一种电解液、正极及其制备方法和一种锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种电解液、正极及其制备方法和一种锂离子电池，所述电解液包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，所述添加剂为本申请提供的硼酸频哪酯类化合物；本发明专利技术提供的电解液中，通过采用本发明专利技术所述结构的硼酸频哪酯类化合物作为本发明专利技术特定的添加剂，可以保护正极不被损坏，同时也保护电解液溶剂在高电位下不被氧化分解（过度消耗），延长电池在高电压下的寿命。

Electrolyte, positive electrode and its preparation method and lithium ion battery

The invention provides a cathode, electrolyte and a preparation method thereof and a lithium ion battery, the electrolyte includes a lithium salt electrolyte, solvent and additive, the additive is provided which the frequency of boric acid ester compounds; the invention provides an electrolyte, by using boric acid ester compounds which adopt the structure of the frequency the invention of the invention as specific additives can protect the anode is not damaged, but also protect the electrolyte solvent under high potential by oxidative decomposition (excessive consumption), prolong the battery life under high voltage.

【技术实现步骤摘要】
一种电解液、正极及其制备方法和一种锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池领域，尤其涉及一种电解液、正极及其制备方法和一种锂离子电池。
技术介绍
自20世纪90年代至今，锂离子二次电池从诞生达到了迅速的发展。一般来说，电解液的锂离子电池包括壳体和容纳于壳体内的电芯、电解液，电芯包括正极、负极和介于正极与负极之间的隔膜。在充电过程中，锂离子从正极通过电解液迁移至负极，而在放电过程中其流向相反。近年来，高能量密度的二次锂离子电池成为人们关注的对象，因此，人们也注意到一些可以作为二次锂电池整机使用的新型活性材料，如现有技术中介绍了新型5V高压正极材料，其工作电压的提高，直接整体提高了电池的使用功率，在应用方面具有很大的现实意义。而现阶段，绝大多数的锂电池电解液体系只能在4.2v及以下的电压下稳定使用，当工作电压达到4.2v以上时，电解液体系会发生氧化分解进而使电池无法正常工作，对高压正极材料的应用形成了极大的障碍，电池循环性能降低。上述电解液还存在电解液溶剂易在高电位下与正极发生副反应，使得溶剂进一步被氧化分解导致电解液溶剂过度消耗的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中电解液溶剂在高电位下易被氧化分解的技术问题，提供了一种电解液，包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，所述添加剂为式(1)所示结构的硼酸频哪酯类化合物，其结构如下：式(1)；其中，M选自苯环、苯环的一卤代物、甲苯的一卤代物、吡啶、吡啶的一卤代物、烷基、卤代烷基、烯烃基、卤代烯烃基中的一种。本专利技术提供一种正极，包括正极集流体、位于正极集流体表面的正极材料层，还包括位于正极材料层表面的由所述添加剂发生聚合反应形成的聚合物膜；所述添加剂为(1)所示结构的硼酸频哪酯类化合物：式(1)；其中，M选自苯环、苯环的一卤代物、甲苯的一卤代物、吡啶、吡啶的一卤代物、烷基、卤代烷基、烯烃基、卤代烯烃基中的一种。本专利技术还提出了一种正极的制备方法，包括：(1)在正极集流体表明形成正极材料层；(2)将权利要求1-9任意一项所述的电解液与正极材料层表面接触，接触时的电压为3.5V-4.5V。