一种非水电解液和使用该电解液的锂二次电池制造技术

本发明专利技术属于锂离子电池材料领域，公开了一种非水电解液和使用该电解液的锂二次电池。所述非水电解液由非水有机溶剂、锂盐和添加剂构成，所述添加剂包括吡啶硼酸频哪醇酯类化合物和苯硼酸频哪醇酯类化合物中的至少一种。本发明专利技术首次将吡啶硼酸频哪醇酯类化合物和苯硼酸频哪醇酯类化合物应用于锂二次电池电解液，丰富了电解液添加剂的种类和选择范围；所得电解液能明显提高锂二次电池的循环、倍率和高低温各项性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池材料领域，具体涉及一种非水电解液和使用该电解液的锂二次电池。
技术介绍
锂二次电池由于具有能量密度高、输出电压高、循环寿命长、环境污染小等优点，在电子产品、电动汽车、航空航天、储能等领域有着极其重要的应用。然而，近年来，锂二次电池对能量密度、循环性能、高低温性能、倍率性能等提出了更高的要求。电解液作为锂二次电池的重要组成部分，号称锂二次电池的“血液”，是影响锂二次电池性能的重要因素，而电解液的添加剂又是其中极为关键的组分。一种或多种优良的电解液添加剂在锂二次电池中发生正面的电化学作用，可以改善电池的动力学特性，从而对电池的综合性能具有明显的提升。如申请号为201610200202.X，专利技术名称为“一种非水电解液及使用该非水电解液的锂二次电池”的中国专利，其公开了一种非水电解液，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类化合物，可以在正负极表面形成稳定的钝化膜，改善锂二次电池的高温存储和循环性能。申请号为201610208000.X，专利技术名称为“一种电解液以及包括该电解液的锂二次电池”的中国专利，其公开了一种电解液，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，其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，提升锂二次电池在高压和高温工作条件下的循环稳定性。然而，磺酸盐类和腈类是锂二次电池电解液众所周知的添加剂，它们大都存在或多或少的缺陷。如应用最广泛的1,3-磺酸丙内酯，已被欧盟列为限制使用的物质；如上述专利的甲烷二磺酸亚甲酯，虽然其能提高电池的高低温性能，但其本身稳定性极差，使电解液保质期明显缩短；如丁二腈、己二腈、己烷三腈等一系列腈类物质，其形成的钝化膜阻抗较大，不利于电池的倍率放电和低温放电。
技术实现思路
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种非水电解液。本专利技术的另一目的在于提供一种使用上述电解液的锂二次电池。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种非水电解液，所述非水电解液由非水有机溶剂、锂盐和添加剂构成，所述添加剂包括吡啶硼酸频哪醇酯类化合物和苯硼酸频哪醇酯类化合物中的至少一种。优选地，所述吡啶硼酸频哪醇酯类化合物包括2-吡啶硼酸频哪醇酯、3-吡啶硼酸频哪醇酯、4-吡啶硼酸频哪醇酯、2-甲基吡啶-3-硼酸频哪醇酯、2-氟吡啶-5-硼酸频哪醇酯、3-氟吡啶-4-硼酸频哪醇酯、2-甲氧基-5-吡啶硼酸频哪醇酯、6-甲氧基吡啶-3-硼酸频哪醇酯、2-氟-6-甲基吡啶-3-硼酸频哪醇酯或2-氰基吡啶-4-硼酸频哪醇酯。优选地，所述苯硼酸频哪醇酯类化合物包括苯硼酸频哪醇酯、3-(三氟甲基)苯硼酸频哪醇酯、4-氰甲基苯硼酸频哪醇酯、4-(甲磺酰基)苯硼酸频哪醇酯、4-(2-吡啶基)苯硼酸频哪醇酯或4-(3-吡啶基)苯硼酸频哪醇酯。所述添加剂中吡啶硼酸频哪醇酯类化合物或苯硼酸频哪醇酯类化合物在非水电解液中的质量百分含量优选为0.1％～10％，更优选为0.3％～5％。所述的非水有机溶剂为碳酸酯、羧酸酯、醚、氟代碳酸酯、氟代羧酸酯、氟代醚中的一种或几种。所述的锂盐为六氟磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸磷酸锂、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂、高氯酸锂中的一种或几种。一种锂二次电池，该锂二次电池所使用的电解液为本专利技术所述的非水电解液。本专利技术具有如下优点及有益效果：(1)本专利技术首次将吡啶硼酸频哪醇酯类化合物和苯硼酸频哪醇酯类化合物应用于锂二次电池电解液，丰富了电解液添加剂的种类和选择范围；(2)本专利技术所使用的吡啶硼酸频哪醇酯类化合物和苯硼酸频哪醇酯类化合物添加剂在锂二次电池正负极表面能形成稳定的钝化膜，该钝化膜能有效抑制电解液与正负极材料的直接接触，并具有良好的锂离子迁移动力学特性，从而能明显提高锂二次电池的循环、倍率和高低温各项性能。