一种非水电解液及锂离子电池制造技术

为克服现有非水电解液中加入不饱和磷酸酯会导致钝化膜界面阻抗增大，劣化电池低温性能的问题，本发明专利技术提供了一种非水电解液，包括溶剂、锂盐以及添加剂A和添加剂B，所述添加剂A选自于结构式1所示的化合物，所述添加剂B选自结构式2和结构式3所示的化合物中的一种或多种：

A non-aqueous electrolyte and lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种非水电解液及锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种非水电解液及锂离子电池。
技术介绍
目前消费类电子数码产品和新能源汽车的发展，电池的能量密度要求越来越高，使得商用锂离子电池难以满足要求。采用高电压正极材料和高能量密度正负极材料(如正极采用高镍材料，负极采用硅碳材料)是提升锂离子电池能量密度的有效途径。虽然采用这些正负极材料的非水电解液电池已经实用化，但在耐久性使用上还无法让人满意，尤其是在高温45℃下使用寿命较短。特别是对于动力汽车和储能系统，非水电解液锂离子电池要求在寒冷地区也能正常工作，更要兼顾高低温性能。日本松下电器产业株式会社在中国申请号CN00801010.2的专利公开了一种含(R1a)P＝(O)(OR2a)(OR3a)(其中，R1a，R2a，R3a表示独立的碳原子数为7-12的脂肪族烃基)化合物的电解液，其有效地控制了随着充放电循环的进行而出现的放电容量下降和高温保存时电池特性下降的现象。中国专利CN201310046105.6和CN201410534841.0分别公开了一种含烯丙基磷酸酯和炔丙基磷酸酯的电解液，该电解液均可以提高电池的高温储存及高温循环性能。本申请专利技术人通过大量实验发现不饱和的磷酸酯虽然能够明显提高电池的高温储存及高温循环性能，但不饱和的磷酸酯添加剂在电极界面所形成的钝化膜导电性较差，导致界面阻抗较大，明显劣化了低温性能，抑制了非水锂离子电池在低温条件下的应用。
技术实现思路
针对现有非水电解液中不饱和磷酸酯加入导致钝化膜界面阻抗增大，劣化电池低温性能的问题，本专利技术提供了一种非水电解液及锂离子电池。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种非水电解液，包括溶剂、锂盐以及添加剂A和添加剂B，所述添加剂A选自于结构式1所示的化合物，所述添加剂B选自结构式2和结构式3所示的化合物中的一种或多种：其中，R1为含有碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的炔基，R2为碳原子数为1-5的氟代烷基，R3为碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为6-10的芳基、碳原子数为2-5的烯基、碳原子数为2-5的炔基或碳原子数为1-5的氟代烷基。根据本专利技术提供的非水电解液，加入了结构式1所示的添加剂A以及结构式2或结构式3所示的添加剂B，其中，添加剂A和添加剂B均能够在正极和负极上发生分解，添加剂A和添加剂B的分解物复合形成钝化膜，该钝化膜能够抑制正负极活性物质与非水电解液之间的反应，防止其分解，提高了电池性能，降低界面阻抗，且由添加剂A和添加剂B分解复合而成的钝化膜显示出了各添加剂单独添加无法达到的高低温性能兼顾特性。可选的，以所述非水电解液的质量为100％计，所述添加剂A的质量百分含量为0.1％～2％，所述添加剂B的质量百分含量小于0.5％。可选的，所述添加剂A选自如下化合物1～12中的一种或多种：可选的，所述非水电解液还包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯和氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种。可选的，所述非水电解液还包括1,3-丙烷磺内酯和1,4-丁烷磺内酯中的一种或多种。可选的，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的一种或多种。可选的，所述锂盐包括LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3和LiN(SO2F)2中的一种或多种。另一方面，本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极以及如上所述的非水电解液。可选的，所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料为LiNixCoyMnzL(1-x-y-z)O2，其中，L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、Cu、V或Fe，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤x+y+z≤1。可选的，所述正极活性材料为LiCoxL(1-x)O2，其中，L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、Cu、V或Fe，0<x≤1。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术一实施例公开了一种非水电解液，包括溶剂、锂盐以及添加剂A和添加剂B，所述添加剂A选自于结构式1所示的化合物，所述添加剂B选自结构式2和结构式3所示的化合物中的一种或多种：其中，R1为含有碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的炔基，R2为碳原子数为1-5的氟代烷基，R3为碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为6-10的芳基、碳原子数为2-5的烯基、碳原子数为2-5的炔基或碳原子数为1-5的氟代烷基。根据本专利技术提供的非水电解液，加入了结构式1所示的添加剂A以及结构式2或结构式3所示的添加剂B，其中，添加剂A和添加剂B均能够在正极和负极上发生分解，添加剂A和添加剂B的分解物复合形成钝化膜，该钝化膜能够抑制正负极活性物质与非水电解液之间的反应，防止其分解，提高了电池性能，降低界面阻抗，且由添加剂A和添加剂B分解复合而成的钝化膜显示出了各添加剂单独添加无法达到的高低温性能兼顾特性。在不同的实施例中，可调节所述添加剂A和所述添加剂B在电解液中的添加量，来调节电解液及采用该电解液的电池的高低温性能和综合性能。一般来说，本申请的电解液中，添加剂A和添加剂B的添加量按照常规添加剂的添加量即可，但是需要特别说明的是，在一定的优选范围内，添加剂A和添加剂B能够体现出明显的协同效果，更有利于电池性能的提升。具体的，在优选的实施例中，以所述非水电解液的质量为100％计，所述添加剂A的质量百分含量为0.1％～2％，所述添加剂B的质量百分含量小于0.5％。具体的，所述添加剂A的质量百分含量可以为0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％或2％；所述添加剂B的质量百分含量可以为0.05％、0.1％、0.15％、0.2％、0.3％、0.4％或0.5％。当所述添加剂A或所述添加剂B的添加量处于上述范围之外时，不利于电池低温性能的提高。在一些实施例中，所述添加剂A选自如下化合物1～12中的一种或多种：在一些实施例中，所述非水电解液还包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯和氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种。在一些实施例中，所述非水电解液还包括1,3-丙烷磺内酯和1,4-丁烷磺内酯中的一种或多种。所述碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯和1,4-丁烷磺内酯为非水电解液的添加剂，能够在石墨负极表面形成更稳定的钝化膜，从而显著提高了锂离子电池的循环性能。优选地，所述非水电解液中，所述添加剂的质量含量为0.1％-5％，优选0.2％-5％，更优选0.5％-3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解液，其特征在于，包括溶剂、锂盐以及添加剂A和添加剂B，所述添加剂A选自于结构式1所示的化合物，所述添加剂B选自结构式2和结构式3所示的化合物中的一种或多种：/n

【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，其特征在于，包括溶剂、锂盐以及添加剂A和添加剂B，所述添加剂A选自于结构式1所示的化合物，所述添加剂B选自结构式2和结构式3所示的化合物中的一种或多种：



其中，R1为含有碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的炔基，R2为碳原子数为1-5的氟代烷基，R3为碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为6-10的芳基、碳原子数为2-5的烯基、碳原子数为2-5的炔基或碳原子数为1-5的氟代烷基。


2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，以所述非水电解液的质量为100％计，所述添加剂A的质量百分含量为0.1％～2％，所述添加剂B的质量百分含量小于0.5％。


3.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述添加剂A选自如下化合物1～12中的一种或多种：








4.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述非水电解液还包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯和氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述非水电解液还包括1,3-丙烷磺内酯和1,4-丁烷磺内酯中...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊得军，石桥，胡时光，贠娇娇，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44