各自独立地被酚羟基、羟基、烷基、烷氧基、羧基、氨基、芳香基或卤素取代的上述官能团所取代。在根据本专利技术第一方面所述的锂离子电池电解液中，当锂离子电池处于过充状态时，防过充添加剂的加入使得锂离子电池在过充条件下可以大量产气，以打开电流控制安全阀切断电流保证锂离子电池的过充安全性。但是当锂离子电池正常使用时，防过充添加剂会在正极聚合成膜，且成膜较致密、成膜电阻较大，使得电子导电性及离子导通性较差，恶化了锂离子电池的电化学性能。而辅助成膜添加剂的加入可以辅助正极成膜，改善成膜的结构，形成一种具有良好空间结构且电子导电性及离子导通性好的高弹态结构，有效解决防过充添加剂的加入导致锂离子电池直流电阻增加、电化学性能恶化的问题，在保证锂离子电池具有好的耐过充性能的同时使锂离子电池还具有好的电化学性能。在根据本专利技术第一方面所述的锂离子电池电解液中，所述防过充添加剂可选自联苯、环己基苯、间三联苯、五氟苯、叔丁基苯、叔戊基苯以及2-氟联苯中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的锂离子电池电解液中，所述防过充添加剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量可为0.5％～8％。防过充添加剂的含量小于0.5％，产气量太少不足以打开电流控制安全阀切断电流，进而无法保证锂离子电池的过充安全性；防过充添加剂的含量大于8％，产气太多，无法保证锂离子电池正常使用时具有好的电化学性能。在根据本专利技术第一方面所述的锂离子电池电解液中，所述辅助成膜添加剂可为槲皮素，结构式如下：在根据本专利技术第一方面所述的锂离子电池电解液中，所述辅助成膜添加剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量可为0.002％～0.1％。辅助成膜添加剂的含量小于0.002％，则其自由基吸收势必较弱，不足以弥补防过充添加剂的加入导致的锂离子电池性能恶化问题；辅助成膜添加剂的含量大于0.1％，由于其分子量较大，在电解液中的溶解度较小，加入量过多其在电解液中不能完全溶解。在根据本专利技术第一方面所述的锂离子电池电解液中，所述非水有机溶剂可选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯以及碳酸甲乙酯中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的锂离子电池电解液中，所述锂盐可选自LiTFSI、LiFSI、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)、LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiAsF6、LiCF3SO3以及LiClO4中的一种或几种，其中x、y为自然数。在根据本专利技术第一方面所述的锂离子电池电解液中，锂盐的浓度可为0.8mol/L～1.5mol/L。其次说明根据本专利技术第二方面的锂离子电池。根据本专利技术第二方面的锂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池电解液，包括：锂盐；以及非水有机溶剂；其特征在于，所述电解液还包括防过充添加剂以及辅助成膜添加剂；所述防过充添加剂的结构式如下：其中，1、2、3、4、5、6位上的H各自独立地被烷基、环烷基、F或苯基取代；所述辅助成膜添加剂的结构式如下：其中，3、5、6、7、8、1′、2′、3′、4′以及5′位上的H各自独立地被酚羟基、羟基、烷基、烷氧基、羧基、氨基、芳香基或卤素取代的上述官能团所取代。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，包括：锂盐；以及非水有机溶剂；其特征在于，所述电解液还包括防过充添加剂以及辅助成膜添加剂；所述防过充添加剂的结构式如下：其中，1、2、3、4、5、6位上的H各自独立地被烷基、环烷基、F或苯基取代；所述辅助成膜添加剂的结构式如下：其中，3、5、6、7、8、1′、2′、3′、4′以及5′位上的H各自独立地被酚羟基、羟基、烷基、烷氧基、羧基、氨基、芳香基或卤素取代的上述官能团所取代。2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述防过充添加剂选自联苯、环己基苯、间三联苯、五氟苯、叔丁基苯、叔戊基苯以及2-氟联苯中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述防过充添加剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为0.5％～8％。4.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述辅助成膜添加剂为槲皮素，结构式如下：5.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述辅助成膜添加剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为0.002％～0.1％。6.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯以及碳酸甲乙酯中的一种或几种。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉君，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35