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。对比例1将溶剂碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯按质量比1:1:1混合，按电解液总质量计算在混合溶剂中添加12.5％的六氟磷酸锂，得本对比例的电解液；将所得电解液注入包含正极极片、隔膜和负极极片的未注液电芯中，制作成锂二次电池，得本对比例的电池。对比例2将溶剂碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/乙酸丙酯按质量比1:2:1混合，按电解液总质量计算在混合溶剂中添加1％的碳酸亚乙烯酯、12％的六氟磷酸锂和1％的双(氟磺酰)亚胺锂，得本对比例的电解液；将所得电解液注入与对比例1相同的电芯中，制作成锂二次电池，得本对比例的电池。实施例1在对比例1的电解液基础上添加占电解液总质量0.1％的2-吡啶硼酸频哪醇酯，得本实施例的电解液；将所得电解液注入与对比例1相同的电芯中，制作成锂二次电池，得本实施例的电池。实施例2在对比例1的电解液基础上添加占电解液总质量10％的3-吡啶硼酸频哪醇酯，得本实施例的电解液；将所得电解液注入与对比例1相同的电芯中，制作成锂二次电池，得本实施例的电池。实施例3在对比例1的电解液基础上添加占电解液总质量0.3％的4-吡啶硼酸频哪醇酯，得本实施例的电解液；将所得电解液注入与对比例1相同的电芯中，制作成锂二次电池，得本实施例的电池。实施例4在对比例1的电解液基础上添加占电解液总质量5％的2-甲基吡啶-3-硼酸频哪醇酯，得本实施例的电解液；将所得电解液注入与对比例1相同的电芯中，制作成锂二次电池，得本实施例的电池。实施例5在对比例1的电解液基础上添加占电解液总质量2％的2-氟吡啶-5-硼酸频哪醇酯，得本实施例的电解液；将所得电解液注入与对比例1相同的电芯中，制作成锂二次电池，得本实施例的电池。实施例6在对比例1的电解液基础上添加占电解液总质量1％的4-吡啶硼酸频哪醇酯和1％的3-氟吡啶-4-硼酸频哪醇酯，得本实施例的电解液；将所得电解液注入与对比例1相同的电芯中，制作成锂二次电池，得本实施例的电池。实施例7在对比例1的电解液基础上添加占电解液总质量0.5％的3-吡啶硼酸频哪醇酯、0.5％的2-甲氧基-5-吡啶硼酸频哪醇酯和1％的6-甲氧基吡啶-3-硼酸频哪醇酯，得本实施例的电解液；将所得电解液注入与对比例1相同的电芯中，制作成锂二次电池，得本实施例的电池。实施例8在对比例2的电解液基础上添加占电解液总质量0.5％的2-氟-6-甲基吡啶-3-硼酸频哪醇酯，得本实施例的电解液；将所得电解液注入与对比例1相同的电芯中，制作成锂二次电池，得实施例8的电池。实施例9在对比例2的电解液基础上添加占电解液总质量7％的2-氰基吡啶-4-硼酸频哪醇酯，得本实施例的电解液；将所得电解液注入与对比例1相同的电芯中，制作成锂二次电池，得本实施例的电池。实施例10在对比例2的电解液基础上添加占电解液总质量3％的苯硼酸频哪醇酯，得本实施例的电解液；将所得电解液注入与对比例1相同的电芯中，制作成锂二次电池，得本实施例的电池。实施例11在对比例2的电解液基础上添加占电解液总质量4％的3-(三氟甲基)苯硼酸频哪醇酯，得本实施例的电解液；将所得电解液注入与对比例1相同的电芯中，制作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解液，其特征在于：所述非水电解液由非水有机溶剂、锂盐和添加剂构成，所述添加剂包括吡啶硼酸频哪醇酯类化合物和苯硼酸频哪醇酯类化合物中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，其特征在于：所述非水电解液由非水有机溶剂、锂盐和添加剂构成，所述添加剂包括吡啶硼酸频哪醇酯类化合物和苯硼酸频哪醇酯类化合物中的至少一种。2.根据权利要求1所述的一种非水电解液，其特征在于：所述吡啶硼酸频哪醇酯类化合物包括2-吡啶硼酸频哪醇酯、3-吡啶硼酸频哪醇酯、4-吡啶硼酸频哪醇酯、2-甲基吡啶-3-硼酸频哪醇酯、2-氟吡啶-5-硼酸频哪醇酯、3-氟吡啶-4-硼酸频哪醇酯、2-甲氧基-5-吡啶硼酸频哪醇酯、6-甲氧基吡啶-3-硼酸频哪醇酯、2-氟-6-甲基吡啶-3-硼酸频哪醇酯或2-氰基吡啶-4-硼酸频哪醇酯。3.根据权利要求1所述的一种非水电解液，其特征在于：所述苯硼酸频哪醇酯类化合物包括苯硼酸频哪醇酯、3-(三氟甲基)苯硼酸频哪醇酯、4-氰甲基苯硼酸频哪醇酯、4-(甲磺酰基)苯硼酸频哪醇酯、4-(2-吡啶基)苯硼酸频哪醇酯或4-(3-吡啶基)苯硼酸频哪醇酯。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：周邵云，余乐，张利萍，
申请(专利权)人：广州天赐高新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44