成膜添加剂组合物及包含其的锂离子电池电解液与锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及锂离子电池制备领域，公开了一种成膜添加剂组合物及含有其的锂离子电池电解液与锂离子电池。其中，成膜添加剂组合物包括第一成膜添加剂和第二成膜添加剂；所述第一成膜添加剂为能形成有机膜的酯类添加剂，所述第二成膜添加剂在相同条件下的成膜反应电位高于等于所述第一成膜添加剂，且能形成无机膜的碳酸酯类添加剂。通过将本发明专利技术成膜添加剂组合物添加在电解液中，使得相应的电池在充放电过程中能够形成无机锂盐与有机聚合物的共混膜，在保持所形成的共聚膜具有有机聚合物膜的均匀致密，热稳定性好的特点的基础上，利用无机锂盐的导锂性能远大于有机聚合物的特点，改善电池的低温循环性能。

【技术实现步骤摘要】
成膜添加剂组合物及包含其的锂离子电池电解液与锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池制备领域，具体地，本专利技术涉及一种成膜添加剂组合物，本专利技术还涉及一种包含前述成膜添加剂组合物的锂离子电池电解液，本专利技术还进一步涉及一种包含前述锂离子电池电解液的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池因具有电压高、比能量高、循环寿命长、无环境污染等特点，在从手机、笔记本电脑等民用电源至汽车驱动用车载电源得到了广泛的应用。而为了适应于锂离子电池的应用，还需对锂离子电池的电池特性不断改进。通常，锂离子电池在充放电过程中，往往会在负极表面形成一层固体电解质界面膜，简称SEI膜。这种SEI膜是电子的绝缘体，离子的优良导体，其对锂电池的循环性能具有重要的影响作用，优良的SEI膜通常需要具备均匀致密，热稳定性好的特点。目前，锂离子电池的制备工艺中，是通过在电解液中添加成膜添加剂，以便在锂离子电池的充放电过程中，在负极表面形成优良的SEI膜，其最常用的成膜添加剂是碳酸亚乙烯酯，简称VC。它能形成均匀致密，且热稳定性较好的SEI膜。然而，这种采用碳酸亚乙烯酯作为成膜添加剂的锂电池，在低温条件下，其循环性能往往不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种成膜添加剂组合物及包含其的锂离子电池电解液与锂离子电池，以便于提高锂离子电池的低温循环性能。为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了一种成膜添加剂组合物，该成膜添加剂组合物包括第一成膜添加剂和第二成膜添加剂；所述第一成膜添加剂为能形成有机膜的酯类添加剂，所述第二成膜添加剂在相同条件下的成膜反应电位高于等于所述第一成膜添加剂，且能形成无机膜的碳酸酯类添加剂。根据本专利技术的第二个方面，还提供了一种锂离子电池电解液，所述锂离子电池电解液包括锂盐和有机溶剂，该有机溶剂中包括功能性有机溶剂和非功能性有机溶剂，所述功能性有机溶剂包括本专利技术所述的成膜添加剂组合物。锂离子电池电解液，所述锂离子电池电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，该添加剂包括本专利技术所述的成膜添加剂组合物根据本专利技术的第三个方面，还提供了一种锂离子电池，该所述锂离子电池中内置有电解液，且该电解液为本专利技术所述的锂离子电池电解液在本专利技术中通过将含有能够形成有机膜的第一成膜添加剂和能够形成无机膜的第二成膜添加剂的成膜添加剂组合物作为电解液的成膜添加剂组合物使用，在电池的充放电过程中能够形成无机锂盐(碳酸盐)与有机聚合物的共混膜(SEI膜)，在保持所形成的共聚膜具有有机聚合物膜的均匀致密，热稳定性好的特点的基础上，利用无机锂盐的导锂性能远大于有机聚合物的特点，有利于改善电池的低温循环性能。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1示出了根据本专利技术实施例1和11所组装的扣式电池在不同温度下线性伏安扫描(LSV)图，扫描速率为0.1mV/s。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。为了改善锂离子电池的低温循环性能，在本专利技术中提供了一种成膜添加剂组合物，该成膜添加剂组合物包括第一成膜添加剂和第二成膜添加剂；所述第一成膜添加剂为能形成有机膜的酯类添加剂，所述第二成膜添加剂的在相同条件下的的成膜反应电位高于等于所述第一成膜添加剂，且能形成无机膜的碳酸酯类添加剂。在本专利技术中通过将含有能够形成有机膜的第一成膜添加剂和能够形成无机膜的第二成膜添加剂的成膜添加剂组合物作为电解液的成膜添加剂组合物使用，在电池的充放电过程中能够形成无机锂盐(碳酸盐)与有机聚合物的共混膜(SEI膜)，在保持所形成的共聚膜具有有机聚合物膜的均匀致密，热稳定性好的特点的基础上，利用无机锂盐的导锂性能远大于有机聚合物的特点，有利于改善电池的低温循环性能。其中术语“导锂性能”是指锂离子通过SEI膜的能力。本专利技术上述成膜添加剂组合物中，只要在能形成有机膜的酯类添加剂中混合能够形成无机膜的碳酸酯类添加剂就能够在所形成的SEI膜中引入无机锂盐，进而改善电池的低温循环性能。