一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池。本发明专利技术采用含有式1所示的化合物作为添加剂，由于式1所示的化合物中含有单腈基，其可以较好的和钴酸锂或三元正极表面的过渡金属离子络合，稳定正极表面，抑制高电压下高氧化态的过渡金属离子和电解液发生的副反应，抑制过渡金属离子的溶出，另外，所述含硫添加剂PS、DTD可在负极形成SEI，稳定负极，同时对正极有一定的保护作用，通过式1和含硫添加剂间的协同作用，可以起到改善电池的循环性能和高温存储等电性能的作用。

A non-aqueous electrolyte for lithium-ion battery and a lithium-ion battery using the electrolyte

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池材料
，具体涉及一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池自从商业化以来，由于它的轻便、比能量高、无记忆效应、循环性能好，被广泛用于数码、储能、动力、军用航天和通讯设备等领域。随着锂离子电池的广泛应用，消费者对锂离子电池的能量密度、循环寿命、高温性能、安全性等性能提出了更高的要求。提高能量密度的方式主要有以下几种，一方面可以提高电池的充电电压、采用充电电压更高的正极、采用工艺提高现有电池的电压或采用高容量的高镍正极或富锂正极材料，如4.2VLCO或NMC523等让其电压提高到4.25V、4.3V、4.35V、4.4V、4.45V甚至更高电压，以及NMC622、NMC811、NCA、LiMnPO4、LiNiPO4、LiNi1.5Mn0.5O2等正极材料；另一方面可以采用高能量密度的硅碳等负极材料；还有就是通过减少或减薄铝塑膜、隔膜、铝箔、铜箔等主材的厚度及提高正、负极的压实和面密度等方法来提高能量密度。但高电压或采用高镍正极材料其正极表面不稳定，高氧化态的过渡金属离子不稳定，易发生过渡金属离子溶出，此外高镍正极还存在析氧、颗粒破碎等问题；对于负极而言，过渡金属离子溶出若迁移到负极会破坏负极SEI膜，其次，其本身在高温下易发生分解，此外硅碳负极其表面的SEI膜不稳定，体积膨胀大，充放电过程中容易被破坏，故电池的循环和高温存储等性能待改善。电解液是改善锂离子电池性能的重要因素，而其中电解液添加剂又是其中关键的组分，掌握各添加剂对电池各项性能的影响，然后通过溶剂、锂盐、添加剂等的组合优化，搭配相应的电池体系，开发出满足要求的电解液。
技术实现思路
为了改善现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池。所述电解液中加入含硫添加剂以及式1所示的化合物中的一种或两种以上的组合，通过它们之间的协同作用可以提高锂离子电池的循环性能和高温存储性能。本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：一种锂离子电池非水电解液，其中，包括锂盐、非水有机溶剂、含硫添加剂和式1所示的化合物中的一种或两种以上：其中，R1、R2、R3、R4、R5相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、无取代或任选被一个、两个或更多个Ra取代的下列基团：C1-6烷基、C1-6烷氧基；R选自C或Si；n为1-5之间的整数；每一个Ra相同或不同，彼此独立地选自卤素、C1-6烷基、C1-6烷氧基；其中，所述含硫添加剂选自1,3丙磺酸内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)中的一种或多种。根据本专利技术，R1、R2、R3相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、无取代或任选被一个、两个或更多个Ra取代的下列基团：C1-6烷基、C1-6烷氧基；R选自C或Si；n为1-5之间的整数；每一个Ra相同或不同，彼此独立地选自卤素、C1-6烷基、C1-6烷氧基。根据本专利技术，R4、R5选自氢。根据本专利技术，n为1、2、3、4或5。根据本专利技术，R1、R2、R3相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、甲基、乙基、三甲基硅氧基、三氟甲基。根据本专利技术，式1所示的化合物具体选自如下化合物中的至少一种：术语“卤素”指F、Cl、Br和I。换言之，F、Cl、Br和I在本说明书中可描述为“卤素”。术语“C1-6烷基”应理解为优选表示具有1～6个碳原子的直链或支链饱和一价烃基，优选为C1-5烷基。“C1-6烷基”应理解为优选表示具有1、2、3、4、5或6个碳原子的直链或支链饱和一价烃基。所述烷基是例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、2-甲基丁基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、1,2-二甲基丙基、新戊基、1,1-二甲基丙基、4-甲基戊基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、1-甲基戊基、2-乙基丁基、1-乙基丁基、3,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、1,1-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基或1,2-二甲基丁基等或它们的异构体。特别地，所述基团例如甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基，更特别地，所述基团具有1、2或3个碳原子(“C1-3烷基”)，例如甲基、乙基、正丙基或异丙基。本专利技术使用的术语“烷氧基”中的“烷基”的定义同前。根据本专利技术，所述式1所示的化合物的含量占所述锂离子电池非水电解液的总质量为0.1-10wt％，例如为0.1wt％、0.2wt％、0.5wt％、1.0wt％、1.2wt％、1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％。根据本专利技术，所述含硫添加剂的含量占所述锂离子电池非水电解液的总质量为0.1-10wt％，优选为0.5-5wt％，例如为0.1wt％、0.2wt％、0.5wt％、1.0wt％、1.2wt％、1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％。根据本专利技术，所述锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、六氟锑酸锂(LiSbF6)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(SO2CF3)2)、二(五氟乙基磺酰)亚胺锂LiN(SO2C2F5)2、三(三氟甲基磺酰)甲基锂(LiC(SO2CF3)3)或二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)中的一种或两种以上。根据本专利技术，所述锂盐的含量占所述锂离子电池非水电解液的总质量为8-18wt％，例如为8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％。根据本专利技术，所述非水有机溶剂选自碳酸酯和/或羧酸酯，所述碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或几种；所述羧酸酯选自乙酸丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸正戊酯、乙酸异戊酯、丙酸乙酯、丙酸正丙酯、丁酸甲酯、正丁酸乙酯或上述溶剂的氟代溶剂中的一种或几种。本专利技术还提供上述锂离子电池非水电解液的制备方法，所述方法包括如下步骤：将锂盐、非水有机溶剂、含硫添加剂和式1所示的化合物中的一种或两种以上混合，制备得到所述锂离子电池非水电解液。本专利技术还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述的锂离子电池非水电解液。根据本专利技术，所述锂离子电池还包括含有正极活性材料的正极片、含有负极活性材料的负极片和锂离子隔膜。根据本专利技术，所述的正极活性材料选自层状锂复合氧化物、锰酸锂、钴酸锂混三元材料中的一种或几种；所述的层状锂复合氧化物的化学式为Li1+xNiyCozM(1-y-z)Y2，其中，-0.1≤x≤1；0≤y≤1，0≤z≤1，且0≤y+z≤1；其中，M为Mg、Zn、Ga、Ba、Al、Fe、Cr、Sn、V、Mn本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池非水电解液，其中，包括锂盐、非水有机溶剂、含硫添加剂和式1所示的化合物中的一种或两种以上：/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池非水电解液，其中，包括锂盐、非水有机溶剂、含硫添加剂和式1所示的化合物中的一种或两种以上：



