一种高电压锂离子电池的非水电解液制造技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池的非水电解液，包括溶剂、锂盐、焦酸盐类添加剂、氟代酯类添加剂和有机腈类添加剂；其中，溶剂100重量份；焦酸盐类添加剂0.1‑10重量份；氟代碳酸酯类添加剂0.2‑10重量份；有机腈类添加剂0.2‑10重量份；所述的溶剂为环状碳酸酯和/或链状碳酸酯，锂盐在溶剂中的摩尔浓度为0.8‑1.5mol/L。本发明专利技术通过焦酸盐、氟代碳酸酯类添加剂和有机腈类添加剂的联合使用，可以提高电解液的耐氧化性、电解液的浸润性、在初次化成时的正极CEI膜的耐氧化性，负极SEI膜的稳定性，明显改善高电压常温循环性能，低温循环性能和高温存储性能。

Nonaqueous electrolyte of a high voltage lithium ion battery

The invention discloses a nonaqueous electrolyte for lithium ion battery, including solvent, lithium salt, coke acid salt additive, fluorinated ester additives and organic nitriles additives; among them, 100 parts by weight of solvent; coke acid salt additive 0.1 10 weight portions; fluoro carbonate additive 0.2 10 parts by weight of organic nitriles; 0.2 kinds of additives 10 weight parts; the solvent for cyclic carbonate and / or chain carbonate, lithium salt concentration in the solvent was 0.8 1.5mol/L. The present invention by the combined use of coke acid salt, fluoro carbonate ester additives and organic nitriles additives, can improve the oxidation resistance of the electrolyte, the electrolyte wettability, at first when the positive CEI membrane oxidation resistance, stability of negative electrode SEI, significantly improve the cycle performance of high voltage at room temperature, low temperature cycling high temperature performance and storage performance.

