一种防过充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防过充电解液及使用该电解液的锂离子电池。所述电解液中包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其中，所述的添加剂包括式1所示的磺酰基咪唑类化合物、正极保护添加剂和低阻抗添加剂；其中，所述正极保护添加剂选自腈类化合物；所述低阻抗添加剂选自三(三甲基硅基)硼酸酯(TMSB)、硫酸亚乙酯、二氟磷酸锂和四氟硼酸锂中的至少一种；本发明专利技术的电解液可以很好地解决现有的锂离子电池由于过充过放引起的安全问题，使用所述电解液的锂离子电池具有优异的过充性能，同时具有良好的安全性能、高低温充放电性能。

An anti overcharge solution and a lithium ion battery using the electrolyte

【技术实现步骤摘要】
一种防过充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领域，具体涉及一种防过充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，由于它的比能量高、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使用环境、需求不断提高，这就要求锂离子电池能够具有高低温性能兼顾的特性。同时，锂离子电池在使用过程中存在严重的安全问题，当电池在过充电、过放电或者是一些极端的使用情况下容易产生安全隐患，发生起火甚至爆炸。电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对电池的性能影响重大。为了解决这些问题，通过向电解液中添加过充保护添加剂(如联苯、环己基苯等)能够改善安全性能，但这些添加剂用量较少时抑制过充的能力有限，而用量较多时会导致电池性能严重劣化。因此开发能够在不影响电池电化学性能的前提下，并起到过充保护的锂离子电池电解液是目前迫切需要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的锂离子电池由于过充过放引起的安全问题，提供一种防过充电解液及使用该电解液的锂离子电池，所述使用该电解液的锂离子电池具有优异的防过充性能，同时具有良好的安全性能、高低温充放电性能。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其中，所述的添加剂包括式1所示的磺酰基咪唑类化合物、正极保护添加剂和低阻抗添加剂；其中，所述正极保护添加剂选自腈类化合物；所述低阻抗添加剂选自三(三甲基硅基)硼酸酯(TMSB)、硫酸亚乙酯、二氟磷酸锂和四氟硼酸锂中的至少一种；式1中，R1选自取代或未取代的C1-C10烷基、吡唑基、吡咯烷基、吡啶基、咪唑基、取代或未取代的C6-C10芳基，所述取代的基团选自烷基或卤素。优选地，式1中，R1选自咪唑基、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C6-C10芳基，所述取代的基团选自C1-C6烷基或卤素。根据本专利技术，所述式1所示的磺酰基咪唑类化合物选自以下化合物中的至少一种：根据本专利技术，所述式1所示的磺酰基咪唑类化合物的使用量占电解液总质量的0.01-2wt％。例如为0.01wt％、0.02wt％、0.03wt％、0.05wt％、0.08wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.2wt％、1.5wt％、2wt％。根据本专利技术，所述腈类化合物选自3-甲氧基丙腈、己二腈(ADN)、乙二醇双(丙腈)醚、1,3,6-己烷三腈(HTCN)和1,2,3-三-(2-氰基乙氧基)丙烷中的至少一种。根据本专利技术，所述正极保护添加剂的使用量占电解液总质量的2-8wt％。例如为2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％或8wt％。根据本专利技术，所述低阻抗添加剂优选三(三甲基硅基)硼酸酯。根据本专利技术，所述低阻抗添加剂的使用量占电解液总质量的0.01-2wt％。例如为0.01wt％、0.02wt％、0.03wt％、0.05wt％、0.08wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.2wt％、1.5wt％、2wt％。根据本专利技术，所述的有机溶剂选自环状碳酸酯中的至少一种与线性碳酸酯和线性羧酸酯两者中的至少一种按任意比例混合的混合物。