一种锂离子电池电解液及锂离子电池制造技术

为克服现有技术中锂离子电池电解液的阻抗高、低温性能以及循环性能不足的问题，本发明专利技术提供了一种锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐以及如式1所示的第一添加剂和式2所示的第二添加剂：式1：

A lithium-ion battery electrolyte and lithium ion battery

In order to overcome the problems of high impedance, low temperature performance and insufficient cycling performance of the electrolyte of the lithium-ion battery in the prior art, the present invention provides a lithium-ion battery electrolyte, including organic solvents, lithium salts and the second additives as shown in the first additive and formula 2 of formula 1:

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电解液及锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池电解液领域，具体涉及一种用于硅碳负极锂离子电池的电解液，以及包括该电解液的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池已广泛应用于手机、数码相机和笔记本电脑等便携式电子设备，更有望成为近年来兴起的电动车和混合动力车的能源，具有重要的商业价值。目前商品化锂离子电池的正极材料以氧化物正极材料如LiCoO2、LiMn2O4和LiFePO4等为主；负极材料是石墨以及以石墨为前躯体的各种碳材料。虽然碳材料具有良好的可逆充放电性能，但是其理论容量低，高倍率充放电性能差；并且当电池过充电时，碳材料表面易形成锂枝晶，引起短路，产生安全隐患。由于碳材料已经很难满足当今电子信息、能源技术飞速发展的需要，因此开发新型且可靠的高容量锂离子电池负极材料成为高性能锂离子电池发展的技术瓶颈。硅可作为锂离子电池的负极材料，并且以其高的质量比容量和材料丰富、价格低廉等优点越来越受到重视。但是硅负极材料在嵌脱锂过程中产生巨大的体积变化，导致电极容量衰减快，循环性能差，难以商业化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中的锂离子电池电解液的阻抗高、低温性能以及循环性能不足的问题，提供一种锂离子电池电解液。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：提供一种锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐以及如式1所示的第一添加剂和式2所示的第二添加剂：式1：其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6分别独立的选自碳原子数为1-4的烃基或含氧烃基；式2：其中，R7、R8、R9分别独立的选自碳原子数为1-4的烃基或含氧烃基。同时，本专利技术还提供了一种锂离子电池，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，所述电解液为如前所述的锂离子电池电解液。本专利技术锂离子电池电解液中，通过第一添加剂和第二添加剂的联用，可有效降低阻抗、同时赋予电池良好的低温性能和循环性能。尤其当本专利技术提供的锂离子电池电解液用于含硅负极的锂离子电池中时，能更显著的改善循环性能。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。本专利技术提供的锂离子电池电解液包括有机溶剂、锂盐以及如式1所示的第一添加剂和式2所示的第二添加剂：式1：其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6分别独立的选自碳原子数为1-4的烃基或含氧烃基；式2：其中，R7、R8、R9分别独立的选自碳原子数为1-4的烃基或含氧烃基。对于上述第一添加剂，其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6分别独立的选自碳原子数为1-4的烃基(例如烷基、烯基、炔基)或碳原子数为1-4的含氧烃基。优选情况下，所述R1、R2、R3、R4、R5、R6分别独立的为碳原子数为1-4的烷基或烯基。最优选情况下，所述R1、R2、R3、R4、R5、R6均为甲基，此时，第一添加剂记为BTMSiS。根据本专利技术，在锂离子电池电解液中，上述第一添加剂的含量可在较大范围内变动，优选情况下，以所述电解液的总重量为基准，所述第一添加剂的含量为0.1％-2％。对于上述第二添加剂，其中，R7、R8、R9分别独立的选自碳原子数为1-4的烃基(例如烷基、烯基、炔基)或碳原子数为1-4的含氧烃基。优选情况下，所述R7、R8、R9分别独立的为碳原子数为1-4的烷基或烯基。最优选情况下，所述R7、R8、R9均为乙基，此时，第二添加剂记为Et3NSO3。根据本专利技术，在锂离子电池电解液中，上述第二添加剂的含量可在较大范围内变动，优选情况下，以所述电解液的总重量为基准，所述第二添加剂的含量为0.1％-2％。上述第一添加剂和第二添加剂均为现有的化学品，可通过商购获得，例如，所述第二添加剂可采用的CAS号为3162-58-1的化学品。