一种快充型锂离子电池非水电解液及含有该电解液的锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种快充型锂离子电池非水电解液，包括电解质锂盐、非水有机溶剂和成膜添加剂，按在锂离子电池非水电解液中的质量百分含量，所述成膜添加剂组成为：硫酸酯类化合物0.1～1.0％，其它成膜添加剂16～19％。本发明专利技术还公开了含有该电解液的锂离子电池。本发明专利技术的锂离子电池具有优异的低温性能、倍率充电性能和安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种快充型锂离子电池非水电解液及含有该电解液的锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，具体是涉及一种快充型锂离子电池非水电解液及含有该电解液的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池由于具有高工作电压、高能量密度、长寿命、宽工作温度范围和环境友好等优点，被广泛应用于3C数码产品、电动工具、电动汽车、航空航天等领域。随着人们对电池的要求越来越高，轻薄和高能量密度成为电池发展的趋势，尤其是对于3C数码产品而言，如手机电池、平板电脑和摄影设备。为了延长电池充电后的使用时间，电池厂商以及科研人员都在不断的努力提高电池的体积比能量密度，最经济有效的是提高电池中正极活性物质的充电截止电压，如商用钴酸锂电池，电压从4.2V→4.35V→4.4V→4.45V→4.48V，但提高正极材料的充电截止电压，会带来一定负面效果，如高电压正极活性材料在缺锂状态时具有很强的氧化性，电解液很容易被氧化分解，产生大量的气体和热量；此外，高电压正极活性材料在缺锂状态时自身也很不稳定，易发生一些副反应，如释放氧、过渡金属离子溶出等。另一方面，为了快速的缩短充电时间，从而达到额定电量，快充型锂离子电池应运而生，从最开始的0.2C充电，到后来的2C充电，甚至5C充电。快速充电带来的危害就是电池发热，安全性降低，以及电池的使用寿命降低。因此寻求更优的电解液方案，成为刻不容缓的事。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种快充型锂离子电池非水电解液及含有该电解液的锂离子电池，本专利技术的快充型锂离子电池非水电解液，通过优化常规成膜添加剂及非水有机溶剂比例，同时引入新型硫酸酯类成膜添加剂，可有效解决锂离子电池的常温循环性能、高温性能、低温性能或倍率充电性能等。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种快充型锂离子电池非水电解液，包括电解质锂盐、非水有机溶剂和成膜添加剂，按在锂离子电池非水电解液中的质量百分含量，所述成膜添加剂组成为：硫酸酯类化合物0.1～1.0％其它成膜添加剂16～19％作为本专利技术的优选实施方式，所述硫酸酯类化合物结构式如下式所示：其中，R1和R2分别表示氧原子，R3和R4分别表示甲基、乙基、乙烯基、丙炔基及锂离子。所述硫酸酯类化合物更优选选自以下结构式所示化合物中的一种或多种：作为本专利技术的优选实施方式，所述其它成膜添加剂选自乙烯基碳酸乙烯酯(VEC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、硫酸乙烯酯(DTD)、硫酸丙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、1,3-丙烯磺酸内酯(PST)、三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)、三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)、甲烷二磺酸亚(MMDS)、丁二腈(SN)、己二腈(ADN)、1,2-双(氰乙氧基)乙烷和1,3,6-己烷三腈(HTCN)中的一种或多种。其它成膜添加剂更优选氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、己二腈和1,3,6-己烷三腈的混合物。作为本专利技术的优选实施方式，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂(LiBF4)、二氟磷酸锂和二氟磺酰亚胺锂中的至少三种的混合物。作为本专利技术的优选实施方式，所述电解质锂盐在锂离子电池非水电解液中的质量百分含量为14.5～16.5％。作为本专利技术的优选实施方式，所述非水有机溶剂选自环状碳酸脂、链状碳酸酯、羧酸酯中的一种或多种的混合物。所述环状碳酸脂优选为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)中的一种或几种；所述链状碳酸脂优选为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)中的一种或几种；所述羧酸酯优选为甲酸乙酯(MA)、甲酸丙酯(MP)、乙酸甲酯(MP)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(PA)、丙酸乙酯(PE)、丙酸丙酯(PP)、正丁酸乙酯(EB)中的一种或几种。