电解液以及锂离子电池制造技术

本发明专利技术揭示了一种电解液和锂离子电池，其中，电解液包括：锂盐、有机溶剂和第一添加剂；所述第一添加剂为环磷酸硅氧烷化合物中的一种或几种；所述环磷酸硅氧烷化合物的结构式为：

【技术实现步骤摘要】
电解液以及锂离子电池
本专利技术涉及到新能源领域，特别是涉及到电解液以及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池被认为是混合动力电动车和电动车非常有前景的动力电源，但是为了满足电动车的需求，锂离子电池的能量密度需要进一步提升，提高锂离子电池的工作电压被认为是一种有效的解决方法。在现有的多种正极材料中，LiNixCoyMnzO2(0≤x,y,z<1)因为其比容量可以随着工作电压的提高而增大得到了广泛关注，例如，当工作电压从4.2V提高至4.5V，其能量密度可以增大30％。但是LiNixCoyMnzO2(0≤x,y,z<1)材料含有较高的镍含量，导致循环性能较差。原因之一是Li+与Ni2+半径相似易发生阳离子晶位混合，导致材料晶格结构破坏，原因之二是LiNixCoyMnzO2(0≤x,y,z<1)材料在充电过程中Ni4+具有催化活性，导致电解液分解严重，电池被损坏。因此提高高镍材料在充放电循环中的界面稳定性对于提高锂离子电池性能尤为必要，通过改善电解液组成成分，优化LiNixCoyMnzO2(0≤x,y,z<1)材料在充电过程中与电解液接触的界面环境，具有实际应用价值。因此，现有技术还有待改进。
技术实现思路
本专利技术的主要目的为提供一种电解液，旨在解决现有电解液不利于发挥LiNixCoyMnzO2材料高能量性能的技术问题。本专利技术提出一种电解液，包括：锂盐、有机溶剂和第一添加剂；所述第一添加剂为环磷酸硅氧烷化合物中的一种或几种；所述环磷酸硅氧烷化合物的结构式为：其中，R1、R2、R3分别为羟基、烷基、烷氧基、烯基、氟代烷基、氟代烷氧基、氟代烯基、苯环中的一种，所述氟代烷基、氟代烷氧基、氟代烯基中的氟取代包括部分氟取代或者全部氟取代。优选地，所述的R1独立地为烷基、烯基、氟代烷基、氟代烯基或苯环；所述的R2、R3独立地为羟基、烷基、烷氧基、烯基、氟代烷基、氟代烷氧基或氟代烯基，其中，所述烷基的碳原子数为1至3。优选地，所述环磷酸硅氧烷化合物包括1,1,5,5-四乙基-3,7-二甲基-环-3,7-二磷酸-二硅氧烷、1,5-二甲基-1,5-二乙烯基-3,7-二丙基-环-3,7-二磷酸-二硅氧烷以及1,5-二甲基-1,5-二乙烯基-3,7-二丙烯基-环-3,7-二磷酸-二硅氧烷中的一种或几种。优选地，所述环磷酸硅氧烷化合物占比所述电解液的质量百分比范围包括0.01％至2％。优选地，所述电解液，还包括第二添加剂，所述第二添加剂包括碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、硫酸丙烯酯中、氟代碳酸乙烯酯的一种或几种；所述第二添加剂占比所述电解液的质量百分比范围包括0.01％至10％。优选地，所述锂盐包括LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiODFB、LiPO2F2、LiFST、LiTFSI中的一种或几种；所述锂盐在所述电解液中的摩尔浓度范围包括0.001mol/L至2mol/L。优选地，所述有机溶剂为环状碳酸酯类有机溶剂和链状碳酸酯类有机溶剂的混合体。优选地，所述环状碳酸酯类有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或几种；所述链状碳酸酯类有机溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯中、乙酸丙酯中的一种或几种。本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括上述的电解液。优选地，所述锂离子电池，还包括正极片和负极片；所述负极片中的负极材料包括硅碳复合材料、人造石墨、天然石墨中的一种或几种；所述正极片中的正极材料包括镍钴锰酸锂三元材料和/或镍锰酸锂。本专利技术有益技术效果：本专利技术通过在电解液中引入新型环磷酸硅氧烷化合物类添加剂，使得以LiNixCoyMnzO2(0≤x,y,z<1)材料为正极活性材料的锂离子电池的正极片在充电过程中与电解液接触的界面上形成稳定的钝化膜，抑制正极片界面产气的效果更优，有利于保护电极结构的稳定性；同时稳定的钝化膜也使降低了LiNixCoyMnzO2(0≤x,y,z<1)材料对电解液的催化分解作用，进一步提高锂离子电池的性能。本专利技术的电解液中还根据化学协同作用添加了第二添加剂，使得电解液在锂离子电池充放电过程中不仅能够提升钝化膜的稳定性，而且形成的钝化膜的离子通透性好，有利于降低界面阻抗，将锂离子电池的阻抗控制在合理范围。具体实施方式应当理解，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。