一种电解液及其锂离子电池制造技术

本申请涉及锂离子电池领域，具体涉及一种电解液及其锂离子电池。该电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，添加剂包括含氟磷腈化合物。本申请的含氟磷腈化合物中包括含氟磺酰基团，在正、负电极表面均能形成由含氟化物、磺酸锂盐和聚磺酰亚胺等物质组成的界面膜，该界面膜具有良好的导锂离子能力，有利于电池获得良好的动力学性能，降低电池充电析锂的风险，改善电池循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及锂离子电池领域，具体涉及一种电解液及其锂离子电池。
技术介绍
随着石油能源的日益枯竭，及对环境污染的日益严峻，汽车动力能源迫切需要发展一系列新型能源作为提供能源。锂离子电池由于其能量密度高、无记忆效应、工作电压高等特点脱颖而出，成为当前新能源汽车用能源的重点发展方向。汽车用动力锂离子电池对高能量、高功率、长寿命、高安全等要求极为严格。目前，动力锂离子电池仍采用以有机溶剂体系为主的液态电解质，使得动力锂离子电池距离实现“高能量、高功率、长循环、高安全”的目标存在诸多的挑战。提高电极的压实密度是获得锂离子电池的高能量密度有效方式之一，但是，负极压实较高时，电解液的浸润性会变差，同时会导致电池存在析锂风险。从电解液的角度看，需要开发浸润性好的电解液，抑制锂离子电池析锂风险，从而实现高压实密度电极材料在锂离子电池中的应用。专利报道以低粘度的羧酸酯为溶剂，可获得良好的电解液浸润性，但是电池的安全性能仍存在较大的风险。为了提高锂离子电池安全性，常向电解液中加入一些阻燃添加剂，如烷基磷酸酯、亚磷酸酯类、磷腈类等，但是由于粘度大或者与石墨不兼容等，对电池的循环造成负面影响。因此，筛选出既具有良好的成膜、阻燃效果的功能添加剂，又具有低粘度溶剂，且能改善锂离子电池循环性能的电解液材料是当前高压实电极锂离子电池用电解液研究的一大难点。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，通过添加剂的使用改善电池电极界面动力学、提高电解液的阻燃性、同时使用低粘度溶剂改善电解液对极片的浸润性，保证电池良好的循环性能。本申请的第二专利技术目的在于提出含有该电解液的锂离子电池。本申请涉及一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括含氟磷腈化合物，所述含氟磷腈化合物的结构式如式I所示：其中，R1、R2、R3各自独立地分别选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C1～20硅烷基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C5～26杂芳基；取代基选自卤素。优选的，R1、R2、R3各自独立地分别选自取代或未取代的C1～12直链或支链烷基、C1～12直链或支链硅烷基。优选的，R1、R2、R3选自取代或未取代的C1～6直链或支链烷基、C1～6直链或支链硅烷基，R1、R2、R3为相同的取代基。优选的，所述含氟磷腈化合物选自如下化合物中的至少一种：优选的，所述含氟磷腈化合物在电解液中的质量百分含量为0.1％～15％，优选为0.5％～10％。优选的，所述有机溶剂选自碳酸酯、羧酸酯中的至少一种；所述碳酸酯选自环状碳酸酯、链状碳酸酯中的至少一种；所述羧酸酯选自如式Ⅱ所示链状羧酸酯中的至少一种；其中，R21、R22各自独立地分别选自取代或未取代的C1～8直链或支链烷基，优选取代或未取代的C1～6直链或支链烷基；取代基选自卤素。优选的，所述环状碳酸酯在电解液中的质量百分比含量为10％～90％，所述链状羧酸酯在电解液中的质量百分比含量为10％～70％。优选的，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiTFSI、LiClO4、LiAsF6、LiBOB、LiDFOB、LiTFOP、LiN(SO2RF)2、LiN(SO2F)(SO2RF)中的至少一种，其中取代基RF＝CnF2n+1，n为1～10的整数。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。优选的，所述负极极片的压实密度为1.5～2.0g/cm3，优选1.6～1.9g/cm3。本申请通过在锂离子电池的电解液添加含氟磷腈化合物，至少产生了以下有益的效果：本申请的含氟磷腈化合物中包括含氟磺酰基团，在正、负电极表面均能形成由含氟化物、磺酸锂盐和聚磺酰亚胺等物质组成的界面膜。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，降低电池充电析锂的风险，改善电池循环性能。本申请在电解表面生成的界面膜能有效抑制电解液溶剂与负极、正极材料间的持续剧烈反应，抑制气体的产生，提高电池安全性。并且，由于本申请的含氟磷腈化合物中含有P元素，能够有效起到阻燃作用，提高电池安全性。