所述非水有机溶剂更优选选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)的混合物。本专利技术还提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括阴极极片、阳极极片、置于阴极极片与阳极极片之间的隔离膜和该快充型锂离子电池非水电解液。进一步地，所述阴极极片包括铝箔集流体和阴极膜片，所述阳极极片包括铜箔集流体和阳极膜片。优选地，所述阴极膜片包括阴极活性物质、导电剂和粘结剂，所述阳极膜片包括阳极活性物质、导电剂和粘结剂；进一步优选地，所述阴极活性物质为钴酸锂材料。优选地，所述阳极活性物质为人造石墨、天然石墨或SiOw与石墨复合而成的硅碳复合材料。优选地，该锂离子二次电池的充电截止电压大于等于4.4V。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术中的硫酸酯类添加剂，具有更低的最低未占用轨道(LUMO)，能够在电池首次充电时，优先于溶剂在负极石墨界面上还原形成钝化膜，同时该类物质由于具有不饱和键，能够提高电池高温性能的同时，不会造成电池阻抗的增加，有利于改善锂离子嵌入和脱出材料时的动力学性能和热力学性能。2、本专利技术中的非水有机溶剂选用碳酸酯加上羧酸酯的组合，可以避免单独使用碳酸酯时出现电解液粘度过大，电池倍率性能变差的现象；环状碳酸酯的作用是解离锂盐，使锂盐以阴阳离子的形式存在于溶剂中，羧酸酯的作用是进一步降低电解液的粘度。3、本专利技术的快充型锂离子电池非水电解液中添加了具有良好成膜特性的新型导电锂盐，其中二氟磷酸锂和四氟硼酸锂作为添加剂使用，能够降低正负极钝化膜的阻抗；二氟磺酰亚胺锂用来替代部分的六氟磷酸锂，该类物质具有更好的耐热性，遇水不分解等优点，从而大幅度改善了锂离子电池的电化学性能。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。本专利技术实施例中的硫酸酯类化合物结构式表征如下：化合物1结构式：化合物2结构式：化合物3结构式：化合物4结构式：化合物5结构式：实施例1电解液配制步骤：在充满氩气的手套箱中，将非水有机溶剂碳酸乙烯酯/碳酸丙烯酯/碳酸二乙酯/丙酸乙酯/丙酸丙酯按质量比为EC/PC/DEC/EP/PP＝20/10/20/30/20进行混合，得到混合溶液，然后向混合溶液中缓慢加入六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)和二氟磺酰亚胺锂(LiFSI)组成的混合电解质锂盐进行溶解，制备得到含混合电解质锂盐的溶液，然后向含混合电解质锂盐的溶液中加入硫酸酯类化合物1，最后加入PS、FEC、AND和HTCN组成的常规成膜添加剂，搅拌均匀后得到实施例1的锂离子电池电解液。其中，六氟磷酸锂在电解液中的质量百分比为14.5％，二氟磷酸锂在电解液中的质量百分比为0.5％，二氟磺酰亚胺锂在电解液中的质量百分比为1.0％；化合物1在电解液中的质量百分比为0.7％；PS在电解液中的质量百本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快充型锂离子电池非水电解液，包括电解质锂盐、非水有机溶剂和成膜添加剂，其特征在于，按在锂离子电池非水电解液中的质量百分含量，所述成膜添加剂组成为：/n硫酸酯类化合物 0.1～1.0％/n其它成膜添加剂 16～19％/n

【技术特征摘要】
1.一种快充型锂离子电池非水电解液，包括电解质锂盐、非水有机溶剂和成膜添加剂，其特征在于，按在锂离子电池非水电解液中的质量百分含量，所述成膜添加剂组成为：
硫酸酯类化合物0.1～1.0％
其它成膜添加剂16～19％


2.根据权利要求1所述的快充型锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述硫酸酯类化合物结构式如下式所示：



其中，R1和R2分别表示氧原子，R3和R4分别表示甲基、乙基、乙烯基、丙炔基及锂离子。


3.根据权利要求2所述的快充型锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述硫酸酯类化合物选自以下结构式所示化合物中的一种或多种：





4.根据权利要求1所述的快充型锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述其它成膜添加剂选自乙烯基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、甲烷二磺酸亚、丁二腈、己二腈、1,2-双(氰乙氧基)乙烷和1,3,6-己烷三腈中的一种或多种。


5.根据权利要求4所述的快充型锂离子电池非水电解液，其特征在于，其中其它成膜添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、己二腈和...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘立宁，黄慧聪，周小华，郭力，王建斌，
申请(专利权)人：东莞市杉杉电池材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44