一种新型锂二次电池电解液和一种锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及锂二次电池技术领域，公开了一种新型锂二次电池电解液和一种锂二次电池。所述电解液由添加剂A、添加剂B、有机溶剂和导电锂盐组成。所述的添加剂A为马来酸酐、甲烷二磺酸亚甲酯的至少一种；添加剂B为三(氟甲基)硼酸酯和三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯中的至少一种。本发明专利技术的添加剂用于锂二次电池电解液后会提高锂二次电池稳定性，减小界面阻抗，从而提高锂二次电池的循环稳定性和高低温性能；能够抑制有机溶剂分解造成的气体产生，减小电池的膨胀。此外，本发明专利技术还公开了三(氟甲基)硼酸酯和三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯的合成方法。

A new type of lithium secondary battery electrolyte and a lithium two times battery.

The invention relates to the technical field of lithium secondary battery, and discloses a novel lithium secondary battery electrolyte and a lithium secondary battery. The electrolyte is composed of an additive A, an additive B, an organic solvent and a conductive lithium salt. The additive A is at least one of maleic anhydride and methylene methane disulfonate, and the additive B is at least one of trifluoromethyl borate and trifluoromethyl silane borate. The additive of the invention can improve the stability of the lithium secondary battery and reduce the interface impedance after being used in the electrolyte of the lithium secondary battery, thereby improving the cyclic stability and high-low temperature performance of the lithium secondary battery, inhibiting the gas generation caused by organic solvent decomposition, and reducing the expansion of the battery. In addition, the invention also discloses a synthesis method of trifluoromethyl borate and trifluoromethyl silane borate.

