一种锂离子电池用非水电解液及其锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池用非水电解液，包括锂盐、添加剂和有机溶剂，按在锂离子电池用非水电解液中的质量百分含量计，所述添加剂的组成为：磺酸吡唑化合物0.1‑5％，其它添加剂0.1‑11％。本发明专利技术还公开了一种锂离子电池。本发明专利技术的锂离子电池电解液中加入了磺酸吡唑化合物，吡唑中的氮原子存在一对孤对电子，未参与共轭，因此具有一定的碱性，从而可以与H

A non-aqueous electrolyte for lithium-ion battery and its lithium-ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用非水电解液及其锂离子电池
本专利技术涉及电池领域，具体是涉及一种锂离子电池用非水电解液及其锂离子电池。
技术介绍
近年来，锂离子电池因具有高于其他传统离子电池的能量密度而引起了大家的广泛关注。随着其应用领域的快速发展，人们对锂离子电池的能量密度、倍率性能、适用温度、循环寿命和安全性都提出了更高的要求目前，常规碳酸酯基高电压电解液存在氧化电位低，与正极材料浸润性差等问题，严重制约了高电压锂离子电池的实际应用。锂盐是电解液中锂离子的提供者，是锂离子电池电解液的重要组成部分，但是作为最常用的锂盐，LiPF6在非水溶剂中的热稳定性较差，严重影响电池体系的稳定性。LiTFSI具有较高的溶解度和电导率，但电压高于3.7V时会严重腐蚀Al集流体。电池的高能量密度要求电池必须具有更高的电压，同时，复杂的工作环境也对锂离子电池在高温和低温下的性能提出了更高的要求。传统的解决方案是针对不同的工作环境，在电解液中加入高温或者低温的添加剂，但是用于动力电池领域的锂离子电池，不可能只在高温或低温环境下工作，未来的锂离子电池，必须具备在-20℃—60℃以及更宽的温度范围内正常工作的能力，如果在电解液中同时加入高温和低温添加剂，又会发生其他的反应，造成电池性能的下降。因此，开发新的高电压电解液体系以提供安全，稳定的环境是锂离子电池发展的关键之一。如中国专利公开号CN106099183A公开了一种含有丙烷磺酸吡啶盐的电解液，所述的电解液主要由以下组分配制而成：电解质锂盐、丙烷磺酸吡啶盐、其它添加剂和非水有机溶剂，其中：所述电解质锂盐在电解液中的浓度为0.5～2mol/L；所述的丙烷磺酸吡啶盐在电解液中的质量百分含量为0.1％～10％；所述其它添加剂在电解液中的质量百分含量为0.5％～10％。该专利技术提供的含有丙烷磺酸吡啶盐的电解液，性能稳定，不会产生对人体有害的物质。采用该专利技术的电解液对电池的循环性能和高温性能影响较大，与其它常用的添加剂相比，丙烷磺酸吡啶盐作为添加剂可以改善电池的高温存储性能。但丙烷磺酸吡啶盐的分子式较大，作为电解液添加剂使用时，形成的SEI膜具有较高的的阻抗，不利于锂离子电池的低温循环性能。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术为了克服上述
技术介绍
的不足，提供了一种能够在高电压及工作环境温度变化大的条件下稳定工作的锂离子电池用非水电解液及其锂离子电池。本专利技术的锂离子电池电解液中加入了磺酸吡唑化合物，吡唑中的氮原子存在一对孤对电子，未参与共轭，因此具有一定的碱性，从而可以与H+结合，降低电解液的酸性；此外，磺酸吡唑化合物能够形成磺酸锂盐类的SEI膜，具有很好的高温耐受性，改善电池的高温效果；同时，该膜对锂离子的通透性较好，能够有效的降低由于成膜造成的阻抗的增加，提高锂离子电池的循环性能。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种锂离子电池用非水电解液，包括锂盐、添加剂和有机溶剂，按在锂离子电池用非水电解液中的质量百分含量计，所述添加剂的组成为：磺酸吡唑化合物0.1-5％其它添加剂0.1-11％作为本专利技术的优选实施方式，所述磺酸吡唑化合物的结构式如下式所示：式中，R表示1-10个碳原子的饱和或不饱和的烷基、卤代烷基、芳香基、氰基、烷氧基。作为本专利技术的优选实施方式，所述磺酸吡唑化合物为氟代磺酸吡唑、甲基磺酸吡唑、腈基磺酸吡唑中的一种或几种。如下所示，式(1)所示化合物为氟代磺酸吡唑；式(2)所示化合物为甲基磺酸吡唑；式(3)所示化合物为腈基磺酸吡唑。作为本专利技术的优选实施方式，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiBOB、LiODFB、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2中的一种或多种。作为本专利技术的优选实施方式，所述锂盐在锂离子电池用非水电解液中的浓度为0.5-2mol/L。作为本专利技术的优选实施方式，所述其它添加剂为氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙烷磺内酯(PS)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸丙烯酯(PC)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、三(三甲基硅基)硼酸酯(TMSB)、丁二腈(SN)、己二腈(ADN)中的一种或多种。