本专利技术进一步提出了一种由上述正极的制备方法制备得到的正极。本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括壳体和容纳于壳体内的电芯、电解液，电芯包括正极、负极和介于正极与负极之间的隔膜，所述正极为本专利技术提供的正极。本专利技术通过在电解液中添加本专利技术所述结构的硼酸频哪酯类化合物，该结构的硼酸频哪酯类化合物能够在正极材料层的表面发生聚合反应形成聚合物膜，因此能够有效阻断电解液在正极表面发生副反应，可以保护正极不被损坏，同时保护电解液溶剂在高电位下不被氧化分解，延长电池在高电压下的寿命。专利技术人经过大量实验发现，采用本专利技术所述结构的硼酸频哪酯类化合物作为本专利技术特定的添加剂，此类添加剂优先在3.5V-4.5V电位下发生电聚合反应，并在正极表面沉积形成一层致密的聚合物膜层，该聚合物膜具有一定柔性，耐氧化性，以及稳定性，同时能够将正极表面的活性点遮盖，可有效阻碍电解液在后续的充放电过程中在正极表面的发生的氧化分解反应，保护电解液不被过度消耗，亦可保护正极不被损坏，同时也保护电解液溶剂在高电位下不被氧化分解，以此提高电池在高电压下的寿命。与现有技术的添加剂相比较，本专利技术特定的添加剂可实现将普通的电解液溶剂应用在4.5V高电压环境中，具有显著的效果，对本领域做出突出的贡献。将本专利技术提供的电解液用于电池中，在电池的充放电过程中，电解液中的添加剂在3.5V-4.5V电位下，在正极表面发生电聚合反应，形成聚合物膜，能够大大提高电池的循环性能，同时，本专利技术所述的添加剂对电池体系的其他功能不构成影响。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术提供了一种电解液，包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，所述添加剂为本专利技术所述结构的硼酸频哪酯类化合物。本专利技术提供的电解液中，通过采用本申请所述结构的硼酸频哪酯类化合物作为本专利技术所述电解液的添加剂，该添加剂在3.5V-4.5V电位下发生电聚合反应，在正极表面形成一层致密的聚合物膜，有效地阻断了电解液在正极表面发生的氧化分解反应，可以保护正极不被损坏，同时也保护电解液溶剂在高电位下不被氧化分解，与普通添加剂相比较，本专利技术添加剂具有显著的优越性。在本申请提供的电解液溶剂中，添加本申请所述的添加剂，在相同的应用环境中，同样可以在正极表面形成一层致密的聚合物膜。本专利技术中，所采用的添加剂为式(1)所示结构的硼酸频哪酯类化合物，具有如下所示结构：式(1)；其中，M选自苯环、苯环的一卤代物、甲苯的一卤代物、吡啶、吡啶的一卤代物、烷基、卤代烷基、烯烃基、卤代烯烃基中的一种。优选，烷基选自CH3(CH2)n-、(CH3)2CH(CH2)n1-、(CH3)3C(CH2)n2-中的一种，其中0≤n≤3，0≤n1≤3，0≤n2≤3。优选，卤代烷基选自CX3(CH2)n3-、CX2H(CH2)n4-、CH2X(CH2)n5-、CH3(CX2)n6-、CH3(CXH)n7-中的一种，其中，所述X选自F、Cl、Br、I中的一种或几种，0≤n3≤3，0≤n4≤3，0≤n5≤3，0≤n6≤3，0≤n7≤3。优选，烯烃基选自(CH2)n8CH-、(CH2)n9(CH)2CH3-、(CH2)2CHCn10-、CH2(CH)2Cn11CH3-、(CH)2Cn12CH3-中的一种，其中1≤n8≤2，1≤n9≤2，1≤n10≤2，1≤n11≤2，0≤n12≤2。优选，卤代烯烃基选自(CH2)n13CX-、(CHX)n14CH、(CX2)n15CH-、(CHX)n16(CH)2CH3-、(CX2)n17(CH)2CH3-、(CH2)n18(CX)2CH3-、(CH2)n19(CH)2CH2X-、(CH2)n20(CH)2CHX2-、(CH2)n21(CH)2CX3-、(CHX)2CHCn22-、(CX2)2CHCn23-、(CH2)2CXCn24-、CHX(CH)2Cn25CH3-、CX2(CH)2Cn26CH3-、CH2(CX)2Cn27CH3-、CH2(CH)2Cn28CHX2-、CH2(CH)2Cn29CH2X-、CH2(CH)2Cn30CX3-、(CX)2Cn31CH3-、(CH)2Cn32CHX2-、(CH)2Cn33CH2X-、(CH)2Cn34CX3-中的一种，其中，所述X选自F、Cl、Br、I中的一种或几种，1≤n13≤2，1≤n14≤2，1≤n15≤2，1≤n16≤2，1≤n17≤2，1≤n18≤2，1≤n19≤2，1≤n20≤2，1≤n21≤2，1≤n22≤2，1≤n23≤2，1≤n24≤2，1≤n25≤2，1≤n26≤2，1≤n27≤2，1≤n28≤2，1≤n29≤2，1≤n30≤2，0≤n31≤2，0≤n32≤2，0≤n33≤2，0≤n34≤2中的一种。