非水电解液以及锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种非水电解液，所述非水电解液含有锂盐、有机溶剂以及具有式I所示结构的含硼苯甲酰胺型添加剂。本发明专利技术还公开了采用所述非水电解液的锂离子电池。根据本发明专利技术的非水电解液具有明显提高的氧化分解电位，在高于4.5V(例如4.95V)的高电压下，也具有良好的抗氧化性能，从而使得采用该非水电解液的锂离子电池在高于4.5V的高电压下工作时，显示出良好的循环寿命和容量保持率。

Non-aqueous electrolytes and lithium-ion batteries

The invention discloses a non-aqueous electrolyte which contains lithium salt, organic solvent and boron-containing benzamide additive with the structure shown in formula I. The invention also discloses a lithium ion battery using the non-aqueous electrolyte. According to the present invention, the non-aqueous electrolyte has obviously improved oxidation decomposition potential, and has good oxidation resistance at high voltage higher than 4.5V (e.g. 4.95V), so that the lithium-ion battery using the non-aqueous electrolyte can show good cycle life and capacity retention when it operates at high voltage higher than 4.5V.

【技术实现步骤摘要】
非水电解液以及锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，具体地，本专利技术涉及一种非水电解液，本专利技术还涉及一种采用所述非水电解液的锂离子电池。
技术介绍
自20世纪90年代诞生至今，锂离子电池得到了迅猛发展。一般来说，锂离子电池包括电极组和非水电解液，电极组包括正极、负极以及用于将正极和负极隔开的隔膜。当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，通过电解液嵌入负极中，放电时反之。锂离子电池在反复的充放电过程中存在着锂离子的反复迁移，非水电解液作为锂离子迁移的传输介质而存在于锂离子电池中。近年来，高能量密度的锂离子电池成为关注的对象，研究人员已经开发出5V高压正极活性材料。然而，现阶段，绝大多数锂离子电池采用的电解液体系只能在不高于4.5V的电压下稳定使用，当工作电压高于4.5V时，电解液体系会发生氧化分解，导致电池无法正常工作，并使电池的循环性能降低，这对高压正极活性材料的应用造成了极大的障碍，阻碍了高能量密度锂离子电池的开发。因此，研究开发具有更为优异的抗氧化性能的非水电解液体系具有十分重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有的锂离子电池非水电解液体系只能在不高于4.5V的电压下稳定使用，当工作电压高于4.5V时，非水电解液体系会发生氧化分解，导致电池无法正常工作，并使电池的循环性能降低的技术问题，提供一种非水电解液，该非水电解液具有明显提高的氧化分解电位，即便在高于4.5V的高电压下，也具有良好的抗氧化性能。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种非水电解液，该非水电解液含有作为电解质的锂盐、有机溶剂以及至少一种含硼苯甲酰胺型添加剂，所述含硼苯甲酰胺型添加剂具有式I所示的结构，式I中，R1为-H、C1-C5的烷基、C1-C5的卤代烷基、噻吩基、噻唑基或者呋喃基，Y1、Y2、Y3、Y4和Y5相同或不同，各自为-H、-F、-Cl、-Br、C1-C5的烷基或者C1-C5的卤代烷基，R2、R3、R4和R5相同或不同，各自为-H、C1-C5的烷基或者C1-C5的卤代烷基。根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括电池壳体、电极组和非水电解液，所述电极组和非水电解液密封在电池壳体内，所述电极组包括正极、负极以及设置在正极和负极之间的隔膜，其中，所述非水电解液为本专利技术第一个方面所述的非水电解液。根据本专利技术的非水电解液具有明显提高的氧化分解电位，在高于4.5V(例如4.95V)的高电压下，也具有良好的抗氧化性能，从而使得采用该非水电解液的锂离子电池在高于4.5V的高电压下工作时，显示出良好的循环寿命和容量保持率。根据本专利技术的非水电解液能获得明显提高的氧化分解电位，使得采用该非水电解液的锂离子电池在高于4.5V的高电压下也具有良好的循环性能和容量保持率的原因可能是：根据本专利技术的非水电解液采用含硼苯甲酰胺型添加剂，该添加剂在一定的电位下可以在酰胺一端发生氧化聚合反应，从而在锂离子电池的正极表面形成一层表面含有硼元素和羟基的膜，这层膜的表面由于含有羟基，因而具有疏油性，对有机电解液具有一定的排斥作用，并且苯环的存在增加了膜层表面的空间位阻，进一步阻挡有机溶剂靠近电极表面，提高了电解液的氧化分解电位，降低了电解液分子在电极附近发生氧化反应的几率；同时，硼元素存在使得化合物具有较高的稳定性，大大增强了膜层稳定性，尤其是热稳定性。因此，根据本专利技术的非水电解液显示出明显提高的稳定性，并最终提升了锂离子电池在高电压下的循环性能和容量保持率，使得锂离子电池即便在高电压下也具有良好的稳定性和安全性。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种非水电解液，该非水电解液含有作为电解质的锂盐、有机溶剂以及至少一种含硼苯甲酰胺型添加剂。所述含硼苯甲酰胺型添加剂具有式I所示的结构，式I中，R1为-H、C1-C5的烷基、C1-C5的卤代烷基、噻吩基、噻唑基或者呋喃基，Y1、Y2、Y3、Y4和Y5相同或不同，各自为-H、-F、-Cl、-Br、C1-C5的烷基或者C1-C5的卤代烷基。本专利技术中，C1-C5的烷基的具体实例可以包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基和新戊基。本专利技术中，C1-C5的卤代烷基是指C1-C5的烷基中的部分或全部氢原子被卤素原子取代而形成的基团。C1-C5的卤代烷基中的卤素原子可以为F、Cl、Br或者I。本专利技术中，C1-C5的卤代烷基优选为-(CH2)nCHsXt，其中，t个X相同或不同，各自为-F、-Cl或者-Br，n为0、1、2、3或者4，s为0、1或者2，t为1、2或者3，且s+t＝3。C1-C5的卤代烷基的具体实例可以包括但不限于：-CF3、-CH2CF3、-CH2CH2CF3、-CH2CH2CH2Cl、以及-CH2CH2CH2Br。优选地，式I中，R1为C1-C5的卤代烷基或者Y1、Y2、Y3、Y4和Y5中的至少一个为-F、-Cl、-Br、C1-C5的烷基或者C1-C5的卤代烷基。作为一个更为优选的实例，R1为C1-C5的卤代烷基；更优选为-(CH2)nCHsXt，n为0、1、2或者3，s为0、1或者2，t为1、2或者3，且s+t＝3；进一步优选为-CH2CH2CH2Br。采用根据该优选实例的非水电解液的锂离子电池具有优异的充放电性能。作为另一个优选的实例，R1为Y1、Y2、Y3、Y4和Y5中的至少一个为-F、-Cl、-Br、C1-C5的烷基或者C1-C5的卤代烷基。例如，Y1、Y2、Y3、Y4和Y5中的任意一个为-F、-Cl或者-Br，剩余为-H。又例如，Y1、Y2、Y3、Y4和Y5中的任意一个为-F、-Cl或者-Br，Y1、Y2、Y3、Y4和Y5中的任意另一个为C1-C5的烷基，剩余为-H。再例如，Y1、Y2、Y3、Y4和Y5中的任意两个为C1-C5的烷基或者C1-C5的卤代烷基，剩余为-H。在该优选的实例中，Y1、Y2、Y3、Y4和Y5中的至少一个优选为-F、-Cl、-Br或者C1-C5的烷基，更优选Y1、Y2、Y3、Y4和Y5中的任意一个为-F、-Cl或者-Br或者C1-C5的烷基，剩余为-H或者C1-C5的卤代烷基。特别优选地，Y1、Y2、Y3、Y4和Y5中的任意一个为-F、-Cl或者-Br，更优选为-Br，剩余为-H，采用该非水电解液的锂离子电池不仅具有更为优异的充放电性能，而且具有更为优异的循环性能。式I中，R2、R3、R4和R5相同或不同，各自为-H、C1-C5的烷基或者C1-C5的卤代烷基。优选地，R2、R3、R4和R5为-H。根据本专利技术的非水电解液，所述含硼苯甲酰胺型添加剂的优选实例包括但不限于以下化合物中的一种或两种以上的组合：从进一步提高采用该非水电解液的锂离子电池的充放电性能的角度出发，所述含硼苯甲酰胺型添加剂的优选实例包括但不限于以下化合物中的一种或两种以上的组合：从进一步提高采用该非水电解液的锂离子电池的循环性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解液，该非水电解液含有作为电解质的锂盐、有机溶剂以及至少一种含硼苯甲酰胺型添加剂，所述含硼苯甲酰胺型添加剂具有式I所示的结构，