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。具体实施方式本申请提出一种采用新型添加剂的电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，添加剂包括含氟磷腈化合物，含氟磷腈化合物的结构式如式I所示：其中，R1、R2、R3各自独立地分别选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C1～20硅烷基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C5～26杂芳基；取代基选自卤素。本申请中的卤素选自氟、氯、溴；优选为氟。在上述式Ⅰ中，取代基如下所述。碳原子数为1～20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2，3，4，5，优选的上限值为3，4，5，6，8，10，12，14，16，18。优选地，选择碳原子数为1～10的烷基，进一步优选地，选择碳原子数为1～6的链状烷基，碳原子数为3～8的环烷基，更进一步优选地，选择碳原子数为1～4的链状烷基，碳原子数为5～7的环烷基。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、环戊基、环己基。当前述所提到的碳原子数为1～20的烷基中含有硅原子时，可为烷硅基。所述烷硅基中碳原子数优选的下限值为2，3，4，5，优选的上限值为3，4，5，6，8，10，12，14，16，18。优选地，选择碳原子数为1～10的烷硅基，优选地，选择碳原子数为1～10的烷硅基，进一步优选地，选择碳原子数为1～6的烷硅基，更进一步优选地，选择碳原子数为1～4的烷硅基。作为烷硅基的实例，具体可以举出：甲硅基、乙硅基、正丙硅基、异丙硅基、正丁硅基、仲丁硅基、叔丁硅基、正戊硅基、异戊硅基、环戊硅基、环己硅基。碳原子数为6～26的芳基，例如苯基、苯烷基、至少含有一个苯基的芳基如联苯基、稠环芳烃基如萘、蒽、菲均可，联苯基和稠环芳烃基还可被烷基或是烯基所取代。优选地，选择碳原子数为6～16的芳基，进一步优选地，选择碳原子数为6～14的芳基，更进一步优选地，选择碳原子数为6～9的芳基。作为芳基的实例，具体可以举出：苯基、苄基、联苯基、对甲苯基、邻甲苯基、间甲苯基。碳原子数为5～26的芳杂基，可选自：呋喃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，所述添加剂包括含氟磷腈化合物，所述含氟磷腈化合物的结构式如式Ⅰ所示：其中，R1、R2、R3各自独立地分别选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C1～20硅烷基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C5～26杂芳基；取代基选自卤素。

【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，所述添加剂包括含氟磷腈
化合物，所述含氟磷腈化合物的结构式如式Ⅰ所示：
其中，R1、R2、R3各自独立地分别选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C1～20硅
烷基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C5～26杂芳基；
取代基选自卤素。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，R1、R2、R3各自独立地分别选自取代或未
取代的C1～12直链或支链烷基、C1～12直链或支链硅烷基。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，R1、R2、R3选自取代或未取代的C1～6直链或
支链烷基、C1～6直链或支链硅烷基，R1、R2、R3为相同的取代基。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述含氟磷腈化合物选自如下化合物中
的至少一种：
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述含氟磷腈化合物在电解液中的质量
百分含量为0.1％～15％，优选为0.5％～10％。
6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂选自碳酸酯、羧酸酯中的
至少一种；所述碳酸酯选自环状碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成勇，钟开富，闫传苗，唐代春，唐兴宇，
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