一种锂二次电池电解液和锂二次电池制造技术

本发明专利技术公开了一种锂二次电池电解液，所述的电解液中包括：非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括硫酸乙烯酯、二氟磷酸锂和结构式Ⅰ所示化合物；

Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery two

The present invention discloses a lithium secondary battery electrolyte, which comprises: non-aqueous organic solvent, lithium salt and additives; the additives include vinyl sulfate, two lithium fluoride and compounds shown in structural formula two;

【技术实现步骤摘要】
一种锂二次电池电解液和锂二次电池
本专利技术涉及电解液领域，特别是一种锂二次电池电解液和锂二次电池。
技术介绍
锂二次电池是新一代最具竞争力的电池，被称为“绿色环保能源”，是解决当代环境污染问题和能源问题的首选技术。近年来，在高能电池领域中锂二次电池已取得了巨大成功，但消费者仍然期望综合性能更高的电池面世，而这取决于对新的电极材料和电解质体系的研究和开发。目前智能手机、平板电脑等电子数码产品对电池的能量密度要求越来越高，使得商用锂二次电池难以满足要求。提升电池的能量密度可以通过以下两种方式：1.选择高容量和高压实的正负极材料；2.提高电池的工作电压。纯硅负极理论克容量高达4200mAh/g，但用作锂二次电池的负极，由于体积效应，电池膨胀和极片粉化严重，循环性能差。人们考虑将硅材料和碳材料复合，形成硅碳复合材料，可以很大程度上提高材料的比容量，同时可以在一定程度上降低硅基材料的体积效应，而与硅碳复合材料相匹配的电解液也应运而生，成为锂二次电池电解液研究的热点。氟代碳酸乙烯酯可以在硅碳负极表面形成均匀稳定的SEI膜，由于硅碳负极材料的特殊性，其电解液体系中往往需要比石墨负极体系更多的成膜添加剂，通常需要使用大量的氟代碳酸乙烯酯，由于氟代碳酸乙烯酯在高温环境中容易受热分解，无法满足电池高温使用要求等等，单独使用氟代碳酸乙烯酯，其存在多种弊端。为了解决含有氟代碳酸乙烯酯的锂二次电池在高温存储过程中的胀气问题，CN201110157665通过在电解液中添加有机二腈类物质(NC-(CH2)n-CN，其中n＝2～4)的方法抑制胀气。US2008/0311481Al公开含有两个腈基的醚/芳基化合物，改善电池在高电压和高温条件下的气胀，改善高温存储性能。但是腈类化合物应用于三元高镍正极材料体系无改进效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锂二次电池电解液和锂二次电池，该锂二次电池具有优异的常温循环性能，同时兼具高温存储性能和低温放电性能。本专利技术的技术方案为：一种锂二次电池电解液，所述的电解液中包括：非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括硫酸乙烯酯、二氟磷酸锂和结构式Ⅰ所示化合物；式Ⅰ中X1，X2代表C原子、C＝O基团、O＝S＝O基团；A1、A2独立选自H原子、F原子、烷基、含氟烷基、苯基。在上述的锂二次电池电解液中，所述的烷基为甲基、乙基、异丙基、异丁基中的一种或多种。在上述的锂二次电池电解液中，所述的含氟烷基为三氟甲基、三氟乙基、六氟异丙基的一种或多种。在上述的锂二次电池电解液中，所述的结构式Ⅰ所示的化合物为2,5-二氢呋喃、2(5H)-呋喃酮、3-氟呋喃2(5H)-酮、4-氟甲基-5H-呋喃-2-酮、马来酸酐、3，4-二氟马来酸酐、柠康酸酐、三氟甲基马来酸酐、2,3-二甲基马来酸酐、苯基顺酐、丙烯基-1,3-磺酸内酯中的一种或种。在上述的锂二次电池电解液中，所述的结构式Ⅰ所示的化合物的含量在电解液中的质量百分比为0.01％～2％。在上述的锂二次电池电解液中，所述硫酸乙烯酯的含量在电解液中的质量百分比为0.01％～3％。在上述的锂二次电池电解液中，所述二氟磷酸锂的含量在电解液中的质量百分比为0.01％～2％。在上述的锂二次电池电解液中，所述的非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯中的一种或多种。在上述的锂二次电池电解液中，所述的非水有机溶剂的用量在电解液中的质量百分比为55％～75％。在上述的锂二次电池电解液中，所述锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。在上述的锂二次电池电解液中，所述的锂盐的用量在电解液中的质量百分比为10％～18％。同时，本专利技术的另外一个目的在于提供一种锂二次电池，所述的锂二次电池所用的电解液为如上所述的电解液。在上述的锂二次电池中，所述的锂二次电池的阴极的活性物质为锂过渡金属氧化物；所述的锂二次电池的阳极的活性物质为石墨、含Si的复合材料或者钛酸锂。在上述的锂二次电池中，所述的隔膜为单层聚乙烯、单层聚丙烯、双层PP/PE、三层PP/PE/PP或陶瓷隔膜。在上述的锂二次电池中，所述的锂过渡金属氧化物为LiNixCoyMnzL(1-x-y-z)O2，其中L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si和Fe中的一种，0≤x＜1，0＜y≤1，0≤z＜1，且0＜x+y+z≤1。本专利技术的有益效果如下：(1)添加剂硫酸乙烯酯在负极材料表面形成有利于降低电池界面阻抗的SEI膜，整体提升电池的输出性能，特别明显地改善循环性能和低温放电性能。(2)添加剂二氟磷酸锂在负极材料表面形成的SEI膜有利于进一步降低电池的界面阻抗，进一步改善电池低温放电和循环性能；实验过程中发现二氟磷酸锂同硫酸乙烯酯组合使用，能够抑制含硫酸乙烯酯的电解液的色度升高。(3)在O原子的相对位含环内双键的结构式Ⅰ所示化合物，此类化合物中的部分物质可以在负极优先成膜，也可以在正极氧化聚合成保护膜。此保护膜有较好的热稳定性，能改善电池的高温储存和高温循环性能。本专利技术非水电解液通过两种低阻抗添加剂(硫酸乙烯酯和二氟磷酸锂)同高阻抗添加剂(结构式Ⅰ所示化合物)组合，使得含有此非水电解液的锂二次电池获得良好的循环寿命和高温存储特性的有益效果。具体实施方式下面结合具体实施方式，对本专利技术的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本专利技术的任何限制。实施例1本实施例锂二次电池的制备方法，根据电池尺寸、容量设计值和正负极材料容量确定涂布面密度。正极活性物质为镍钴锰酸锂(NCM622)材料；负极活性物质为人造石墨。其正极制备步骤、负极制备步骤、电解液制备步骤、隔膜制备步骤和电池组装步骤说明如下：所述正极制备步骤为：按96.8:2.0:1.2的质量比混合正极活性材料NCM622，导电碳黑和粘结剂聚偏二氟乙烯，分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，得到正极浆料，将正极浆料均匀涂布在铝箔的两面上，经过烘干、压延和真空干燥，并用超声波焊机焊上铝制引出线后得到正极板，极板的厚度在100～115μm之间；所述负极制备步骤为：按96:1:1.2:1.8的质量比混合石墨、导电碳黑、粘结剂丁苯橡胶和羧甲基纤维素，分散在去离子水中，得到负极浆料，将负极浆料涂布在铜箔的两面上，经过烘干、压延和真空干燥，并用超声波焊机焊上镍制引出线后得到负极板，极板的厚度在115～135μm之间；所述电解液制备步骤为：将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)，碳酸二乙酯(DEC)按质量比为30:50:20进行混合，混合后加入基于电解液总质量12.5％的六氟磷酸锂，加入基于电解液总质量2％的硫酸乙烯酯，加入基于电解液总质量1％的二氟磷酸锂，加入基于电解液总质量0.5％的三氟甲基马来酸酐。所述隔膜制备步骤为：隔膜采用PP/PE/PP三层复合隔膜。锂二次电池的制备：将制得的正极片、隔膜、负极片按顺序叠好，使隔膜处于正负极片中间，卷绕得到裸电芯；将裸电芯置于外包装中，将上述制备的电解液注入到干燥后的电池中，封装、静置、化成、整形和分容，完成锂二次电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂二次电池电解液，其特征在于，所述的电解液中包括：非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括硫酸乙烯酯、二氟磷酸锂和结构式Ⅰ所示化合物；

