一种三元锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池制造技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，公开了一种三元锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池。本发明专利技术所述三元锂离子电池电解液包含非水有机溶剂、锂盐及添加剂，所述添加剂中含有第一类含硼锂盐添加剂和第二类含硫有机物添加剂，所述第一类含硼锂盐添加剂为式M：

A ternary lithium-ion battery electrolyte and a lithium-ion battery containing the electrolyte

The invention belongs to the technical field of lithium ion batteries, and discloses a ternary lithium ion battery electrolyte and a lithium ion battery containing the electrolyte. The ternary lithium ion battery electrolyte comprises non-aqueous organic solvents, lithium salts and additives. The additives contain the first type of boron-containing lithium salt additives and the second type of sulfur-containing organic matter additives. The first type of boron-containing lithium salt additives is formula M:

【技术实现步骤摘要】
一种三元锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，具体是涉及一种三元锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池。
技术介绍
高能量密度三元锂离子电池是目前发展动力电池和储能产品的主要开发与应用方向。随着三元材料LiNi1-x-y-zCoxMnyAlzO2(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1且0≤x+y+z≤1)中镍含量的提升或限制电压的不断提高，电池材料的克容量逐渐增加，但电池的高低温性能难以兼顾，存在着高温储存容易产气、循环过程中容量衰减速度快等缺点，因此三元材料的商业化应用对电解液提出了更高的要求。为了满足电解液对三元体系各种性能的需求，锂盐型添加剂是目前研究的重要组成部分。研究发现含硼锂盐型添加剂对高镍三元体系和高电压三元体系的首次效率、高低温性能有不同的作用效果，比如双草酸硼酸锂可以用作高镍三元和高电压体系的负极成膜类添加剂，延长三元电池的循环稳定性，二氟草酸硼酸锂对改善低温性能和常温循环性能效果也十分明显，但研究发现这类型的含硼草酸盐添加剂的高温长期储存性能效果不佳，草酸盐类添加剂容易在高温环境及金属离子的催化作用下释放出二氧化碳，从而引起软包电池鼓胀等问题；含有不饱和键官能团的化合物被证明对高镍三元高温性能具有较好的作用效果，但同时也存在着低温性能不足和直流内阻较大的不利影响。鉴于三元动力电池能量密度提高的迫切需求，为了实现三元电池对高低温性能及各种工况下循环性能的兼顾，有必要开发一种新的三元锂离子电池电解液。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种三元锂离子电池电解液含有该电解液的锂离子电池。本专利技术所述三元锂离子电池电解液中第一类添加剂既可以在石墨负极发生还原反应形成致密的SEI，也可以参与正极CEI膜的形成；第二类含硫有机物添加剂与第一类含硼锂盐添加剂的配合使用既可以实现高镍或高电压锂离子电池的循环稳定性，又能满足高能量密度动力电池对高低温性能的要求。为达到本专利技术的目的，本专利技术所述三元锂离子电池电解液包含非水有机溶剂、锂盐及添加剂，所述添加剂中含有第一类含硼锂盐添加剂和第二类含硫有机物添加剂，所述第一类含硼锂盐添加剂为式M：或式N：中的一种或多种，其中R1,R2,R3,R4,R5,R6分别独立地选自氢原子、氟原子、1-4个碳的烷基、烯基、炔基、腈基、氟代烷基及芳基；所述第二类添加剂为含硫有机物添加剂，且所述第一类添加剂和第二类添加剂中至少存在一种添加剂中含有不饱和官能团。优选地，所述R1,R2,R3,R4,R5,R6分别独立地选自氟原子、氢原子、甲基、乙基、三氟甲基、乙烯基、丙烯基、乙炔基、丙炔基、乙腈基。本专利技术中，优选地，所述第一类含硼锂盐型添加剂M或N选自以下化合物中的一种或多种：本专利技术中，为提高高能量密度电池的高低温长循环综合性能，引入第二类含硫有机物添加剂与第一类含硼锂盐添加剂配合使用，所述第二类含硫有机物添加剂是环状的或链状结构，所述环状的含硫有机物添加剂选自1,3-丙烯磺酸内脂、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、4-甲基硫酸亚乙酯、4-丙基硫酸亚乙酯、甲烷二磺酸亚甲基环酯、3-氟1,3丙烷磺酸内脂、乙烯基亚硫酸乙烯酯中的一种或多种；所述链状的含硫有机物添加剂选自丙炔基苯磺酸酯、丙烯基苯磺酸酯、氰甲基对甲基苯磺酸酯、3-(烯丙氧基)-1,2-丙烷二基二(4-甲基苯磺酸酯)、3H-2,1-苯并氧硫杂环戊烯1,1-二氧化物、三甲硅基苯磺酸酯、3H-苯并[d]氧硫杂环戊烷2,2-二氧化物、双(三甲基硅基)硫酸酯、氰甲基苯磺酸酯、对甲基苯磺酸异氰酸酯中的一种或多种。优选地，所述第一类含硼锂盐添加剂的添加量占电解液总质量的0.1-5％；所述第二类含硫有机物添加剂的添加量占电解液总质量的0.1-5％，例如0.1-1％，又如0.2-0.5％。本专利技术中，优选地，所述电解液中的第一类含硼锂盐添加剂和第二类含硫有机物添加剂中含有不饱和官能团的添加剂占电解液总质量的0.1-2％。进一步优选地，为实现最佳的电池性能，本专利技术所述添加剂中还包含乙烯基碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)亚磷酸酯、三(三甲基硅基)磷酸酯中的一种或多种；优选地，所述乙烯基碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)亚磷酸酯或三(三甲基硅基)磷酸酯的添加量占电解液总质量的0-2％。本专利技术中，所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、三草酸磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂、四氟磷酸锂和二氟双草酸磷酸锂中的一种或多种；优选地，所述锂盐的含量为电解液总质量的8-20％。本专利技术中，所述非水有机溶剂选自常规环状碳酸酯溶剂，如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或多种；链状碳酸酯溶剂，如碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一种或多种；羧酸酯溶剂，如乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、丙酸甲酯、丁酸丙酯、乙酸丙酯中的一种或多种；以及氟代的碳酸酯溶剂和氟代的羧酸酯溶剂，如氟代碳酸乙烯酯、1,2-二氟代碳酸乙烯酯、甲基三氟乙基碳酸酯、甲基三氟乙基碳酸酯、双三氟乙基碳酸酯、二氟乙酸乙酯中的一种或多种。优选地，所述非水有机溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯，更优选地，所述碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯的质量比为(25-35)：(5-15)：(55-65)，例如30：10：60。本专利技术的目的之二在于提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极极片、负极极片、设置于正极极片和负极极片之间的隔膜、以及本专利技术所述三元锂离子电池电解液。所述正极极片包括正极集流体和正极集流体表面的正极膜片，所述正极膜片包括正极活性物质、导电剂和粘结剂。优选地，所述正极活性物质为LiNi1-x-y-zCoxMnyAlzO2、镍锰酸锂、钴酸锂、富锂锰基固溶体或锰酸锂，其中：0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1且0≤x+y+z≤1。优选地，所述负极活性物质选自人造石墨、包覆型天然石墨、硅碳负极、硅负极。优选地，所述电池的形态为圆柱、铝壳、塑壳或软包壳体。本专利技术的电解液中加入了不饱和含硼锂盐添加剂和含硫锂盐添加剂，配合使用，既可以实现高镍或高电压锂离子电池的循环稳定性，又能满足高能量密度动力电池对储存性能的要求。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、制品或装置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、制品或装置所固有的要素。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三元锂离子电池电解液，其特征在于，所述三元锂离子电池电解液包含非水有机溶剂、锂盐及添加剂，所述添加剂中含有第一类含硼锂盐添加剂和第二类含硫有机物添加剂，所述第一类含硼锂盐添加剂为式M：