【技术实现步骤摘要】
一种高电压锂离子电池的非水电解液[
]本专利技术涉及锂离子电池电解液，尤其涉及一种高电压锂离子电池的非水电解液。[
技术介绍
]目前使用的锂离子电池正极材料，如LiCo02、LiMn2O4,LiCoNiMnO2,LiFePO4等工作电压低在4V以下，克容量为90-150mg/g。提升电池能量密度的办法主要有2种，一种是提高传统正极材料的充电截止电压，例如将钴酸锂充电电压提升至4.35V、4.4V，其电池的容量可以提升15％左右，但靠提升充电截止电压的办法是有限的，进一步的提升会导致钴酸锂过度脱锂时结构的稳定性差。但是，随着工作电压及充电截止电压的提高，正极材料的氧化活性提高，正极活性物质与电解液的反应也随之加速，导致电池在高电压下气胀严重，循环性能降低，严重制约了正极材料性能的发挥。[
技术实现思路
]本专利技术要解决的技术问题是提供一种充放电循环性能优良的高电压锂离子电池的非水电解液。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是，一种锂离子电池的非水电解液，包括溶剂、锂盐、焦酸盐类添加剂、氟代酯类添加剂和有机腈类添加剂；其中，所述的溶剂为环状碳酸酯和/或链状碳酸酯，锂盐在溶剂中的摩尔浓度为0.8-1.5mol/L。以上所述的非水电解液，所述的环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯或γ-丁内酯中的至少一种。以上所述的高电压锂离子电池的非水电解液，所述的链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸乙丙酯中的至少一种。以上所述的非水电解液，所述的氟代酯类添加剂为氟代碳酸乙烯酯和/或二氟代碳酸乙烯酯。以上所述的非水电解液，所述的焦酸盐类添加剂为焦硫酸钠、焦硫酸锂、焦亚硫酸钠、焦亚硫酸锂、焦硫酸钾、焦磷酸钠、焦硫酸铯和焦磷酸铯中的至少一种。以上所述的非水电解液，所述的有机腈类添加为丁二腈(110-61-2)、己二腈(111-69-3)、戊二腈(544-13-8)、3,3'-氧二丙腈(CAS:1656-48-0)、乙二醇双(丙腈)醚(CAS:3386-87-6)、1,2,3-三(2-氰氧基)丙烷(2465-93-2)、1,3,5戊三甲腈(4379-04-8)、1,2,3丙三甲腈(62872-44-0)和1,3,6己烷三腈(1772-25-4)中的至少一种。以上所述的非水电解液，所述锂盐为LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiBOB、LiDFOB、LiFAP、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3S03、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C4F9)2、LiC(SO2CF3)3、LiPF3(C3F7)3、LiB(CF3)4、LiBF3(C2F5)、LiPO2F2、LiDMSI(二氟甲基环二磺酰亚胺锂)，LiTESI(四氟乙基环双磺酰亚胺锂)、LiHPSI(六氟丙基环双磺酰亚胺锂)或LiPF4C2O4中的一种或一种以上的混合物。本专利技术通过焦酸盐、氟代碳酸酯类添加剂和有机腈类添加剂的联合使用，可以提高电解液的耐氧化性、电解液的浸润性、在初次化成时的正极CEI膜的耐氧化性，负极SEI膜的稳定性，明显改善高电压常温循环性能，低温循环性能和高温存储性能。[具体实施方式]本专利技术的高电压锂离子电池的非水电解液，由溶剂、锂盐、焦酸盐类添加剂、氟代酯类添加剂、有机腈类添加剂和常用锂电池电解液添加剂组成组成。其中，溶剂100重量份；焦酸盐类添加剂0.1-10重量份；氟代碳酸酯类添加剂0.2-10重量份；有机腈类添加剂0.2-10重量份；常用锂电池电解液添加剂0-10重量份；溶剂为环状碳酸酯和/或链状碳酸酯，锂盐在溶剂中的摩尔浓度为0.8-1.5mol/L。焦酸盐用于化成及循环过程中在负极表面形成稳定的含硫的SEI膜，可以保证电池具有优异的循环性能，其形成的SEI膜中含有硫化合物，形成SEI具有较好热稳定性，因此表现出较好的高温储存性能，同时推测焦酸盐可以吸水，从而起到部分除水的作用。氟代碳酸酯类添加剂借助F元素的吸电子效应，还有利于提高溶剂分子在碳负极表面的还原电位，优化固体电解质界面膜，改善电解液与活性材料的相容性，进而稳定电极的电化学性能，具有较好的耐抗氧化能力，可以显著改善高电压电池的循环性能。虽然有机腈类物质能够抑制电解液的分解，抑制胀气，并可以捕获溶出的金属离子，但是在正极成膜后，正极阻抗变大，循环性能有所降低。因此，腈类的添加量选择为0.2-10重量份，虽然FEC可以改善循环性能，但是FEC在高温下会产生HF，HF对电解液溶剂的分解有催化作用，因而加入FEC会使得电池的高温存储性能变差。因此，FEC的添加量选择为0.2-10重量份。有机腈类物质能吸收少量水和HF，形成酰胺类物质，降低由于HF和POF3等的催化，使电解液溶剂分解造成的高温胀气；腈类物质在首次充放电过程中会在正极表面形成稳定膜，有效抑制正极氧化电解液，从而抑制高温胀气，改善高温存储和循环性能。以上三种添加剂的联合使用可以显著改善电解液在高电压条件下的正负极CEI膜和SEI的稳定性，有效抑制溶剂氧化分解，从而提高电解液在高电压条件下的循环性能。环状碳酸酯优选为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)和γ-丁内酯(GBL)中的至少一种；链状碳酸酯优选为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)和碳酸乙丙酯(EPC)中的至少一种。氟代酯类添加剂为氟代碳酸乙烯酯和/或二氟代碳酸乙烯酯。焦酸盐类添加剂为焦硫酸钠、焦硫酸锂、焦亚硫酸钠、焦亚硫酸锂、焦硫酸钾、焦磷酸钠、焦硫酸铯、焦磷酸铯等中的至少一种。有机腈类添加为丁二腈(110-61-2)、己二腈(111-69-3)、戊二腈(544-13-8)、3,3'-氧二丙腈(CAS:1656-48-0)、乙二醇双(丙腈)醚(CAS:3386-87-6)、1,2,3-三(2-氰氧基)丙烷(2465-93-2)、1,3,5戊三甲腈(4379-04-8)、1,2,3丙三甲腈(62872-44-0)、1,3,6己烷三腈(1772-25-4)中的至少一种。锂盐为LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiBOB、LiDFOB、LiFAP、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3S03、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C4F9)2、LiC(SO2CF3)3、LiPF3(C3F7)3、LiB(CF3)4、LiBF3(C2F5)、LiPO2F2、LiDMSI，LiTESI、LiHPSI和LiPF4C2O4中的至少一种。本专利技术的高电压锂离子电池的非水电解液还可以加入其他的锂电池电解液添加剂，常用的锂电池电解液添加剂可以包括碳酸亚乙烯酯(VC)，硫酸乙烯酯(DTD),亚硫酸乙烯酯(ES)、1,3丙磺酸内酯、1,3丙烯磺酸内酯、1,4丁磺酸内酯、、1,4-丁二醇硫酸酯和丙烯基-1,3-磺酸内酯。实施例1在BRAUN手套箱中配制电解液，手套箱中充满纯度为99.999％的氮气，手套箱中水分控制在≤5ppm，温度在室温。将30克EC和70克EMC混合均匀，密封，放入冰箱中待其冷却至8℃后，转移至手套箱中，然后分两批加入LiPF6充分混合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高电压锂离子电池的非水电解液，其特征在于，包括溶剂、锂盐、焦酸盐类添加剂、氟代酯类添加剂和有机腈类添加剂；其中，

【技术特征摘要】
1.一种高电压锂离子电池的非水电解液，其特征在于，包括溶剂、锂盐、焦酸盐类添加剂、氟代酯类添加剂和有机腈类添加剂；其中，所述的溶剂为环状碳酸酯和/或链状碳酸酯，锂盐在溶剂中的摩尔浓度为0.8-1.5mol/L。2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述的环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯或γ-丁内酯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述的链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸乙丙酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述的氟代酯类添加剂为氟代碳酸乙烯酯和/或二氟代碳酸乙烯酯。5.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述的焦酸盐类添加剂为焦硫酸钠、焦硫酸锂、焦亚硫酸钠、焦亚硫酸锂、焦硫酸钾、焦磷酸钠、焦硫酸铯和焦磷酸铯中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王霹霹，戴晓兵，毛冲，梁洪耀，
申请(专利权)人：珠海市赛纬电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44