所述其它添加剂更优选为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯和己二腈中的一种或多种。本专利技术中的有机溶剂可采用链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯，所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二丙酯(DPC)中的一种或多种；所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸丙烯酯(PC)中的一种或多种；所述羧酸酯选自乙酸乙酯(EA)、丙酸乙酯(EP)、乙酸甲酯(MA)、乙酸丙酯(PE)、丙酸甲酯(MP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)中的一种或多种。作为本专利技术的优选实施方式，所述有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或多种。所述有机溶剂更优选为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯和丙酸乙酯的混合物。本专利技术还提供一种锂离子电池，该锂离子电池含有上述锂离子电池用非水电解液。所述锂离子电池的制备方法包括将本专利技术的锂离子电池用非水电解液在含惰性气体的手套箱中，注入到经过充分干燥的4.45V的LiCoO2石墨软包电池中，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口等工序制备得到。与现有技术相比，本专利技术的优点为：本专利技术的锂离子电池用非水电解液能够有效降低电池的阻抗，提高电池在低温条件下的工作性能；相比未添加含磺酸吡唑化合物的传统锂离子二次电池，本专利技术的含磺酸吡唑化合物的锂离子电池用非水电解液中加入了磺酸吡唑化合物，吡唑中的氮原子存在一对孤对电子，未参与共轭，因此具有一定的碱性，从而可以与H+结合，降低电解液的酸性；此外，磺酸吡唑化合物能够形成磺酸锂盐类的SEI膜，具有很好的高温耐受性，改善电池的高温效果；同时，该膜对锂离子的通透性较好，能够有效的降低由于成膜造成的阻抗的增加，提高锂离子电池的循环性能。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。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。实施例中磺酸吡唑化合物的结构式如下：其中，式(1)所示化合物为氟代磺酸吡唑；式(2)所示化合物为甲基磺酸吡唑；式(3)所示化合物为腈基磺酸吡唑。实施例1含磺酸吡唑化合物的电解液按以下方法制备：在手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)和丙酸乙酯(EP)按照质量比25：10：30：35的比例进行混合，得到混合溶剂，然后向混合溶剂中加入六氟磷酸锂进行溶解，制备得到含LiPF6的溶液。之后，向含LiPF6的溶液中加入碳酸丙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙烷磺酸内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池用非水电解液，包括锂盐、添加剂和有机溶剂，其特征在于，按在锂离子电池用非水电解液中的质量百分含量，所述添加剂的组成为：/n磺酸吡唑化合物 0.1-5％/n其它添加剂 0.1-11％/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用非水电解液，包括锂盐、添加剂和有机溶剂，其特征在于，按在锂离子电池用非水电解液中的质量百分含量，所述添加剂的组成为：
磺酸吡唑化合物0.1-5％
其它添加剂0.1-11％


2.根据权利要求1所述的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述磺酸吡唑化合物的结构式如下式所示：



式中，R表示1-10个碳原子的饱和或不饱和的烷基、卤代烷基、芳香基、氰基、烷氧基。


3.根据权利要求2所述的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述磺酸吡唑化合物为氟代磺酸吡唑、甲基磺酸吡唑、腈基磺酸吡唑中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiBOB、LiODFB、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述锂盐在锂离子电池用非水电解液中的浓度为0.5-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹青青，杜建委，杨冰，周彤，吴杰，
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