一种高温高电压锂离子电池非水电解液及包含该电解液的锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种高温高电压锂离子电池非水电解液及包含该电解液的锂离子电池。本发明专利技术的非水电解液包含非水有机溶剂、电解质、高温高压添加剂和低阻抗添加剂，所述低阻抗添加剂为氟代碳酸乙烯酯，且低阻抗添加剂在非水电解液中的质量百分比优选为0.1％‑4％；所述锂离子电池包含正极、负极、隔膜和前述非水电解液。本发明专利技术的电解液中，高温高压添加剂可抑制电极中的过渡金属离子溶解，稳定电极和电解液界面，以达到改善高温性能的目的；低阻抗添加剂氟代碳酸乙烯酯可在负极表面形成稳定的SEI膜，减小电极阻抗和极化，改善电池的循环性能和库伦效率。

A non-aqueous electrolyte for high temperature and high voltage lithium-ion batteries and a lithium-ion battery containing the electrolyte

The invention discloses a non-aqueous electrolyte for high temperature and high voltage lithium ion battery and a lithium ion battery containing the electrolyte. The non-aqueous electrolyte comprises non-aqueous organic solvents, electrolytes, high temperature and high pressure additives and low impedance additives. The low impedance additive is vinyl fluoride carbonate, and the mass percentage of the low impedance additive in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.1%4%. The lithium ion battery comprises positive, negative, diaphragm and the non-aqueous electrolyte. In the electrolyte of the invention, the high temperature and high pressure additive can inhibit the dissolution of transition metal ions in the electrode, stabilize the interface between the electrode and the electrolyte, so as to improve the high temperature performance; the low impedance additive vinyl fluoride can form a stable SEI film on the surface of the negative electrode, reduce the impedance and polarization of the electrode, improve the cycle performance and coulomb efficiency of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种高温高电压锂离子电池非水电解液及包含该电解液的锂离子电池
本专利技术涉及电池
，具体是涉及一种高温高电压锂离子电池非水电解液及包含该电解液的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点，被广泛的研究与应用。目前商品化的高容量锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、三元材料等，但其充电截至4.2V，而为了满足便携式电子产品以及电动汽车可持续工作的需求，锂离子电池需要在高电压体系下工作。然而在高电压下，正极材料对电解液的氧化能力显著增强，同时伴随过渡金属如钴、锰元素溶出，高温存储和循环过程会致使锂离子电池电解液的溶剂不断被氧化分解，并导致电池产气、容量衰减，伴随有安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种高温高电压锂离子电池非水电解液及包含该电解液的锂离子电池，有效解决锂离子二次电池高温高压下产气膨胀和容量衰减的问题。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种高温高电压锂离子电池非水电解液，该电解液包含非水有机溶剂、电解质、高温高压添加剂和低阻抗添加剂。所述非水溶剂包括碳酸酯类溶剂，所述碳酸酯类溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、二氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种。所述电解质并无限制，只要是在本专利技术高温高电压锂离子电池非水电解液中作为电解质使用的物质即可，可以使用任意公知的电解质。将本专利技术的高温高电压锂离子电池非水电解液用于锂离子二次电池的情况下，通常使用锂盐作为电解质，其中优选六氟磷酸锂。进一步地，所述电解质在非水电解液中的质量百分比为0.1-20％。进一步地，所述高温高压添加剂为具有式1结构的化合物：式I中，R1选自碳原子数1-10的烷基或碳原子数6-10的芳烷基，R1中所述碳原子数1-10的烷基选自次甲基、次乙基、丙基、环己基，优选碳原子数1-4的烷基，所述碳原子数6-10的芳烷基选自苯基、甲苯基、二甲苯基、苯乙基、环己基苯基；R2、R3、R4选自碳原子数1-10的烷基、碳原子数2-7的烯基或碳原子数6-10的芳烷基，且R2、R3、R4分别表示同一基团或表示不同的基团；R2、R3、R4中所述碳原子数1-10的烷基选自甲基、乙基、正丙基、正丁基、环己基，优选为链状烷基，所述碳原子数2-7的烯基选自乙烯基、丙烯基，优选碳原子数2-4的烯基，所述碳原子数6-10的芳烷基选自苯基、甲苯基、二甲苯基、苯乙基或环己基苯基。