一种软包高电压锂离子电池电解液及一种锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种软包高电压锂离子电池电解液及一种锂离子电池，所述电解液包括第一添加剂以及第二添加剂，所述第一添加剂为式I所示化合物和/或式II所示化合物，所述第二添加剂为式III、式IV或式V所示化合物中的任意一种或至少两种的组合。所述电解液具有较高的氧化分解电压，工作窗口温度范围宽，安全性能高，且与电极材料见的润湿性能好。

A Kind of Electrolyte and a Lithium Ion Battery for Soft Pack High Voltage Lithium Ion Battery

【技术实现步骤摘要】
一种软包高电压锂离子电池电解液及一种锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池电解液，尤其涉及一种软包高电压锂离子电池电解液及一种锂离子电池。
技术介绍
随着便携式用电设备、充电电源及移动设备的不断普及，消费者对电池诸多性能如输出电压、能量密度、快速充放、循环寿命、温度适用范围、安全性能等提出了更高的要求。氟具有很强的电负性和弱极性，氟代添加剂具有低熔点、高闪点、高氧化分解电压等优点。氟代添加剂与电极材料之间的润湿性较好，在高电压电解液、高安全性电解液、宽温度窗口电解液以及其它特殊功能电解液中得到广泛运用。氟原子具有很强的电负性和弱极性，氟取代氢后的四类添加剂氧化分解电压均得到提高，熔点降低，闪点提高，有利于改善电解液的低温和安全性能。含氟类添加剂借助氟原子的吸电子效应提高中心原子的得电子能力，使添加剂在较高的电位条件下在负极界面还原并有效钝化电极表面，使用电解液的循环效率和安全性能同样有所提高，获得符合高电压4.45V及以上的电解液。氟代添加剂在开发具有特殊功能的锂离子电池电解液中作用明显。氟是第九号元素，电子轨道最外层具有七个电子，具有很强的电负性和弱极性，氟代会使得添加剂凝固点降低、闪点升高、抗氧化性提高，并且有助于提升电解液和电极之间的润湿性。因此，氟代添加剂在电解液中的使用会有效提高电解液的低温性能、耐氧化性能、阻燃性能和对电极的润湿性，进而获得具有特殊功能的电解液，如高电压电解液、宽温度窗口电解液和其它类型的电解液。前线轨道理论是开发高电压电解液的工具之一，前线轨道理论认为：物质在反应过程中，发生相互作用的是分子轨道，而优先起作用的就是前线轨道。分子最高占据轨道能量(HOMO)越高，轨道中的电子越不稳定，越容易失去而被氧化；相反，分子最低未占据轨道能量(LUMO)越低，越容易得到电子而被还原。分子偶极矩决定了分子的极性，分子偶极矩越大，分子极性越大，介电常数越大，锂盐在其中也越容易离解。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种软包高电压锂离子电池电解液及一种锂离子电池，所述电解液具有较高的氧化分解电压，工作窗口温度范围宽，安全性能高，且与电极材料间的润湿性能好。为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术目的之一在于提供一种软包高电压锂离子电池电解液，所述电解液包括第一添加剂以及第二添加剂，所述第一添加剂为式I所示化合物和/或式II所示化合物，所述第二添加剂为式III、式IV或式V所示化合物中的任意一种或至少两种的组合；其中，R1、R2、R3、R4和R5分别独立地为C1～C10取代或未取代烷基，所述取代基为F和/或三氟甲基。本专利技术中，所述高电压锂离子电池为电压4.45V以上的锂离子电池。从第一添加剂包括的式I和式II所示化合物的结构上来看，为氟原子和烷基取代的乙二醇缩甲醛，F取代基有很强的吸电子能力，在较高的电位下，式I和式II所示化合物可发生还原分解反应。由EDS(能量散射光谱)分析知，添加第一添加剂后，石墨电极表面面的SEI膜的主要成分元素有C、O、F，其中的F来自式I和/或式II所示化合物的分解产物。式I和式II所示化合物中羰基上的O与Li+有强配位作用，得到一个电子后还原生成自由基负离子中间体，中间体有很高的反应活性，可以发生二聚反应或与其它中间体发生反应，生成其它产物，在较高还原电位下，生成的含氟产物先占据石墨电极表面的活性位点，能有效抑制较低电位下电解液溶剂的分解。作为本专利技术优选的技术方案，所述电解液包括锂盐、有机溶剂、第一添加剂和第二添加剂。作为本专利技术优选的技术方案，所述第一添加剂占所述电解液总质量的0.5～12％，如1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％或11％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为3～8％，进一步优选为5％。优选地，所述第二添加占所述电解液总质量的0.5～3％，如0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％或2.8％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1～2.5％，进一步优选为2％。作为本专利技术优选的技术方案，所述有机溶剂占所述电解液总质量的65～85％，如66％、68％、70％、72％、75％、78％、80％或82％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯外，还包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、三氟乙酸乙酯、2,2,2-三氟代碳酸甲乙酯、2,2,2-三氟代碳酸二乙酯或2,2,2-三氟代碳酸乙丙酯中的一种或多种组合。所述有机溶剂除碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯外，还包括所述组合典型但非限制性实例有：碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的组合、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的组合、γ-丁内酯和丙酸丙酯的组合、丙酸乙酯和乙酸丙酯的组合、丙酸乙酯和乙酸丙酯的组合、乙酸丙酯和丁酸乙酯的组合、丁酸乙酯和丁酸丁酯的组合、丁酸丁酯和三氟乙酸乙酯的组合、三氟乙酸乙酯和2,2,2-三氟代碳酸甲乙酯的组合、2,2,2-三氟代碳酸甲乙酯和2,2,2-三氟代碳酸二乙酯的组合、2,2,2-三氟代碳酸二乙酯和2,2,2-三氟代碳酸乙丙酯的组合、丁酸乙酯和2,2,2-三氟代碳酸二乙酯的组合的组合等。作为本专利技术优选的技术方案，所述锂盐占所述电解液总质量的8.5～17.5％，如9％、9.5％、10％、10.5％、11％、12％、13％、14％、15％、15.5％、16％、16.5％或17％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述锂盐主要为六氟磷酸锂，还包括二氟磷酸锂、硝酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟代磺酰亚胺锂、二氟双丙二酸磷酸锂或高氯酸锂等中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：二氟磷酸锂和硝酸锂的组合、四氟硼酸锂和双草酸硼酸锂的组合、双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂的组合、二氟草酸硼酸锂和二氟草酸磷酸锂的组合、二氟草酸磷酸锂和四氟草酸磷酸锂的组合、四氟草酸磷酸锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂的组合、双三氟甲基磺酰亚胺锂和双氟代磺酰亚胺锂的组合、双氟代磺酰亚胺锂和二氟双丙二酸磷酸锂的组合、二氟草酸磷酸锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂的组合等。作为本专利技术优选的技术方案，所述电解液包括辅助添加剂。优选地，所述辅助添加剂包括六偏磷酸钠、磷酸三炔丙酯、碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3－丙烯磺酸内酯、1，4-丁磺酸内酯、1,1,2,2-四氟乙基－2,2,3,3-四氟丙基醚、乙二醇双丙腈醚、三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯、丁二腈、己二腈、1,3,6-已烷三腈、柠檬酸酐、氟苯、2-氟联苯、三氟化硼四氢呋喃、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、五氟(苯氧基)环三磷腈、柠康酸酐或甲烷二磺酸亚甲酯中的任意一种或至少两种的组合。本专利技术目的之二在于提供一种锂离子电池，所述电池包括正极、负极、置于所述正极和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软包高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解液包括第一添加剂以及第二添加剂，所述第一添加剂为式I所示化合物和/或式II所示化合物，所述第二添加剂为式III、式IV或式V所示化合物中的任意一种或至少两种的组合；