然而，为了综合考虑SEI膜的均匀致密性、热稳定性以及导锂性能，在本专利技术中优选所述第一成膜添加剂与所述第二成膜添加剂的重量比为1：(0.2-1)，更优选为1：(0.5-0.75)。本专利技术上述成膜添加剂组合物中，对于第一成膜添加剂和第二成膜添加剂的成膜反应电位并没有特殊要求，只要第二成膜添加剂在相同条件下的成膜反应电位高于等于所述第一成膜添加剂即可，这样在相同的反应条件下就能够实现第二成膜添加剂先于第一成膜添加剂进行成膜反应，和/或与第一成膜添加剂同时进行成膜反应，进而形成所需共混膜。在本专利技术中优选所述第一成膜添加剂的成膜反应电位为0.7-1.3V。在本专利技术中，所述成膜反应电位是通过以天然石墨为正极，以锂片为负极，以碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及成膜添加剂(例如本专利技术中第一成膜添加剂或第二成膜添加剂)的重量比为35:35:13:15:2，且LiPF6的浓度为1mol/L的溶液为电解液，在室温、扫描速率为0.1mV/s的条件下进行循环伏安测试测量获得。本专利技术上述成膜添加剂组合物中，对于第一成膜添加剂的选择可以参照本领域常规选择的能够形成有机膜的成膜添加剂。然而，为了进一步优化所形成的共混膜的均匀致密性和热稳定性，在本专利技术中优选所述第一成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种。本专利技术上述成膜添加剂组合物中，对于第二成膜添加剂的选择能够在一定的成膜反应电位下形成无机膜的任意原料。在本专利技术中优选该第二成膜添加剂具有如下结构：其中，所述R1-R5为H或活性基团，且所述R1-R5中至少一个为活性基团，优选至少两个为活性基团；所述R6-R10为H或活性基团，且所述R6-R10中至少一个为活性基团，优选至少两个为活性基团；所述活性基团为吸电子基团，优选所述活性基团为卤素，其中，卤素可以为氟、氯、溴、碘中一种或多种，在本专利技术中优选卤素为氟元素。优选地，本专利技术上述成膜添加剂组合物中，所述第二成膜添加剂可以选自双(对氟苯基)碳酸酯、双(3,5-二氟苯基)碳酸酯、双(2,4,6-三氟苯基)碳酸酯或双(五氟苯基)碳酸酯中的一种或多种。在本专利技术一种优选实施方式中，上述成膜添加剂组合物中第二成膜添加剂为双(五氟苯基)碳酸酯，特别优选所述第一成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯。同时，在本专利技术中提供了一种锂离子电池电解液，该锂离子电池电解液包括锂盐和非水有机溶剂，且所述非水有机溶剂包括功能性有机溶剂和非功能性有机溶剂，所述功能性有机溶剂包括本专利技术所述的成膜添加剂组合物。本专利技术所提供的这种锂离子电池电解液通过采用上述成膜添加剂组合物，在电池的充放电过程中能够形成无机锂盐与有机聚合物的共混膜(SEI膜)，在保持所形成的共聚膜具有有机聚合物膜的均匀致密，热稳定性好的特点的基础上，利用无机锂盐的导锂性能远大于有机聚合物的特点，有利于改善电池的低温循环性能。在本专利技术中术语“功能性有机溶剂”是指材料本身是一种有机溶剂，但其在使用过程中会体现出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成膜添加剂组合物，其特征在于，所述成膜添加剂组合物包括第一成膜添加剂和第二成膜添加剂；所述第一成膜添加剂为能形成有机膜的酯类添加剂，所述第二成膜添加剂在相同条件下的成膜反应电位高于等于所述第一成膜添加剂，且能形成无机膜的碳酸酯类添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种成膜添加剂组合物，其特征在于，所述成膜添加剂组合物包括第一成膜添加剂和第二成膜添加剂；所述第一成膜添加剂为能形成有机膜的酯类添加剂，所述第二成膜添加剂在相同条件下的成膜反应电位高于等于所述第一成膜添加剂，且能形成无机膜的碳酸酯类添加剂。2.根据权利要求1所述的成膜添加剂组合物，其中，所述第一成膜添加剂与所述第二成膜添加剂的重量比为1：(0.2-1)，优选为1：(0.5-0.75)。3.根据权利要求1或2所述的成膜添加剂组合物，其中，所述第一成膜添加剂的成膜反应电位为0.7-1.3V。4.根据权利要求3所述的成膜添加剂组合物，其中，所述第一成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的成膜添加剂组合物，其中，所述第二成膜添加剂为具有如下结构：其中，所述R1-R5为H或活性基团，且所述R1-R5中至少一个为活性基团，优选至少两个为活性基团；所述R6-R10为H或活性基团，且所述R6-R10中至少一个为活性基团，优选至少两个为活性基团；所述活性基团为卤素，优选为氟元素。6.根据权利要求5所述的成膜添加剂组合物，其中，所述第二成膜添加剂为具有镜面对称结构的碳酸酯类添加剂。7.根据权利要求6所述的成膜添加剂组合物，其中，所述第二成膜添加剂为双(五氟苯基)碳酸酯，优选所述第一成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯。8.一种锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏勇亮，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44