二肟类衍生物在制备锂离子电池电解液中的应用制造技术

本发明专利技术公开了二肟类衍生物在制备锂离子电池电解液中的应用，本发明专利技术以二肟类衍生物作为锂离子电池电解液的添加剂之一，能够与循环过程中溶解到电解液的正极材料过渡金属离子形成配合物沉淀，减缓金属离子在负极表面的沉积和负极SEI的生长，明显改善锂离子电池，特别是以含镍材料为正极材料的锂离子电池的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
二肟类衍生物在制备锂离子电池电解液中的应用
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及二肟类衍生物在制备锂离子电池电解液中的应用。
技术介绍
锂离子电池由于具有能量密度高和循环寿命长等优点，已经被广泛应用于便携式电子产品。和钴酸锂和磷酸铁锂材料相比，含镍的正极材料由于具有较高的比容量，已经成为新能源汽车领域锂离子动力电池的主流。例如，含镍的三元材料和NCA材料是目前最受关注的新能源汽车动力电池正极材料，而富锂材料被普遍认为是下一代的动力电池正极材料。含镍正极材料制作的锂电池在使用过程存在的主要问题是循环性能不够理想，主要原因在于循环过程中含镍材料晶体结构的衰变、二次颗粒内部应力的积累以及过渡金属元素的溶解等问题。提高电池循环性能一方面可以通过对含镍材料进行材料改性，如元素体相掺杂和表面包覆，另一方面也可以开发合适的电解液添加剂，通过电解液来改善含镍材料的循环性能。现有技术中，以二肟类衍生物作为锂离子电池电解液添加剂，并以此制备电解液来改善含镍正极材料循环性能的相关技术还尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供二肟类衍生物在制备锂离子电池电解液中的应用。本专利技术的另一目的在于提供一种锂离子电池电解液。本专利技术的再一目的在于提供一种锂离子电池。本专利技术的技术方案如下：二肟类衍生物在制备锂离子电池电解液中的应用，该锂离子电池的正极的材质含镍，该二肟类衍生物的结构式为其中，R1为H、卤素、碳原子数为1-5的烷基或卤代烷基，R2为H、卤素、碳原子数为1-5的烷基或卤代烷基，X1为H或碱金属，X2为H或碱金属。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述锂离子电池电解液中，所述二肟类衍生物的含量为0.01-10wt％。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述锂离子电池电解液中还包括锂盐、有机溶剂和添加剂。进一步优选的，所述锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)中的至少一种；所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)、二乙基碳酸酯(DEC)、甲基乙基碳酸酯(EMC)、甲基丙基碳酸酯(MPC)和碳酸丁烯酯(BC)中的至少一种；所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、乙烯基亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、硫酸二甲酯和硫酸丙烯酯中的至少一种。本专利技术的另一技术方案如下：一种锂离子电池电解液，该锂离子电池的正极的材质含镍，含有二肟类衍生物，该二肟类衍生物的结构式为其中，R1为H、卤素、碳原子数为1-5的烷基或卤代烷基，R2为H、卤素、碳原子数为1-5的烷基或卤代烷基，X1为H或碱金属，X2为H或碱金属。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述二肟类衍生物的含量为0.01-10wt％。在本专利技术的一个优选实施方案中，还包括锂盐、有机溶剂和添加剂。进一步优选的，所述锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)中的至少一种；所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)、二乙基碳酸酯(DEC)、甲基乙基碳酸酯(EMC)、甲基丙基碳酸酯(MPC)和碳酸丁烯酯(BC)中的至少一种；所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、乙烯基亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、硫酸二甲酯和硫酸丙烯酯中的至少一种。本专利技术的再一技术方案如下：一种锂离子电池，其正极的材质含镍，具有上述锂离子电池电解液。本专利技术的有益效果是：本专利技术以二肟类衍生物作为锂离子电池电解液的添加剂之一，能够与循环过程中溶解到电解液的正极材料过渡金属离子形成配合物沉淀，减缓金属离子在负极表面的沉积和负极SEI的生长，明显改善锂离子电池，特别是以含镍材料为正极材料的锂离子电池的循环性能。附图说明图1为本专利技术实施例6、对比例1和对比例2的循环容量保持率对比图。