锂离子电池非水电解液及锂离子电池制造技术

为了解决现有锂离子电池电解液难以兼顾良好的高低温循环性能的问题，本发明专利技术提供了一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池。所述锂离子电池非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括下述结构式A所示的不饱和磷酸酯和二氟磷酸锂，

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池非水电解液及锂离子电池
本专利技术属于电池电解液
，尤其涉及一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池是一种二次电池，依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、自放电率低、无记忆效应等显著优点，广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。随着新能源汽车、动力储能的发展，人们对锂离子动力电池的性能有了更高的要求，这就需要开发更能满足需求的锂离子电池。目前的锂离子动力电池存在高温循环寿命的不足，无法兼顾高低温性能等。非水电解液是影响电池循环和高低温性能的关键因素，特别是电解液中的添加剂对电解液的性能有决定性作用。目前实用化的非水电解液，通常使用传统的成膜添加剂如碳酸亚乙烯酯(VC)来保证电池优异的循环性能，但是VC的高温性能较差，无法满足高温循环性能；此外，VC的阻抗偏大，对电池的低温性能有一定的副作用。有专利公开了一种含饱和磷酸酯的非水电解液，以饱和磷酸酯作为电解液添加剂可以改善电池的阻燃效果，但是由于饱和磷酸酯无成膜效果，对循环无明显改善效果。专利文献US6919141(B2)公开一种含不饱和键的磷酸酯非水电解液添加剂，该添加剂可以降低锂离子电池的不可逆容量，提高锂电池的循环性能。但本领域的科技工作者在研究中发现，含不饱和的磷酸酯添加剂在电极界面所形成的钝化膜导电性较差，导致界面阻抗较大，明显劣化了低温性能，抑制了非水锂离子电池在低温条件下的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种同时兼具较好的高低温循环性能(即高温循环特性好且阻抗低)的锂离子电池非水电解液，旨在解决现有锂离子电池电解液难以兼顾良好的高低温循环性能的问题。本专利技术的另一目的在于提供一种含上述锂离子电池非水电解液的锂离子电池。本专利技术是这样实现的，一种锂离子电池非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括下述结构式A所示的不饱和磷酸酯和二氟磷酸锂，其中，所述式A中，R1、R2独立为C2-C5的不饱和烃基，R3为C1-C6的饱和烃基、C1-C6的不饱和烃基、氟代烃基中的一种。优选的，所述不饱和磷酸酯包括下述结构式1-5所示化合物，优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总重为100％计，所述不饱和磷酸酯的重量百分含量为0.1-2％。优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总重为100％计，所述二氟磷酸锂的重量百分含量为0.1-2％。优选的，所述锂离子电池非水电解液还包括不饱和环状碳酸酯。优选的，所述不饱和环状碳酸酯包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯中的至少一种。优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总重为100％计，所述不饱和环状碳酸酯的重量百分含量为0.1-3％。以及，一种锂离子电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为上述的锂离子电池非水电解液。优选的，所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料选自LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiCo1-yMyO2、LiNi1-yMyO2、LiMn2-yMyO4和LiNixCoyMnzM1-x-y-zO2中的至少一种；其中，M选自Fe、Co、Ni、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V和Ti中的至少一种，且0≤y≤1，0≤x≤1，0≤z≤1，x+y+z≤1。优选的，所述锂离子电池的充电截止电压≥4.3V。本专利技术提供的锂离子电池非水电解液，含有不饱和磷酸酯成分，且所述不饱和磷酸酯中至少含有两个不饱和基团，从而使得具有该结构特性的不饱和磷酸酯能更好的在正、负极成膜，进而有效地保护正、负极，提高锂离子电池的高温性能，特别是高温循环性能。