一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池，非水电解液中包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括以非水电解液重量计为0.1wt％‑2wt％的1,2,3‑三氟苯。本发明专利技术通过向电解液中添加1,2,3‑三氟苯作为添加剂，可以有效提高电解液与极片的相容性，提高电解液在极片上的渗透性能；同时1,2,3‑三氟苯具有正极成膜作用，可以保护正极，改善高温存储性能和循环性能。

A Non-aqueous Electrolyte for Lithium Ion Batteries and Lithium Ion Batteries

The present invention relates to a non-aqueous electrolyte for lithium ion batteries and a lithium ion battery. The non-aqueous electrolyte includes organic solvents, lithium salts and additives. The additives include 1,2,3-trifluorobenzene with a non-aqueous electrolyte weight of 0.1wt%2wt%. By adding 1,2,3_trifluorobenzene as an additive to the electrolyte, the compatibility between the electrolyte and the electrodes can be effectively improved, and the permeability of the electrolyte on the electrodes can be improved. At the same time, 1,2,3_trifluorobenzene has a positive film forming effect, which can protect the positive electrode and improve the high temperature storage performance and circulation performance.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
本专利技术涉及电化学领域，具体说是一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池因为其优秀的电化学性能，安全环保等特性，是目前最受欢迎，最广泛使用的二次电池。随着新能源汽车对续航里程的不断提高和3C数码产品轻薄化的不断发展，电池行业越来越要求锂离子电池高能量密度化。高能量密度化目前主要通过两个途径实现，就是采取高容量正极和高容量负极。目前较为成熟的高容量正极主要是高电压钴酸锂材料，如已经成熟的4.35V和即将成熟的4.4V的高电压钴酸锂正极；高容量负极主要有高压实石墨负极和硅碳合金材料。硅碳合金材料在循环过程中存在较大的体积膨胀，会大大劣化循环性能，这个问题目前还难以解决，所以高容量硅碳合金负极材料短期内还难以实现商业化，常见的高容量负极主要是高压实石墨负极。高压实石墨负极的压实密度一般在1.6～1.75g/cm3，且技术较为成熟，已经大批量应用在3C数码电池中，负极压实1.8g/cm3或以上将会是下一步高容量石墨负极的技术趋势。目前较为成熟的3C数码用高能量密度锂离子电池主要是高电压钴酸锂电池，这种电池体系的正极压实密度一般在4.0g/cm3以上，负极压实密度一般在1.65g/cm3以上。在这种高压实的电池体系中，往往存在电解液渗透难的问题。因为正、负极的压实密度大，电极片较厚，电极材料颗粒之间的空隙较小，导致电解液短时间内很难渗透到极片内部，从而导致电池制作过程中电解液保有量不足，存在电池循环性能严重不足和析锂的问题，同时由于电解液在高压实正、负极界面渗透难的问题，使得电解液与电极之间的接触内阻增大，也会影响电池容量的发挥和大倍率的充放电性能。为了解决高压实电池体系中电解液渗透难的问题，现有技术提出了在电解液中添加氟苯类化合物的做法。比如：(1)专利号为CN103715454A，专利名称为“一种锂离子电池用电解液以及含有该电解液的二次电池”的专利技术专利，公开了在电解液中添加以电解液总重量计为1-15％的氟苯类化合物，所采用的氟苯类化合物选自对氟甲苯、2-氟代甲苯、3-氟代甲苯、1,3-二氟苯、三氟甲苯、对氟苯酚、对氯氟苯、对溴氟苯、2-溴-4-氟苯酚、2,4-二氯氟苯、对氟苯甲砜、5-氟苯甲酸乙酯、1-乙酰氧基-2-氟苯、1-乙酰氧基-3-氟苯、1-乙酰氧基-4-氟苯、2-乙酰氧基-2,4-二氟苯、烯丙基五氟苯中的至少一种；(2)专利号为CN103531864A，专利名称为“一种锂离子电池及其电解液”的专利技术专利，公开了在电解液中添加以电解液重量计为1.0-5.0％的氟苯；(3)专利号为CN104466248A，专利名称为“一种电解液及使用该电解液的锂离子电池”的专利技术专利，公开了在电解液中添加以电解液重量计为0.1-15％的氟苯。上述专利所添加的氟苯类化合物，在一定程度上提高了电解液的渗透性能，提高了电池容量，改善了电池的充放电循环性能和高低温储存性能，但提升效果有限，且对于压实密度在1.65g/cm3以上的石墨负极材料，上述电解液的渗透性能提升并不明显，因此寻求一种能显著提升电解液的渗透性能尤其是在负极压实密度在1.65g/cm3以上的电池体系中的渗透性能的电解液添加剂，成为了本领域技术人员亟待解决的一大技术难题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种渗透性能更好、可适用于更高压实密度电池体系的锂离子电池非水电解液，并进而提供一种电容量更高、充放电循环性能和高温稳定性能更好的锂离子电池。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案一为：一种锂离子电池非水电解液，包括：有机溶剂；锂盐；以及添加剂，所述添加剂包括以电解液重量计为0.1wt％-2wt％的1,2,3-三氟苯。