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。下述实施例中，所属有机溶剂选自本领域技术人员公知的有机溶剂，为了方便本专利技术的阐述，选用EC+EMC，两者质量比例3∶7。下述实施例中，所述电解质锂盐选择六氟磷酸锂(LiPF6)，为了方便本专利技术的阐述，固定锂盐LiPF6的浓度为1mol/L。实施例1电解液配制步骤：在含水量＜5ppm的氩气气氛手套箱中，将3.00gEC和7.00gEMC进行混合，之后向混合溶液中缓慢加入充分干燥的1.39gLiPF6，待LiPF6完全溶解后，再加入0.115g丁二酮肟，混合均匀后获得电解液。电解液组成如下：锂盐LiPF6浓度1.0mol·L-1，有机溶剂EC∶EMC＝3∶7(质量比)，添加剂丁二酮肟占电解液总量的质量百分含量为1％。电池选用购买的未注液的软包装电池，注入上述电解液即得锂离子电池。电池所使用的正极材料为镍钴锰酸锂材料，负极材料为改性天然石墨材料，电池设计容量为1000mAh，电池注液量为4.0g。将上述电池在充放电仪上进行充放电循环测试，测试温度为25℃，循环倍率为1C，充放电电压为3.0-4.2V。计算循环后电池的容量保持率。计算公式如下：第n次循环容量保持率(％)＝(第n次循环放电容量/首次循环放电容量)*100％。实施例2本实施例中添加剂采用丁二酮肟单锂盐，二酮肟单锂盐占电解液总量的质量百分含量为1％。其他均与实施例1相同。实施例3本实施例中添加剂采用丁二酮肟双锂盐，丁二酮肟双锂盐占电解液总量的质量百分含量为1％。其他均与实施例1相同。实施例4本实施例中添加剂采用丁二酮肟单锂盐，丁二酮肟单锂盐占电解液总量的质量百分含量为0.01％。其他均与实施例1相同。实施例5本实施例中添加剂采用丁二酮肟单锂盐，丁二酮肟单锂盐占电解液总量的质量百分含量为10％。其他均与实施例1相同。实施例6本实施例中添加剂采用丁二酮肟单锂盐和碳酸亚乙烯酯，其中丁二酮肟单锂盐占电解液总量的质量百分含量为1％，碳酸亚乙烯酯占电解液总量的质量百分含量为1％。其他均与实施例1相同。实施例7本实施例中添加剂采用丁二酮肟单钠盐，丁二酮肟单钠盐占电解液总量的质量百分含量为1％。其他均与实施例1相同。对比例1本对比例中电解液选用未含任何添加剂的基础电解液，电解液组成为：锂盐LiPF6浓度1.0mol·L-1，有机溶剂EC∶EMC＝3∶7(质量比)。其他均与实施例1相同。对比例2本对比例中采用碳酸亚乙烯酯为添加剂，碳酸亚乙烯酯占电解液总量的质量百分含量为2％。其他均与实施例1相同。表1实施例1～7和对比例1～2性能测试结果：400次循环容量保持率(％)实施例178.3实施例292.5实施例388.4实施例482.3实施例592.3实施例695.9实施例790.3对比例168.4对比例286.6从对比例1可以看出，没有使用添加剂的电解液电池，循环性能不佳，400圈后电池的容量保持率只有68.4％。和对比例1相比，加入二肟类衍生物作为电解液添加剂，电池循环性能都有不同程度的改善，其中单锂盐添加剂的改善效果较好。从实施例4看，添加剂浓度不宜过低，过低浓度的添加剂不足以沉淀电解液中的过渡金属离子。从实施例2和实施例5看，当添加剂达到合适的浓度时，电池循环就具有明显的改善作用，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.二肟类衍生物在制备锂离子电池电解液中的应用，该锂离子电池的正极的材质含镍，其特征在于：该二肟类衍生物的结构式为

【技术特征摘要】
1.二肟类衍生物在制备锂离子电池电解液中的应用，该锂离子电池的正极的材质含镍，其特征在于：该二肟类衍生物的结构式为其中，R1为H、卤素、碳原子数为1-5的烷基或卤代烷基，R2为H、卤素、碳原子数为1-5的烷基或卤代烷基，X1为H或碱金属，X2为H或碱金属。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述锂离子电池电解液中，所述二肟类衍生物的含量为0.01-10wt％。3.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述锂离子电池电解液中还包括锂盐、有机溶剂和添加剂。4.如权利要求3所述的应用，其特征在于：所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种；所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、甲基丙基碳酸酯和碳酸丁烯酯中的至少一种；所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、乙烯基亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、硫酸二甲酯和硫酸丙烯酯中的至少一种。5.一种锂离子电池电解液，该锂离子电池的正极的材质含...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠如，李益孝，杨勇，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35