【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，该非水电解液含有作为电解质的锂盐、有机溶剂以及至少一种含硼苯甲酰胺型添加剂，所述含硼苯甲酰胺型添加剂具有式I所示的结构，式I中，R1为-H、C1-C5的烷基、C1-C5的卤代烷基、噻吩基、噻唑基或者呋喃基，Y1、Y2、Y3、Y4和Y5相同或不同，各自为-H、-F、-Cl、-Br、C1-C5的烷基或者C1-C5的卤代烷基，R2、R3、R4和R5相同或不同，各自为-H、C1-C5的烷基或者C1-C5的卤代烷基。2.根据权利要求1所述的非水电解液，其中，以非水电解液的总量为基准，所述含硼苯甲酰胺型添加剂的含量为0.0001-20重量％，优选为0.0005-18重量％，更优选为0.001-15重量％。3.根据权利要求1或2所述的非水电解液，其中，式I中，R1为C1-C5的卤代烷基或者Y1、Y2、Y3、Y4和Y5中的至少一个为-F、-Cl、-Br、C1-C5的烷基或者C1-C5的卤代烷基；优选地，式I中，R1为C1-C5的卤代烷基；更优选为-(CH2)nCHsXt，n为0、1、2或者3，s为0、1或者2，t为1、2或者3，且s+t＝3；优选地，式I中，R1为Y1、Y2、Y3、Y4和Y5中的至少一个为-F、-Cl、-Br、C1-C5的烷基或者C1-C5的卤代烷基。4.根据权利要求1或2所述的非水电解液，其中，所述含硼苯甲酰胺型添加剂为选自以下化合物中的一种或两种以上：5.根据权利要求1或2所述的非...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔飞燕，杨洋，王圣，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44