一种锂离子电池电解液及锂离子电池制造技术

为克服现有技术中的电解液通常难以兼顾低温性能和高温循环、高温存储性能的问题，本发明专利技术提供了一种锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括丙炔酸酯化合物和含氰基的叔胺类化合物。同时，本发明专利技术还公开了采用上述锂离子电池电解液的电池。本发明专利技术提供的锂离子电池电解液可有效改善电池的低温性能和高温循环、高温存储性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电解液及锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池电解液的
，具体涉及一种锂离子电池电解液及采用该电解液的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池是一种能量密度高循环寿命长的新型能源器件，目前已经充分运用在各种移动电器中，并往汽车电动化方向快速发展。为了提高锂离子电池的能量密度，人们在锂离子电池中不断开发新型正极材料和负极材料，相应地为了提高匹配新型电极材料，锂离子电池的电解液也需要不断开发新的材料和配方。锂离子电池电解液通常由电解质盐和溶剂及添加剂组成。溶剂主要是碳酸酯类的混合物，同时也会选择性的添加一定量的羧酸酯，如乙酸酯，丙酸酯类等。添加剂则品种繁多，功能各异。由于添加剂一般用量较少而具有较高的效费比，常常用于提供锂盐和溶剂不具有的某些性能，或者弥补它们的不足，或者增强电解液(在电池中的)的各种性能。比如联苯和环已基苯用于电池的过充保护，碳酸亚乙烯酯用于提高循环寿命，1,3-丙烷磺酸内酯用于提高高温性能，氟代苯用于改善电解液对电极片的浸润性等。电解液中使用的锂盐，主要是六氟磷酸锂，它具有受热易分解，遇水易反应的特点。由于六氟磷酸锂在高温下的不稳定性，它容易分解产生活性较强的五氟化磷气体或者与水分作用产生氢氟酸，从而引发电池中进一步的副反应，对电池的循环产生明显的有害作用，在高温下这一负面影响更加显著。常用的溶剂无法对此形成有效的保护，为了提高锂离子电池循环寿命，开发电解液的添加剂在负极表面形成固体电解质界面膜(SEI膜)，可以提高电池的循环寿命和高温存储性能。但是现有的电解液通常难以兼顾低温性能和高温循环、高温存储性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中的电解液通常难以兼顾低温性能和高温循环、高温存储性能的问题，提供一种锂离子电池电解液。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：提供一种锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括丙炔酸酯化合物和含氰基的叔胺类化合物。同时，本专利技术还提供了一种包括上述电解液的锂离子电池。由于采用以上技术方案，本申请的有益之处在于：本专利技术的专利技术人发现，在电解液中添加丙炔酸酯化合物后，可在一定程度上提高电池的常温循环性能和一定的高温存储性能，但会明显劣化电池的低温性能和高温循环性能，推测原因在于丙炔酸酯化合物在首次充电过程中可被氧化分解，在负极表面形成SEI膜，一定程度上阻止了溶剂和锂盐的进一步分解，提升电池的常温循环性能和一定的高温存储性能。但是，丙炔酸酯化合物形成的SEI膜阻抗大，会发生析锂；并且，该SEI膜在高温循环过程中会逐渐溶解或破裂，致使暴露的负极与电解液发生化学反应，使得电池容量迅速衰减。本专利技术所提供的锂离子电池电解液通过将丙炔酸酯化合物和含氰基的叔胺类化合物共同使用，可以有效改善丙炔酸酯化合物成膜导致的阻抗大的问题，抑制析锂；同时可有效改善SEI膜致密性，提高高温循环性能和高温存储性能。另外，上述锂离子电池电解液中，添加剂可与正极表面强氧化性的活性位点进行络合，减少了活性位点对电解液的氧化分解作用；并且，含氰基的叔胺类化合物分子中心的氮原子具有独对电子，具有一定的碱性，能够缓和或冲抵电解液中LiPF6分解带来的酸性物质(HF，PF5，POF3等)的酸性，减轻了这些分解产物在高温下对电池性能的消极影响。通过对电解液中所含有的丙炔酸酯化合物和含氰基的叔胺类化合物进行合理的质量配比优化，通过丙炔酸酯和含氰基的叔胺类化合物之间的协同使用，使电解液在低温和高温下都可以在负极形成致密性稳定的SEI膜，从而满足锂离电池在45℃下循环性能稳定，在60℃烘箱中贮存不气胀，内阻变化小，并保持良好的低温放电和高温循环以及存储性能。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。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。本专利技术提供的锂离子电池电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括丙炔酸酯化合物和含氰基的叔胺类化合物。其中，上述丙炔酸酯化合物为具有式1所示结构的化合物：式1：其中，R1为苯基或具有1～4个碳原子的烷基、环烷基。