锂电池电解液及锂电池制造技术

本申请属于锂离子电池技术领域，具体地为一种锂电池电解液及锂电池。所述电解液包括有机溶剂、锂盐和第一添加剂，其中，所述第一添加剂包括硅烷化合物，所述硅烷化合物选自结构式(1)所示的化合物中的至少一种：

Lithium battery electrolyte and lithium battery

【技术实现步骤摘要】
锂电池电解液及锂电池
本申请属于锂离子电池
，具体地为一种锂电池电解液及锂电池。
技术介绍
现如今，随着电子产品市场需求的扩大及动力、储能设备的发展，动力型锂离子电池开始应用于电动工具、电动汽车上，因此人们对锂离子电池的要求也不断提高，开发出具有较低内阻同时还具有较高动力学的锂离子电池成为当务之急。电解液作为锂离子电池的核心成分之一，对其进行优化改良越来越受到人们的重视。目前，有效的方法是基于已有的成分降低电解液当中成膜添加剂的用量，但这样又会影响电芯的存储和循环性能；或者加入降阻抗添加剂，但此类添加剂通常不具备良好的成膜能力，需要与其他成膜添加剂配合使用，因此总体降阻抗性能不尽如意。而且，目前锂离子电池广泛应用的电解液仍存在诸多的不足，特别的是在高能量密度下，锂离子电池的性能较差，例如较大的直流阻抗以及较差的循环性能。因此，有必要开发一种新的锂电池电解液及锂电池，能够有效降低阻抗，提高电池性能。
技术实现思路
本申请提供一种锂电池电解液及锂电池，可以在优化电解液阻抗的同时提高成膜能力，从而提高电池性能。本申请的一个方面提供一种锂电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和第一添加剂，其中，所述第一添加剂包括硅烷化合物，所述硅烷化合物选自结构式(1)所示的化合物中的至少一种：其中，X选自P＝O，P，B中的一种，Y1、Y2、Y3分别选自取代或未取代的C1～10烷基、取代或未取代的C1～10烷氧基、取代或未取代的C2～10烯基、取代或未取代的C2～10烯氧基、取代或未取代的C2～10炔基、取代或未取代的C2～10炔氧基、硫酸基团；所述Y1、Y2、Y3上的部分或全部氢可以分别卤素、硝基、氰基、羧基、C1～6烷基、C2～6烯基取代。在本申请的一些实施例中，所述硅烷化合物选自以下化合物中的至少一种：在本申请的一些实施例中，所述电解液还包括第二添加剂，所述第二添加剂包括碳酸亚乙烯酯、1，3-丙磺酸内酯、乙烯基碳酸亚乙烯酯、1，3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯中的至少一种。在本申请的一些实施例中，所述第二添加剂在所述电解液中的质量百分比含量为0.01％～20％。在本申请的一些实施例中，所述硅烷化合物在所述电解液中的质量百分比含量为0.01％～10％。在本申请的一些实施例中，所述有机溶剂包括环状碳酸脂和链状碳酸脂。在本申请的一些实施例中，所述环状碳酸脂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯中的至少一种；所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯中的至少一种。在本申请的一些实施例中，所述锂盐为LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiODFB、LiFSI、LiPO2F2中的一种或多种。在本申请的一些实施例中，所述锂盐为LiPF6，浓度为0.8～1.5mol/L。本申请的另一个方面还提供一种锂电池，包括正极、负极和电解液，所述电解液为上述所述的电解液。本申请提供的一种锂电池电解液及锂电池，针对所述第一添加剂中硅烷化合物的结构进行优化，在结构中引入具有良好成膜能力的官能团，可以在优化所述电解液阻抗的同时提高成膜能力，从而提高电池性能。具体实施方式以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本公开不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。下面结合实施例和附图对本专利技术技术方案进行详细说明。研究发现，在液态锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，会形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是一种界面层，具有固体电解质的特征，是电子绝缘体却是锂离子的优良导体，锂离子可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出，因此这层钝化膜被称为″固体电解质界面膜″(solidelectrolyteinterface)，简称SEI膜。SEI膜的形成对电极材料的性能产生至关重要的影响。一方面，SEI膜的形成消耗了部分锂离子，使得首次充放电不可逆容量增加，降低了电极材料的充放电效率；另一方面，SEI膜具有有机溶剂不溶性，在有机电解质溶液中能稳定存在，并且溶剂分子不能通过该层钝化膜，从而能有效防止溶剂分子的共嵌入，避免了因溶剂分子共嵌入对电极材料造成的破坏，因而大大提高了电极的循环性能和使用寿命。因此，开发出具有较低阻抗同时还具有较高成膜能力的锂电池电解液成为锂电池研究的热点。本申请的专利技术人通过深入的研究，找到一种用于锂电池电解液的功能性添加剂，可以在优化所述电解液阻抗的同时提高成膜能力，从而改善锂电池的电化学性能。本申请的实施例提供一种锂电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和第一添加剂，其中，所述第一添加剂包括硅烷化合物，所述硅烷化合物选自结构式(1)所示的化合物中的至少一种：其中，X选自P＝O，P，B中的一种，Y1、Y2、Y3分别选自取代或未取代的C1～10烷基、取代或未取代的C1～10烷氧基、取代或未取代的C2～10烯基、取代或未取代的C2～10烯氧基、取代或未取代的C2～1O炔基、取代或未取代的C2～10炔氧基、硫酸基团；所述Y1、Y2、Y3上的部分或全部氢可以分别卤素、硝基、氰基、羧基、C1～6烷基、C2～6烯基取代。常规的硅烷化合物因为具有三甲代甲硅烷基，具有较好的降低阻抗的效果，但却不是优良的成膜添加剂，不能提高电解液的成膜能力，因此对电池的高温性能无明显改善作用。而本申请则针对硅烷化合物的结构进行优化，在结构中引入了取代或未取代的C1～10烷基、取代或未取代的C1～10烷氧基、取代或未取代的C2～10烯基、取代或未取代的C2～10烯氧基、取代或未取代的C2～10炔基、取代或未取代的C2～10炔氧基、硫酸基团等具有良好成膜能力的官能团，使包括所述硅烷化合物的所述第一添加剂在可以优化阻抗的同时电解液的成膜能力，从而提升电池的高温性能。其中，Y1、Y2、Y3代表的基团具有提高电解液成膜能力的功能，三甲代甲硅烷基具有降低电解液阻抗的功能。在本申请的一些实施例中，所述硅烷化合物选自以下化合物中的至少一种：在本申请的一些实施例中，所述硅烷化合物在所述电解液中的质量百分比含量为0.01％～10％，例如1％，3％，5％，7％，9％等。在本申请的一些实施例中，所述硅烷化合物在所述电解液中的质量百分比含量为0.5％～3％，例如0.5％，1％，3％等。在本申请的一些实施例中，所述电解液还包括第二添加剂，所述第二添加剂包括碳酸亚乙烯酯、1，3-丙磺酸内酯、乙烯基碳酸亚乙烯酯、1，3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯中的至少一种。除去本申请所述的硅烷化合物外，所述电解液中还可以配合使用上述第二添加剂，所述第二添加剂可以起到辅助成膜的功能，进一步优化电解液性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池电解液，其特征在于，包括有机溶剂、锂盐和第一添加剂，其中，所述第一添加剂包括硅烷化合物，所述硅烷化合物选自结构式(1)所示的化合物中的至少一种：/n