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案二为：一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和非水电解液，所述非水电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括以电解液重量计为0.1wt％-2wt％的1,2,3-三氟苯。本专利技术的有益效果在于：区别于现有的电解液，本专利技术向电解液中添加0.1wt％-2wt％的1,2,3-三氟苯，由于1,2,3-三氟苯含有三个强吸电子基团的F原子，且三个F原子处在相邻的位置，能提高电解液与电极界面的兼容性，大幅降低电解液与高压实石墨负极之间的接触角，起到类似表面活性剂的作用，提高电解液与电极之间的附着力，从而显著提高电解液的渗透性。采用本专利技术电解液制得的锂离子电池，具有高容量保持率、优异的循环性能和高温存储性能。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。本专利技术最关键的构思在于：采用1,2,3-三氟苯作为电解液的添加剂，相比现有的氟苯类化合物，可以有效提高电解液与极片的相容性，提高电解液在极片上的渗透性能。具体的，本专利技术提供的锂离子电池非水电解液，包括：有机溶剂；锂盐；以及添加剂，所述添加剂包括以电解液重量计为0.1wt％-2wt％的1,2,3-三氟苯。本专利技术的技术原理为：1,2,3-三氟苯含有三个强吸电子基团的F原子，且三个F原子处在相邻的位置，能大幅降低电解液与高压实石墨负极之间的接触角，降低电解液在极片上的表面张力，有类似表面活性剂的作用，提高电解液与电极之间的附着力，从而显著提高电解液的渗透性。同时1,2,3-三氟苯还具有正极成膜作用，所成的膜可以保护正极，从而改善电池的高温存储性能和循环性能。因此本专利技术提供的电解液相比现有电解液，渗透和浸润性能更好，可适用于更高压实密度电池体系，制得的锂离子电池具有高容量保持率、优异的循环性能和高温存储性能。对于电解液中1,2,3-三氟苯的含量，当1,2,3-三氟苯的含量小于0.1％时，其对改善电解液与极片之间的相容性有限，对电解液的渗透性能起不到应有的改善效果；当其含量大于2％时，容易在正极发生氧化分解，导致正极界面阻抗增大，劣化电池性能。进一步的，所述的锂离子电池电解液中，所述电解液添加剂还包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯中的一种或多种组合的添加剂。碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或1,3-丙烷磺内酯等添加剂，是优良的负极成膜添加剂，可以有效提高电池的循环性能。进一步的，所述的锂离子电池电解液中，所述电解液添加剂还包括二腈类化合物。二腈化合物，可以和金属离子发生络合作用，降低电解液分解，抑制金属离子溶出，保护正极，提高电池高温性能。进一步的，所述二腈化合物选自丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈和癸二腈中的一种或两种以上。进一步的，所述非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的一种或两种以上。进一步的，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的组合物。进一步的，所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂盐中的一种或两种以上。具体的，本专利技术提供的锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和非水电解液，所述非水电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括以电解液重量计为0.1wt％-2wt％的1,2,3-三氟苯。进一步的，所述锂离子电池，其负极材料的压实密度大于等于1.65g/cm3。进一步的，所述添加剂还包括碳酸亚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池非水电解液，其特征在于：包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括以非水电解液重量计为0.1wt％‑2wt％的1,2,3‑三氟苯。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池非水电解液，其特征在于：包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括以非水电解液重量计为0.1wt％-2wt％的1,2,3-三氟苯。2.根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于：所述添加剂还包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯的一种或多种。3.根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于：所述添加剂还包括二腈化合物，所述二腈化合物选自丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈和癸二腈中的一种或两种以上。4.根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于：所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂盐中的一种或两种以上。5.一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和非水电解液，其特征在于：所述非水电解液包括有机溶剂、锂盐和添...

【专利技术属性】
技术研发人员：石桥，林木崇，周笛雄，张海玲，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44