具体的，所述丙炔酸酯化合物选自丙炔酸甲酯、丙炔酸乙酯、丙炔酸丙酯、丙炔酸异丙酯、丙炔酸丁酯、叔丁基丙炔酸酯、丙炔酸仲丁酯、丙炔酸苯酯、环丙基丙炔酸酯、环丁基丙炔酸酯中的一种或多种。上述锂离子电池电解液中，丙炔酸酯化合物的含量可在较大范围内变动，优选情况下，以上述锂离子电池电解液的总重量为基准，所述丙炔酸酯化合物的含量为0.2％～10.0％，更优选为0.5％～3.0％。本专利技术中，所述含氰基的叔胺类化合物为具有式2所示结构的化合物：式2：R1、R2、R3分别用Rf1(CN)n1、Rf2(CN)n2、Rf3(CN)n3通式来表示；其中Rf1、Rf2、Rf3各自独立地选自碳原子数为1～4的烷基、烯基、炔基，或者被杂原子基团取代的碳原子数为1～4的烷基、烯基、炔基中的一种；所述杂原子基团为含Si、N、O、S、F、P中任意一种或多种的有机基团；并且，所述n1、n2、n3各自独立的选自0～3的整数，n1+n2+n3＞0。具体的，所述含氰基的叔胺类化合物选自如下化合物1～11中的一种或多种：根据本专利技术，上述锂离子电池电解液中，含氰基的叔胺类化合物的含量可在较大范围内变动，优选情况下，以所述锂离子电池电解液的重量为记住，所述含氰基的叔胺类化合物的含量为0.2％～10.0％，更优选为0.5％～3.0％。本专利技术的上述实施方案中加入0.2％～10.0％的含氰基的叔胺类化合物，能在负极成膜，有效地保护负极，提高锂离子电池的循环性能，特别是高温循环性能，以及电池的低温性能。当含氰基的叔胺类化合物的含量低于0.2％时，由于添加剂的有效浓度过低，对电池性能的改善效果不足；当其含量大于10％时，该类添加剂对锂盐的溶解性以及对粘度的影响会变得比较严重，不利于电池整体性能的提升，同时电解液的成本变得过高。优选地，其用量在0.5％～3.0％之间具有最佳的改善效果。本专利技术中，优选情况下，所述锂离子电池电解液中，丙炔酸酯化合物与含氰基的叔胺类化合物的重量比为0.1～2，优选0.5～1。在上述配比下，锂离子电池电解液对电池低温性能、高温循环和高温存储性能的改善效果更为显著。根据本专利技术，上述锂离子电池电解液中的有机溶剂可采用本领域常规的的各种物质，例如，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种。进一步的，所述有机溶剂中还选择性的含有羧酸酯、腈类、醚类、砜类中的一种或多种。上述各类有机溶剂的含量为本领域所公知的，本专利技术中不再赘述。类似的，上述锂离子电池电解液中，锂盐可以为常规的，例如选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺氟酰亚胺锂、双(三氟甲磺酰)亚胺锂中的一种或多种。锂盐的浓度为常规的，例如所述锂离子电池电解液中，所述锂盐的浓度为0.5M-2.5M。为进一步改善锂离子电池电解液的综合性能，所述锂离子电池电解液中还含有碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、丙烯磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟磷酸锂、磷酸三炔丙酯、乙氧基五氟环三聚磷腈的一种或多种。上述各种物质的含量可以根据需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括丙炔酸酯化合物和含氰基的叔胺类化合物。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括丙炔酸酯化合物和含氰基的叔胺类化合物。2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，上述丙炔酸酯化合物为具有式1所示结构的化合物：式1：其中，R1为苯基或具有1～4个碳原子的烷基、环烷基。3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述丙炔酸酯化合物选自丙炔酸甲酯、丙炔酸乙酯、丙炔酸丙酯、丙炔酸异丙酯、丙炔酸丁酯、叔丁基丙炔酸酯、丙炔酸仲丁酯、丙炔酸苯酯、环丙基丙炔酸酯、环丁基丙炔酸酯中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，以上述锂离子电池电解液的总重量为基准，所述丙炔酸酯化合物的含量为0.2％～10.0％。5.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述含氰基的叔胺类化合物为具有式2所示结构的化合物：式2：R1、R2、R3分别用Rf1(CN)n1、Rf2(CN)n2、Rf3(CN)n3通式来表示；其中Rf1、Rf2、Rf3各自独立地选自碳原子数为1～4的烷基、烯基、炔基，或者被杂原子基团取代的碳原子数为1～4的烷基、烯基、炔基中的一种；所述杂原子基团为含Si、N、O、S、F、P中任意一种或多种的有机基团；并且，所述n1、n2、n3各自独立...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷俊，王希敏，朱帅，朱风艳，
申请(专利权)人：南通新宙邦电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32