电解液及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种电解液及其应用，该电解液包括：锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括环磷酰胺化合物，所述环磷酰胺化合物的结构式为：

Electrolyte and its application

【技术实现步骤摘要】
电解液及其应用
本专利技术属于锂电池
，具体而言，本专利技术涉及电解液及其应用。
技术介绍
锂离子电池具有工作电压高、比能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、对环境污染小等优点，已经广泛应用于各类电子消费品和动力电池市场。为了满足电动汽车高续航里程、可在高低温环境正常使用、可快速充电以及具有长使用寿命的要求，需要锂离子二次电池具有更高的能量密度、更优异的高温性能、功率特性以及长循环性能。高镍正极材料具有更高的克容量，应用于电池中具有更高的能量密度，但在循环时，高镍材料易产生裂纹，导致电解液分解，且在高温条件下易产气。因此现有锂离子电池有待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种电解液及其应用。该电解液中含有环磷酰胺化合物，用于锂离子二次电池，可改善锂离子二次电池的常温和高温循环性能，提高高温存储稳定性，抑制高温存储产气。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种电解液，根据本专利技术的实施例，该电解液包括：锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括环磷酰胺化合物，所述环磷酰胺化合物的结构式如下：根据本专利技术实施例的电解液，该电解液中含有环磷酰胺化合物，该化合物可开环在正负极表面形成稳定的界面膜，抑制电解液在正负极表面反应产气，改善电池的高温性能和存储稳定性能。同时该化合物中的氮含有孤电子对，可络合正极溶出的金属离子，抑制溶出的金属离子对负极界面膜的破坏，进而有利于改善电池的循环寿命。另外，根据本专利技术上述实施例的电解液还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述R1和所述R2分别独立地选自含取代基或不含取代基的C1-C20烷基、含取代基或不含取代基的C1-C20烯基、含取代基或不含取代基的C1-C20炔基、含取代基或不含取代基的芳基、含取代基或不含取代基的磺酰基中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述取代基为氟取代基。在本专利技术的一些实施例中，所述环磷酰胺化合物选自结构式为的环磷酰胺化合物中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，在所述电解液中，所述环磷酰胺化合物的含量为0.1-10wt％，所述锂盐的浓度为0.01-3mol/L。在本专利技术的一些实施例中，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双乙二酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂和二氟草酸磷酸锂中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯和丁酸丙酯中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述添加剂进一步包括选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、丙烯磺酸内酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丙基磷酸酐、马来酸酐、柠康酸酐、丁二酸酐、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三烯丙基磷酸酯、三炔丙基磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯和三(三甲基硅烷)亚磷酸酯中至少之一的物质。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种锂离子二次电池，根据本专利技术的实施例，该电池包括：正极片，所述正极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的含有正极活性材料的涂覆层；负极片，所述负极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的含有负极活性材料的涂覆层；隔离膜，所述隔离膜位于所述正极片和所述负极片之间；电解液，所述电解液为上述电解液；以及包装箔。根据本专利技术实施例的锂离子二次电池，因该锂离子二次电池中含有上述电解液，而上述电解液中含有环磷酰胺化合物，该化合物可开环在正负极表面形成稳定的界面膜，抑制电解液在正负极表面反应产气，改善锂离子二次电池的高温性能和存储稳定性能。同时该化合物中的氮含有孤电子对，可络合正极溶出的金属离子，抑制溶出的金属离子对负极界面膜的破坏，进而有利于改善锂离子二次电池的循环寿命。另外，根据本专利技术上述实施例的电解液还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述正极活性材料为锂的过渡金属氧化物。在本专利技术的一些实施例中，所述锂的过渡金属氧化物选自LiCoO2、LiMn2O4、LiMnO2、Li2MnO4、LiFePO4、Li1+aMn1-xMxO2、LiCo1-xMxO2、LiFe1-xMxPO4、LiMn2-yMyO4和Li2Mn1-xO4中的至少之一，其中，M选自Ni、Co、Mn、Al、Cr、Mg、Zr、Mo、V、Ti、B、F和Y中的至少之一，0≤a<0.2，0≤x，y≤1。在本专利技术的一些实施例中，所述负极活性材料选自天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、钛酸锂、硅、硅氧、硅碳合金中的至少之一。在本专利技术的又一个方面，本专利技术提出了一种电动汽车，根据本专利技术的实施例，该电动汽车具有上述锂离子二次电池。根据本专利技术实施例的电动汽车，因该电动汽车含有上述锂离子二次电池，该锂离子二次电池具有较好的高温性能、存储稳定性能和循环寿命，使得电动汽车具有可在高低温环境正常使用、可快速充电以及具有长使用寿命的锂离子二次电池，可满足电动汽车高续航里程的要求。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。具体实施方式在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种电解液，根据本专利技术的实施例，该电解液包括：锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括环磷酰胺化合物，环磷酰胺化合物的结构式如下：专利技术人发现，环磷酰胺化合物可开环在正负极表面形成稳定的界面膜，抑制电解液在正负极表面反应产气，改善电池的高温性能和存储稳定性能。同时该化合物中的氮含有孤电子对，可络合正极溶出的金属离子，抑制溶出的金属离子对负极界面膜的破坏，进而有利于改善电池的循环寿命。根据本专利技术的一个实施例，上述R1和上述R2的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以分别独立地选自含取代基或不含取代基的C1-C20烷基、含取代基或不含取代基的C1-C20烯基、含取代基或不含取代基的C1-C20炔基、含取代基或不含取代基的芳基、含取代基或不含取代基的磺酰基中的至少之一。专利技术人发现，上述R1和R2可优化环磷酰胺化合物的成膜组分，能同时形成无机膜和有机膜，提升界面膜的稳定性，同时保证成膜阻抗不会有明显增大。进一步的，当R1和/或R2为含取代基的C1-C20烷基、含取代基的C1-C20烯基、含取代基的C1-C20炔基、含取代基的芳基、含取代基的磺酰基中的至少之一时，取代基的具体类型也不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为氟取代基。专利技术人发现，氟取代基可提高电解液的耐氧化性，提升电池的循环性能。进一步的，环磷酰胺化合物可以选自结构式为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括环磷酰胺化合物，所述环磷酰胺化合物的结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括环磷酰胺化合物，所述环磷酰胺化合物的结构式如下：





2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述R1和所述R2分别独立地选自含取代基或不含取代基的C1-C20烷基、含取代基或不含取代基的C1-C20烯基、含取代基或不含取代基的C1-C20炔基、含取代基或不含取代基的芳基、含取代基或不含取代基的磺酰基中的至少之一。


3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述取代基为氟取代基。


4.根据权利要求2或3所述的电解液，其特征在于，所述环磷酰胺化合物选自结构式为的环磷酰胺化合物中的至少之一。


5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，在所述电解液中，所述环磷酰胺化合物的含量为0.1-10wt％，所述锂盐的浓度为0.01-3mol/L。


6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双乙二酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂和二氟草酸磷酸锂中的至少之一；
任选的，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯和丁酸丙酯中的至少之一；
任选的，所述添加剂进一步包括选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪坤光，齐士博，吕豪杰，
申请(专利权)人：昆山宝创新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32