【技术特征摘要】
1.一种三元锂离子电池电解液，其特征在于，所述三元锂离子电池电解液包含非水有机溶剂、锂盐及添加剂，所述添加剂中含有第一类含硼锂盐添加剂和第二类含硫有机物添加剂，所述第一类含硼锂盐添加剂为式M：或式N：中的一种或多种，其中R1,R2,R3,R4,R5,R6分别独立地选自氢原子、氟原子、1-4个碳的烷基、烯基、炔基、腈基、氟代烷基及芳基；且所述第一类添加剂和第二类添加剂中至少有一种添加剂中含有不饱和官能团。2.根据权利要求1所述的三元锂离子电池电解液，其特征在于，所述R1,R2,R3,R4,R5,R6分别独立地选自氟原子、氢原子、甲基、乙基、三氟甲基、乙烯基、丙烯基、乙炔基、丙炔基、乙腈基。3.根据权利要求1所述的三元锂离子电池电解液，其特征在于，所述第一类含硼锂盐型添加剂M或N选自以下化合物中的一种或多种：4.根据权利要求1所述的三元锂离子电池电解液，其特征在于，所述第二类含硫有机物添加剂是环状的或链状结构，所述环状的含硫有机物添加剂选自1,3-丙烯磺酸内脂、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、4-甲基硫酸亚乙酯、4-丙基硫酸亚乙酯、甲烷二磺酸亚甲基环酯、3-氟1,3丙烷磺酸内脂、乙烯基亚硫酸乙烯酯中的一种或多种；所述链状的含硫有机物添加剂选自丙炔基苯磺酸酯、丙烯基苯磺酸酯、氰甲基对甲基苯磺酸酯、3-(烯丙氧基)-1,2-丙烷二基二(4-甲基苯磺酸酯)、3H-2,1-苯并氧硫杂环戊烯1,1-二氧化物、三甲硅基苯磺酸酯、3H-苯并[d]氧硫杂环戊烷2,2-二氧化物、双(三甲基硅基)硫酸酯、氰甲基苯磺酸酯、对甲基苯磺酸异氰酸酯中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的三元锂离子电池电解液，其特征在于，所述第一类含硼锂盐添加剂的添加量占电解液总质量的0.1-5％；所述第二类含硫有机物添加剂的添加量占电解液总质量的0.1-5％；优选地，所述电解液中的第一类含硼锂盐添加剂和第二类含硫有机物添加剂中含有不饱和官能团的添加剂占电解液总质量的0.1-2％。6.根据权利要求5所述的三元锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂中还包含乙烯基碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、三(三甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱学全，郭力，杜建委，黄慧聪，唐明明，
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