优选，所述添加剂选自4-溴甲基苯硼酸频哪酯、乙烯基硼酸频哪酯、2-氟吡啶-4-硼酸频哪酯、2-氯吡啶-4-硼酸频哪酯、3-氟吡啶-4-硼酸频哪酯、2-氯吡啶-3-硼酸频哪酯、6-氯吡啶-2-硼酸频哪酯中的一种或几种。具体结构如下：4-溴甲基苯硼酸频哪酯乙烯基硼酸频哪酯2-氟吡啶-4-硼酸频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解液，包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂为式(1)所示结构的硼酸频哪酯类化合物，其结构如下：

【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂为式(1)所示结构的硼酸频哪酯类化合物，其结构如下：式(1)；其中，M选自苯环、苯环的一卤代物、甲苯的一卤代物、吡啶、吡啶的一卤代物、烷基、卤代烷基、烯烃基、卤代烯烃基中的一种。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述烷基选自CH3(CH2)n-、(CH3)2CH(CH2)n1-、(CH3)3C(CH2)n2-中的一种，其中0≤n≤3，0≤n1≤3，0≤n2≤3；所述卤代烷基选自CX3(CH2)n3-、CX2H(CH2)n4-、CH2X(CH2)n5-、CH3(CX2)n6-、CH3(CXH)n7-中的一种，其中，所述X选自F、Cl、Br、I中的一种或几种，0≤n3≤3，0≤n4≤3，0≤n5≤3，0≤n6≤3，0≤n7≤3；所述烯烃基选自(CH2)n8CH-、(CH2)n9(CH)2CH3-、(CH2)2CHCn10-、CH2(CH)2Cn11CH3-、(CH)2Cn12CH3-中的一种，其中1≤n8≤2，1≤n9≤2，1≤n10≤2，1≤n11≤2，0≤n12≤2；所述卤代烯烃基选自(CH2)n13CX-、(CHX)n14CH、(CX2)n15CH-、(CHX)n16(CH)2CH3-、(CX2)n17(CH)2CH3-、(CH2)n18(CX)2CH3-、(CH2)n19(CH)2CH2X-、(CH2)n20(CH)2CHX2-、(CH2)n21(CH)2CX3-、(CHX)2CHCn22-、(CX2)2CHCn23-、(CH2)2CXCn24-、CHX(CH)2Cn25CH3-、CX2(CH)2Cn26CH3-、CH2(CX)2Cn27CH3-、CH2(CH)2Cn28CHX2-、CH2(CH)2Cn29CH2X-、CH2(CH)2Cn30CX3-、(CX)2Cn31CH3-、(CH)2Cn32CHX2-、(CH)2Cn33CH2X-、(CH)2Cn34CX3-中的一种，其中，所述X选自F、Cl、Br、I中的一种或几种，1≤n13≤2，1≤n14≤2，1≤n15≤2，1≤n16≤2，1≤n17≤2，1≤n18≤2，1≤n19≤2，1≤n20≤2，1≤n21≤2，1≤n22≤2，1≤n23≤2，1≤n24≤2，1≤n25≤2，1≤n26≤2，1≤n27≤2，1≤n28≤2，1≤n29≤2，1≤n30≤2，0≤n31≤2，0≤n32≤2，0≤n33≤2，0≤n34≤2中的一种。3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂选自4-溴甲基苯硼酸频哪酯、乙烯基硼酸频哪酯、2-氟吡啶-4-硼酸频哪酯、2-氯吡啶-4-硼酸频哪酯、3-氟吡啶-4-硼酸频哪酯、2-氯吡啶-3-硼酸频哪酯、6-氯吡啶-2-硼酸频哪酯中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，以电解液总质量为基准，所述添加剂的含量为0.1~10wt%。5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，以电解液总质量为基...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔飞燕，王圣，
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