【技术特征摘要】
1.一种锂二次电池电解液，其特征在于，所述的电解液中包括：非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括硫酸乙烯酯、二氟磷酸锂和结构式Ⅰ所示化合物；式Ⅰ中X1，X2代表C原子、C＝O基团、O＝S＝O基团；A1、A2独立选自H原子、F原子、烷基、含氟烷基、苯基。2.根据权利要求1所述的锂二次电池电解液，其特征在于，所述的烷基为甲基、乙基、异丙基、异丁基中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的锂二次电池电解液，其特征在于，所述的含氟烷基为三氟甲基、三氟乙基、六氟异丙基的一种或多种。4.根据权利要求1所述的锂二次电池电解液，其特征在于，所述的结构式Ⅰ所示的化合物为2,5-二氢呋喃、2(5H)-呋喃酮、3-氟呋喃2(5H)-酮、4-氟甲基-5H-呋喃-2-酮、马来酸酐、3，4-二氟马来酸酐、柠康酸酐、三氟甲基马来酸酐、2,3-二甲基马来酸酐、苯基顺酐、丙烯基-1,3-磺酸内酯中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的锂二次电池电解液，其特征在于，所述的结构式Ⅰ所示的化合物的含量在电解液中的质量百分比为0.01％～2％。6.根据权利要求1所述的锂二次电池电解液，其特征在于，所述硫酸乙烯酯的含量在电解液中的质量百分比为0.01％～3％。7.根据权利要求1所述的锂二次电池电解液，其特征在于，所述二氟磷酸锂的含量在电解液中的质量百分比为0.01％～2％。8.根据权利要求1所述的锂二次电池电解液，其特征在于，所述的非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：占孝云，黄东海，余乐，周邵云，周顺武，张莉萍，
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