进一步地，所述高温高压添加剂选自如下所示化合物中的一种或几种：优选地，所述高温高压添加剂在非水电解液中的质量百分比为0.2％-2％。进一步地，所述低阻抗添加剂为氟代碳酸乙烯酯。优选地，所述低阻抗添加剂在非水电解液中的质量百分比为0.1％-4％。进一步地，所述高电压是指上限截止电压为4.35-5V。另一方面，本专利技术还提供了一种包含前述高温高电压锂离子电池非水电解液的锂离子电池，该锂离子电池包含正极、负极、隔膜和前述非水电解液。进一步地，所述正极的活性物质为钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂中的一种或几种；所述负极材料为天然石墨、人造石墨、硅、钛酸锂中的一种或几种。进一步地，所述锂离子电池的上限截止电压为4.35-5V。本专利技术的电解液中，碳酸酯类溶剂极性强，具有较高的介电常数，使电解液具有良好的锂离子运输能力；高温高压添加剂可抑制电极中的过渡金属离子溶解，稳定电极和电解液界面，以达到改善高温性能的目的；低阻抗添加剂氟代碳酸乙烯酯可在负极表面形成稳定的SEI膜，减小电极阻抗和极化，改善电池的循环性能和库伦效率。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、或制品不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、或制品所固有的要素。当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。本专利技术要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。而且，本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。实施例1在充满氩气，且氧含量≤1ppm，水含量≤1ppm的手套箱中，将碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯以3:3:4的质量比均匀混合，并向混合液中加入质量分数为电解液总质量0.5％的1,2,3-三-(2-氰乙氧基)丙烷和3％的氟代碳酸乙烯酯，随后向混合溶液中加入12.5％的LiPF6，搅拌使其完全溶解，得到实施例1的电解液。将制备好的电解液溶液注入由LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2作为正极材料，石墨作为负极的软包锂离子电池中，注液完成后进行封装搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序，得到锂离子电池，按如下方法进行性能测试：(1)常温循环性能测试：在25℃下，将化成后的锂离子电池按1C恒流恒压充电至4.35V，截止电流0.02C，然后按1C恒流放电至3.0V。充/放电300次循环后计算第300周次循环容量保持率，计算公式为：第300周容量保持率＝第300周循环放电容量/首周循环放电容量×100％。(2)60℃高温储存性能：室温下将电池按0.5C充放电一次，截止电流0.02C，记录初始容量，再按0.5C恒流恒压充满，测试电池初始厚度；将满电电池置于60℃的恒温环境中存储7天，测试电池热厚度，并计算热态膨胀；待电池冷却至常温6h后测试冷厚度、电压、内阻，按0.5C放电至3.0V，记录电池剩余容量；再按0.5C充放电循环3次，记录3次循环中的最大容量，即电池恢复容量，计算电池容量剩余率和电池容量恢复率，计算公式为：电池热态膨胀率(％)＝(热厚度-初始厚度)/初始厚度×100％；电池容量剩余率(％)＝保持容量/初始容量×100％；电池容量恢复率(％)＝恢复容量/初始容量×100％。(3)60℃循环性能测试：将化成后的锂离子电池置于60℃环境中按1C恒流恒压充电至4.35V，截止电流0.02C，然后按1C恒流放电至3.0V，充/放电100次循环后计算第100周次循环容量保持率，计算公式为：第100周容量保持率(％)＝第100周循环放电容量/首周循环放电容量×100％。实施例2-6中，除了电解液溶剂、锂盐、添加剂组成与含量按表1所示添加外，其他均与实施例1相同，表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，该电解液包含非水有机溶剂、电解质、高温高压添加剂和低阻抗添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种高温高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，该电解液包含非水有机溶剂、电解质、高温高压添加剂和低阻抗添加剂。2.根据权利要求1所述的高温高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述非水溶剂包括碳酸酯类溶剂，所述碳酸酯类溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、二氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的高温高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述电解质为锂盐，优选六氟磷酸锂，更优选地，所述电解质在非水电解液中的质量百分比为0.1-20％。4.根据权利要求1所述的高温高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述高温高压添加剂为具有式1结构的化合物：式I中，R1选自碳原子数1-10的烷基或碳原子数6-10的芳烷基，R1中所述碳原子数1-10的烷基选自次甲基、次乙基、丙基、环己基，优选碳原子数1-4的烷基，所述碳原子数6-10的芳烷基选自苯基、甲苯基、二甲苯基、苯乙基、环己基苯基；R2、R3、R4选自碳原子数1-10的烷基、碳原子数2-7的烯基或碳原子数6-10的芳烷基，且R2、R3、R4分别表示同一基团或表示不同的基团；R2、R3、R4中所述碳原子数1-10的烷基选自甲基、乙基、正丙基、正丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨艳茹，大浦靖，
申请(专利权)人：杉杉新材料衢州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33