【技术特征摘要】
1.一种锂电池电解液，其特征在于，包括有机溶剂、锂盐和第一添加剂，其中，所述第一添加剂包括硅烷化合物，所述硅烷化合物选自结构式(1)所示的化合物中的至少一种：



其中，X选自P＝O，P，B中的一种，Y1、Y2、Y3分别选自取代或未取代的C1～10烷基、取代或未取代的C1～10烷氧基、取代或未取代的C2～10烯基、取代或未取代的C2～10烯氧基、取代或未取代的C2～10炔基、取代或未取代的C2～10炔氧基、硫酸基团；所述Y1、Y2、Y3上的部分或全部氢可以分别卤素、硝基、氰基、羧基、C1～6烷基、C2～6烯基取代。


2.如权利要求1所述电解液，其特征在于，所述硅烷化合物选自以下化合物中的至少一种：











3.如权利要求1所述电解液，其特征在于，所述电解液还包括第二添加剂，所述第二添加剂包括碳酸亚乙烯酯、1，3-丙磺酸内酯、乙烯基碳酸亚乙烯酯、1，3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯中的至少一种。


4....

【专利技术属性】
技术研发人员：沈丽明，吴月，陈淑青，李敏，方耀国，田秀君，
申请(专利权)人：凌帕新能源科技上海有限公司，四川新敏雅电池科技有限公司，湖南新敏雅新能源科技有限公司，山西科诺思新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31