【技术实现步骤摘要】
一种新型锂二次电池电解液和一种锂二次电池
本专利技术涉及锂二次电池
，具体涉及一种新型锂二次电池电解液和一种锂二次电池。
技术介绍
锂二次电池因其能量密度大、工作电压高、寿命长、绿色环保等特点，已广泛应用到新能源电动汽车、便携式电子产品如照相机、数码摄像机、移动电话、笔记本电脑等领域。锂二次电池主要由正、负极、电解液及隔膜组成。而电解液是锂二次电池的关键材料之一，电解液在电池的内部正、负极之间起到传递锂离子的作用，是锂二次电池获得高能量、长循环、大倍率和安全等优点的保证。目前，锂二次电池电解液主要由有机溶剂、锂盐和添加剂三部分组成。有机溶剂通常为环状酯(如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯)和链状酯(如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯)的混合物；锂盐一般采用已经商业化的六氟磷酸锂为导电盐；而添加剂的种类繁多，通常根据不同使用用途来进行选择，它在电解液中所占的比例很小，但是由于功能明显而被广泛地研究开发。成膜添加剂是锂二次电池电解液添加剂的重要组成部分之一。优良成膜添加剂会在电极表面形成保护膜，该保护膜不溶于有机溶剂，允许锂离子自由地嵌入脱出电极而不允许溶剂分子穿过，能够有效阻止有机电解液和电极的进一步反应对电极的破坏，从而提高电池的常温循环性能和高低温性能。针对成膜添加剂，人们进行了大量的研究。一种用于锂离子电池的电解液(CN201310624603)公开了成膜添加剂双氟磺酰亚胺锂盐、氟代碳酸乙烯酯、磷酸三烯丙酯的电解液应用到三元LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/天然石墨电池上，能有效地提高电池的低温放电效率和高温循环性能。一种锂离子电池用非水电解液及其相应的锂离子电池(CN201310038377)公开了含不饱和亚磷酸酯化合物的成膜添加剂能改善电池的高温存储性能及循环性能。然而从这两个专利可以看出成膜添加剂只能提高电池的常温循环性能、高温性能以及低温性能中的一种或两种，故运用添加剂联用的方法，利用不同添加剂的优点，开发同时提高常温循环、高温性能以及低温性能的电解液配方具有重要意义。本申请主要公开了能同时提高常温循环、高低温性能的锂二次电池电解液配方。
技术实现思路
本专利技术提供一种新型锂二次电池电解液，进一步提供一种包含上述电解液的锂二次电池。此外，本专利技术还提供了锂二次电池电解液添加剂三(氟甲基)硼酸酯和三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯的合成方法。三(氟甲基)硼酸酯添加剂的合成方法如下：在氟气体气氛以及三氧化钴作为催化剂的作用下，在200-220℃加入硼酸三甲酯，使其全部转化为三(氟甲基)硼酸酯。剩余的氟气体与硫反应生成六氟化硫(SF6)后将其排出来以除去反应器中剩余的氟气体。三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯添加剂的合成方法如下：在氟气体气氛以及三氧化钴作为催化剂的作用下，在300-350℃加入三(三甲基硅烷)硼酸酯，使其全部转化为三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯。剩余的氟气体与硫反应生成六氟化硫(SF6)后将其排出来以除去反应器中剩余的氟气体。本专利技术的具体方案如下：一种锂二次电池电解液，所述锂二次电池电解液由添加剂A、添加剂B、有机溶剂和导电锂盐组成，所述的添加剂A为马来酸酐、甲烷二磺酸亚甲酯的至少一种；添加剂B为三(氟甲基)硼酸酯和三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯中的至少一种。；所述三(氟甲基)硼酸酯具有以下的结构式：所述的三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯具有以下的结构式：在上述的锂二次电池电解液中，所述添加剂B的使用质量相当于锂二次电池电解液总质量的0.5％～3.0％。在上述的锂二次电池电解液中，所述有机溶剂包括环状酯和链状酯中的至少一种。在上述的锂二次电池电解液中，所述有机溶剂为环状酯：链状酯的质量比为1：(1～3)的混合溶剂。在上述的锂二次电池电解液中，所述环状酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯和γ-戊内酯中的至少一种；所述链状酯为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、碳酸甲丙酯中的至少一种。在上述的锂二次电池电解液中，所述的导电锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的至少一种；所述导电锂盐在有机溶剂中的浓度为15.0-20.0％。本专利技术还公开了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极和如上所述的锂离子电解液，其中：正极材料选自锂的过渡金属氧化物，其中，所述锂的过渡金属氧化物为LiCoO2、LiMn2O4、LiMnO2、Li2MnO4、LiFePO4、Li1+aMn1-xMxO2、LiCo1-xMxO2、LiFe1-xMxPO4、Li2Mn1-xO4，其中，M为选自Ni、Co、Mn、Al、Cr、Mg、Zr、Mo、V、Ti、B、F中的一种或多种，0≤a<0.2，0≤x<1；负极材料选自石墨、硅碳复合材料、钛酸锂中的至少一种。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：本专利技术的电解液通过添加上述添加剂A的至少一种和添加剂B的至少一种，能够改善锂二次电池的电极/电解液界面性质，提高其稳定性，减小界面阻抗，从而提高锂二次电池的循环稳定性和高低温性能。本专利技术的电解液通过添加上述添加剂A的至少一种和添加剂B的至少一种，能够抑制有机溶剂分解造成的气体产生，减小电池的膨胀。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步的描述，但不构成对本专利技术的任何限制，任何在本专利技术权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本专利技术的权利要求范围内。实施例1-1(1)在室温条件下，将环状酯碳酸乙烯酯(EC)和链状酯碳酸甲乙酯(EMC)以及碳酸二甲酯(DMC)按质量比EC∶EMC∶DMC＝3∶5∶2混合；(2)在室温条件下，将质量分数为15.0％导电锂盐六氟磷酸锂溶解在步骤(1)得到的溶剂中，搅拌均匀，得到基础电解液；(3)在步骤(2)制备的基础电解液中添加添加剂A中的马来酸酐、添加剂B中的三(氟甲基)硼酸酯的用量分别为电解液质量的0.5％、0.5％，得到用于锂二次电池的电解液；(4)将本实施例所得电解液用于LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/石墨软包电池，测试LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/石墨软包电池在常温环境下3.0-4.35V，1C倍率下充放电的循环性能、高温性能和低温性能。实施例1-2(1)在室温条件下，将环状酯碳酸乙烯酯(EC)和链状酯碳酸甲乙酯(EMC)以及碳酸二甲酯(DMC)按质量比EC∶EMC∶DMC＝3∶5∶2混合；(2)在室温条件下，将质量分数为18.0％导电锂盐六氟磷酸锂溶解在步骤(1)得到的溶剂中，搅拌均匀，得到基础电解液；(3)在步骤(2)制备的基础电解液中添加添加剂A中的甲烷二磺酸亚甲酯、添加剂B中的三(氟甲基)硼酸酯的用量分别为电解液质量的0.5％、1.0％，得到用于锂二次电池的电解液；(4)将本实施例所得电解液用于LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/硅碳软包电池，测试LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/硅碳软包电池在常温环境下3.0-4.35V，1C倍率下充放电的循环性能、高温性能和低温性能。实施例1-3(1)在室温条件下，将环状酯碳酸乙烯酯(EC)和链状酯碳酸甲乙酯(EMC)以及碳酸二甲酯(DMC)按质量比EC∶EMC∶DMC＝3∶5∶2混合；(2)在室温条件下，将质量分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂二次电池电解液，其特征在于，所述锂二次电池电解液由添加剂A、添加剂B、有机溶剂和导电锂盐组成，所述的添加剂A为马来酸酐、甲烷二磺酸亚甲酯的至少一种；添加剂B为三(氟甲基)硼酸酯和三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯中的至少一种。所述三(氟甲基)硼酸酯具有以下的结构式：

【技术特征摘要】
1.一种锂二次电池电解液，其特征在于，所述锂二次电池电解液由添加剂A、添加剂B、有机溶剂和导电锂盐组成，所述的添加剂A为马来酸酐、甲烷二磺酸亚甲酯的至少一种；添加剂B为三(氟甲基)硼酸酯和三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯中的至少一种。所述三(氟甲基)硼酸酯具有以下的结构式：所述的三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯具有以下的结构式：2.根据权利要求1所述的锂二次电池电解液，其特征在于，所述添加剂B的使用质量相当于锂二次电池电解液总质量的0.5％～3.0％。3.根据权利要求1所述的锂二次电池电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括环状酯和链状酯。4.根据权利要求3所述的锂二次电池电解液，其特征在于，所述有机溶剂为环状酯：链状酯的质量比为1：(1～3)的混合溶剂。5.根据权利要求3所述的锂二次电池电解液，其特征在于：所述环状酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯和γ-戊内酯中的至少一种；所述链状酯为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健辉，范伟贞，谢添，余乐，赵经纬，郭娟，
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