本专利技术中，由于电解液中同时含有如式1所示的第一添加剂和式2所示的第二添加剂，可有效降低阻抗、同时赋予电池良好的低温性能和循环性能，推测原因在于：当第一添加剂和第二添加剂共同使用时，在负极表面形成优异的SEI膜，从而起到抑制电解液在负极还原，减少了电池高温胀气的产生；同时第一添加剂和第二添加剂共同与负极(例如石墨或硅碳)形成的稳定的SEI膜能够有效修饰负极，阻止了溶剂对负极的影响，从而提高电池的循环性能。本专利技术提供的锂离子电池电解液中，还可以根据需要选择性添加其他添加剂。优选情况下，所述锂离子电池电解液中含含有不饱和环状碳酸酯、氟代环状碳酸酯、环状磺酸内酯和环状硫酸酯中的一种或多种。在更优选的实施例中，所述不饱和环状碳酸酯包括碳酸亚乙烯酯(CAS：872-36-6)、碳酸乙烯亚乙酯(CAS：4427-96-7)、亚甲基碳酸乙烯酯(CAS：124222-05-5)中的一种或多种。优选情况下，所述非水电解液中，不饱和环状碳酸酯的含量为0.01％-10％，更优选为0.1％-5％。所述氟代环状碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯(CAS：114435-02-8)、三氟甲基碳酸乙烯酯(CAS：167951-80-6)和双氟代碳酸乙烯酯(CAS：311810-76-1)中的一种或多种。优选情况下，所述非水电解液中，氟代环状碳酸酯的含量为0.01％-30％，更优选为0.1％-3％。所述环状磺酸内酯包括1,3-丙烷磺内酯(CAS：1120-71-4)、1,4-丁烷磺内酯(CAS：1633-83-6)和丙烯基-1,3-磺酸内酯(CAS：21806-61-1)中的一种或多种。优选情况下，所述非水电解液中，环状磺酸内酯的含量为0.01％-10％，更优选为0.1％-5％。所述环状硫酸酯选自硫酸乙烯酯(CAS：1072-53-3)和4-甲基硫酸乙烯酯(CAS：5689-83-8)中的一种或多种。优选情况下，所述非水电解液中，环状磺酸内酯的含量为0.01％-10％，更优选为0.1％-5％。如现有的，锂离子电池电解液中均含有溶剂以及锂盐，本专利技术方案中对于溶剂种类和含量没有特殊限制。在一些优选的实施例中，所述锂离子电池电解液的溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物。优选地，所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的一种或多种。所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的一种或多种。本专利技术中对锂盐没有特殊限制，可采用现有的各种。在一些优选的实施例中，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2中的一种或多种。所述锂盐的含量可在较大范围内变动，优选情况下，所述锂离子电池非水电解液中，锂盐的含量为0.1-15％。另外，本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及如前所述的锂离子电池电解液。其中，所述正极包括正极活性材料，所述正极的活性物质为LiNixCoyMnzL(1-x-y-z)O2、LiCox’L(1-x’)O2、LiNix”L’y’Mn(2-x”-y’)O4、Liz’MPO4中的至少一种，其中，L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Fe中的至少一种，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0＜x+y+z≤1，0<x’≤1，0.3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括有机溶剂、锂盐以及如式1所示的第一添加剂和式2所示的第二添加剂：式1：

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括有机溶剂、锂盐以及如式1所示的第一添加剂和式2所示的第二添加剂：式1：其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6分别独立的选自碳原子数为1-4的烃基或含氧烃基；式2：其中，R7、R8、R9分别独立的选自碳原子数为1-4的烃基或含氧烃基。2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述第一添加剂中，所述R1、R2、R3、R4、R5、R6分别独立的为碳原子数为1-4的烷基或烯基；上述第二添加剂中，所述R7、R8、R9分别独立的选自碳原子数为1-4的烷基或烯基。3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述第一添加剂中，所述R1、R2、R3、R4、R5、R6均为甲基；所述第二添加剂中，所述R7、R8、R9均为乙基。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的锂离子电池电解液，其特征在于，以所述电解液的总重量为基准，所述第一添加剂的含量为0.1％-2％；所述第二添加剂的含量为0.1％-2％。5.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物。6.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的一种或多种；所述链状碳酸酯选自碳酸二甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：周密，胡学山，张正华，谭光平，
申请(专利权)人：诺莱特电池材料苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32