其中，R1、R2、R3、R4、R5相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、无取代或任选被一个、两个或更多个Ra取代的下列基团：C1-6烷基、C1-6烷氧基；R选自C或Si；n为1-5之间的整数；
每一个Ra相同或不同，彼此独立地选自卤素、C1-6烷基、C1-6烷氧基；
其中，所述含硫添加剂选自1,3丙磺酸内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)、中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的非水电解液，其中，R1、R2、R3相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、无取代或任选被一个、两个或更多个Ra取代的下列基团：C1-6烷基、C1-6烷氧基；R选自C或Si；n为1-5之间的整数；
每一个Ra相同或不同，彼此独立地选自卤素、C1-6烷基、C1-6烷氧基。


3.根据权利要求1或2所述的非水电解液，其中，R4、R5选自氢；
和/或，n为1、2、3、4或5；
和/或，R1、R2、R3相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、甲基、乙基、三甲基硅氧基、三氟甲基。


4.根据权利要求1-3任一项所述的非水电解液，其中，式1所示的化合物具体选自如下化合物中的至少一种：








5.根据权利要求1-4任一项所述的非水电解液，其中，所述式1所示的化合物的含量占所述锂离子电池非水电解液的总质量为0.1-10wt％。


6.根据权利要求1-5任一项所述的非水电解液，其中，所述含硫添加剂的含量占所述锂离子电池非水电解液的总质量为0.1-10wt％，优选为0.5-5wt％。


7.根据权利要求1-6任一项所述的非水...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾长安，李素丽，王龙，徐延铭，李俊义，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44