进一步的，由于所述不饱和磷酸酯形成的钝化膜导电性较差、阻抗较大，不利于电池低温性能的提高，本专利技术在锂离子电池非水电解液中同时添加二氟磷酸锂，所述二氟磷酸锂本身无成膜效果，但与至少含有两个不饱和基团的所述不饱和磷酸酯混合使用后，可以参与负极成膜，从而降低所述不饱和磷酸酯在负极的膜阻抗，改善锂离子电池的低温性能。另外我们发现所述二氟磷酸锂本身用于降低阻抗，改善低温性能，但是在与至少含有两个不饱和基团的所述不饱和磷酸酯组合使用后不仅改善了低温性能，且使得电池的高温性能得到进一步的改善。本专利技术所述锂离子电池非水电解液，二氟磷酸锂和至少含有两个不饱和基团的不饱和磷酸酯组合使用，可以降低所述锂离子电池的阻抗，进一步提高电池的高温性能，从而赋予所述锂离子电池较好的低温性能和高温循环性能。本专利技术提供的锂离子电池，由于含有上述非水电解液，因此，同时兼具较好的高低温循环性能。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括下述结构式A所示的不饱和磷酸酯和二氟磷酸锂，其中，所述式A中，R1、R2独立为C2-C5的不饱和烃基，R3为C1-C6的饱和烃基、C1-C6的不饱和烃基、氟代烃基中的一种。具体的，所述不饱和磷酸酯具有较好的高温循环性能，但是所述不饱和磷酸酯在电池正负极形成的钝化膜导电性较差，阻抗较大，电池低温性能较差。本专利技术实施例锂离子电池非水电解液中，同时添加有不饱和磷酸酯和二氟磷酸锂(LiPO2F2)，其中，所述不饱和磷酸酯选择至少含有两个不饱和取代基。具体的，R1、R2独立为C2-C5(碳原子数为2-5)的不饱和烃基，R3为C1-C6(碳原子数为1-6)的饱和烃基、C1-C6(碳原子数为1-6)的不饱和烃基、氟代烃基中的一种。具有上述结构特征的不饱和磷酸酯，一方面具有较好的成膜效果，提高锂离子电池的高温性能；另一方面，只有具有该结构特征的所述不饱和磷酸酯，才能与所述二氟磷酸锂共同作用，降低所述不饱和磷酸酯在锂离子电池负极的阻抗，从而赋予锂离子电池良好的高低温性能。进一步优选的，所述不饱和磷酸酯包括下述结构1-5所示化合物，该优选的所述不饱和磷酸酯结构，能够与所述二氟磷酸锂复合，更好地互补并发生协同作用，提高所述锂离子电池的高低温循环性能。当然，应当理解，所述不饱和磷酸酯的具体类型不限于此。进一步优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总重为100％计，所述不饱和磷酸酯的重量百分含量为0.1-2％。当所述不饱和磷酸酯含量小于0.1％时，其在正、负极的成膜效果较差，对高温循环性能起不到应有的改善作用；当所述不饱和磷酸酯含量大于2％时，其在正、负电极界面的成膜较厚，会严重增大电池阻抗，劣化电池性能。本专利技术实施例中，所述二氟磷酸锂，其本身不能形成很好的SEI膜，对循环的效果不佳，特别是高温循环明显不足，抑制了电解液的高温条件下的应用。但与上述结构的不饱和磷酸酯复合后，能在负极参与成膜，从而与所述不饱和磷酸酯有效互补，同时提高锂离子电池高低温循环性能。进一步优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总重为100％计，所述二氟磷酸锂的重量百分含量为0.1-2％。当所述二氟磷酸锂的含量小于0.1％时，其降低阻抗的效果有限，不能有效提高电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括下述结构式A所示的不饱和磷酸酯和二氟磷酸锂，

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括下述结构式A所示的不饱和磷酸酯和二氟磷酸锂，其中，所述式A中，R1、R2独立为C2-C5的不饱和烃基，R3为C1-C6的饱和烃基、C1-C6的不饱和烃基、氟代烃基中的一种。2.如权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述不饱和磷酸酯包括下述结构式1-5所示化合物，3.如权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，以所述锂离子电池非水电解液的总重为100％计，所述不饱和磷酸酯的重量百分含量为0.1-2％。4.如权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，以所述锂离子电池非水电解液的总重为100％计，所述二氟磷酸锂的重量百分含量为0.1-2％。5.如权利要求1-4任一所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，还包括不饱和环状碳酸酯。6.如权利要求5所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述不饱和环状碳酸酯包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：石桥，林木崇，张海玲，胡时光，俱龙龙，
申请(专利权)人：惠州市宙邦化工有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44