本专利技术一实施例的电解液，包括：锂盐、有机溶剂和第一添加剂；所述第一添加剂为环磷酸硅氧烷化合物中的一种或几种；所述环磷酸硅氧烷化合物的结构式为：其中，R1、R2、R3分别为羟基、烷基、烷氧基、烯基、氟代烷基、氟代烷氧基、氟代烯基、苯环中的一种，所述氟代烷基、氟代烷氧基、氟代烯基中的氟取代包括部分氟取代或者全部氟取代。在高镍正极材料体系下，电解液在正极氧化的反应加剧，导致锂离子电池产气严重，一方面会导致设备开裂损坏不能正常使用，甚至起火、爆炸等；另一方面会影响锂离子电池的充放电性能，包括充放电循环性能和存储性能变差。为抑制高镍正极材料的高温产气膨胀以及改善锂离子电池性能通常加入大量的成膜添加剂，但导致了电极表面形成的钝化膜阻抗较大，且在锂离子电池充放电循环过程阻抗增长趋势明显。本实施例通过引入新型环磷酸硅氧烷化合物作为电解液的添加剂，环磷酸硅氧烷化合物类中的Si-O键和P-O键交替组成环状结构且存在P＝O双键，使得Si-O键和P-O键在非水环境中易在锂离子电池化成阶段与正负极片的界面上的其他元素发生化学反应，在正负极片与电解液的接触界面上形成稳定的钝化膜，抑制高镍正极材料的产气。本实施例的环磷酸硅氧烷化合物的元素P和Si分别羟基、烷基、烷氧基、烯基、氟代烷基、氟代烷氧基、氟代烯基、苯环等不同的供电基，以进一步优化环磷酸硅氧烷化合物的电子云分布，以优化环磷酸硅氧烷化合物在化成反应中的价键断裂，以便形成的钝化膜具有良好的离子通透性，减小钝化膜的阻抗，提高锂离子电池在化成阶段以及充放电过程中的正负极界面成膜效果。进一步地，所述的R1为烷基、烯基、氟代烷基、氟代烯基或苯环；所述的R2、R3分别为羟基、烷基、烷氧基、烯基、氟代烷基、氟代烷氧基或氟代烯基，其中，所述烷基的碳原子数为1至3。上述优化结果根据实验中锂离子电池的正负极片的界面阻抗数据得来。进一步地，所述环磷酸硅氧烷化合物包括1,1,5,5-四乙基-3,7-二甲基-环-3,7-二磷酸-二硅氧烷、1,5-二甲基-1,5-二乙烯基-3,7-二丙基-环-3,7-二磷酸-二硅氧烷以及1,5-二甲基-1,5-二乙烯基-3,7-二丙烯基-环-3,7-二磷酸-二硅氧烷中的一种或几种。1,1,5,5-四乙基-3,7-二甲基-环-3,7-二磷酸-二硅氧烷、1,5-二甲基-1,5-二乙烯基-3,7-二丙基-环-3,7-二磷酸-二硅氧烷以及1,5-二甲基-1,5-二乙烯基-3,7-二丙烯基-环-3,7-二磷酸-二硅氧烷中的结构式分别对应如下：进一步地，所述环磷酸硅氧烷化合物占比所述电解液的质量百分比范围包括0.01％至2％。进一步地，所述电解液，还包括第二添加剂，所述第二添加剂包括碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、硫酸丙烯酯中、氟代碳酸乙烯酯的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，其特征在于，包括：锂盐、有机溶剂和第一添加剂；所述第一添加剂为环磷酸硅氧烷化合物中的一种或几种；所述环磷酸硅氧烷化合物的结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，包括：锂盐、有机溶剂和第一添加剂；所述第一添加剂为环磷酸硅氧烷化合物中的一种或几种；所述环磷酸硅氧烷化合物的结构式为：其中，R1、R2、R3分别为羟基、烷基、烷氧基、烯基、氟代烷基、氟代烷氧基、氟代烯基、苯环中的一种，所述氟代烷基、氟代烷氧基、氟代烯基中的氟取代包括部分氟取代或者全部氟取代。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的R1为烷基、烯基、氟代烷基、氟代烯基或苯环中的一种；所述的R2、R3分别为羟基、烷基、烷氧基、烯基、氟代烷基、氟代烷氧基或氟代烯基中的一种，其中，所述烷基的碳原子数为1至3。3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述环磷酸硅氧烷化合物包括1,1,5,5-四乙基-3,7-二甲基-环-3,7-二磷酸-二硅氧烷、1,5-二甲基-1,5-二乙烯基-3,7-二丙基-环-3,7-二磷酸-二硅氧烷以及1,5-二甲基-1,5-二乙烯基-3,7-二丙烯基-环-3,7-二磷酸-二硅氧烷中的一种或几种。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电解液，其特征在于，所述环磷酸硅氧烷化合物占比所述电解液的质量百分比范围包括0.01％至2％。5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，还包括第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈丽明，张耀，褚春波，王威，王明旺，
申请(专利权)人：欣旺达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44