【技术特征摘要】
1.一种软包高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解液包括第一添加剂以及第二添加剂，所述第一添加剂为式I所示化合物和/或式II所示化合物，所述第二添加剂为式III、式IV或式V所示化合物中的任意一种或至少两种的组合；其中，R1、R2、R3、R4和R5分别独立地为C1～C10取代或未取代烷基，所述取代基为F和/或三氟甲基。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液包括锂盐、有机溶剂、第一添加剂和第二添加剂。3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂占所述电解液总质量的0.5～12％，优选为3～8％，进一步优选为5％；优选地，所述第二添加占所述电解液总质量的0.5～3％，优选为1～2.5％，进一步优选为2％。4.根据权利要求1-3任一项所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂占所述电解液总质量的65～85％。5.根据权利要求1-4任一项所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯，以及碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、三氟乙酸乙酯、2,2,2-三氟代碳酸甲乙酯、2,2,2-三氟代碳酸二乙酯或2,2,2-三氟代碳酸乙丙酯中的任意一种或至少两种的组合。6.根据权利要求1-5任一项所述的电解液，其特征在于，所述锂盐占所述电解液总质量的8.5～17.5％。7.根据权利要求1-6任一项所述的电解液，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂以及二氟磷酸锂、硝酸锂、六氟磷酸铯...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱坤庆，高学友，计阳，夏小勇，庞佩佩，占克军，
申请(专利权)人：东莞维科电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44