优选地，所述的环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的至少一种，所述的线性碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的至少一种，所述的线性羧酸酯选自丙酸乙酯、丙酸丙酯和乙酸丙酯中的至少一种。根据本专利技术，所述的有机溶剂以总质量为100％为计，其中，所述环状碳酸酯的质量分数为15-40wt％，所述线性碳酸酯和/或线性羧酸酯的质量分数为60-85wt％。优选地，所述的有机溶剂以总质量为100％为计，其中，所述线性羧酸酯的质量分数为30-60wt％。本专利技术的电解液中，所述式1所示的磺酰基咪唑类化合物可在正极表面开环聚合形成钝化膜，同时正极保护添加剂可以与正极金属离子络合形成保护膜，二者的协同作用减少正极与电解液的副反应，提高了正极材料的稳定性，在过充条件下二者所形成的保护膜对正极起到防过充的作用，继而提高电池的安全性能，但由于所述式1所示的磺酰基咪唑类化合物还会在负极界面形成阻抗较大的SEI膜，本申请的电解液加入的低阻抗添加剂可在负极表面优先形成稳定的高离子电导率的SEI膜，抑制式1所示的磺酰基咪唑类化合物在负极成膜，减小其对电池高低温充放电性能不利的影响，同时可显著改善电池的过充性能。本专利技术还提供上述电解液的制备方法，所述方法包括：将有机溶剂、锂盐和上述添加剂混合，制备得到所述电解液。根据本专利技术，所述混合没有加料顺序的限定。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电解液。根据本专利技术，所述的锂离子电池还包括正极片、负极片和隔膜，所述隔膜设置在正极片和负极片中间。在正极片和负极片之间设置的隔膜可以防止两个极片接触导致的电流短路，同时可使锂离子通过。根据本专利技术，所述负极包括负极集流体和设置在所述负极集流体的一个或两个表面上的负极活性物质层。其中，所述负极集流体选自铜箔，例如为电解铜箔或压延铜箔。其中，所述负极活性物质层包括负极活性物质和负极粘结剂。根据本专利技术，所述负极活性物质可以为石墨、硅材料、硅碳复合材料、硅氧材料、合金材料和含锂金属复合氧化物材料中的一种或多种。根据本专利技术，所述正极包括正极集流体和设置在所述正极极集流体的一个或两个表面上的正极活性物质层。其中，所述正极集流体选自铝箔。其中，所述正极活性物质层包括正极活性物质和正极粘结剂。根据本专利技术，所述正极活性物质为含锂的化合物。所述含锂的化合物包括锂过渡金属复合氧化物和锂过渡金属磷酸盐化合物中的一种或多种。根据本专利技术，正极活性物质在涂布时，其压实密度为3.8-4.4mg/cm3，负极活性物质在涂布时，其压实密度为1.5-1.9mg/cm3。根据本专利技术，所述隔膜选自多孔薄膜。其中，所述隔膜多为聚合物制成的多孔薄膜。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种防过充电解液及使用该电解液的锂离子电池。所述电解液中包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其中，所述的添加剂包括式1所示的磺酰基咪唑类化合物、正极保护添加剂和低阻抗添加剂；其中，所述正极保护添加剂选自腈类化合物；所述低阻抗添加剂选自三(三甲基硅基)硼酸酯(TMSB)、硫酸亚乙酯、二氟磷酸锂和四氟硼酸锂中的至少一种；本专利技术的电解液可以很好地解决现有的锂离子电池由于过充过放引起的安全问题，使用所述电解液的锂离子电池具有优异的防过充性能，同时具有良好的安全性能、高低温充放电性能。具体实施方式下文将结合具体实施例对本专利技术的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本专利技术，而不应被解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其中，所述的添加剂包括式1所示的磺酰基咪唑类化合物、正极保护添加剂和低阻抗添加剂；/n其中，所述正极保护添加剂选自腈类化合物；/n所述低阻抗添加剂选自三(三甲基硅基)硼酸酯(TMSB)、硫酸亚乙酯、二氟磷酸锂和四氟硼酸锂中的至少一种；/n

【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其中，所述的添加剂包括式1所示的磺酰基咪唑类化合物、正极保护添加剂和低阻抗添加剂；
其中，所述正极保护添加剂选自腈类化合物；
所述低阻抗添加剂选自三(三甲基硅基)硼酸酯(TMSB)、硫酸亚乙酯、二氟磷酸锂和四氟硼酸锂中的至少一种；



式1中，R1选自取代或未取代的C1-C10烷基、吡唑基、吡咯烷基、吡啶基、咪唑基、取代或未取代的C6-C10芳基，所述取代的基团选自烷基或卤素。


2.根据权利要求1所述的电解液，其中，式1中，R1选自咪唑基、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C6-C10芳基，所述取代的基团选自C1-C6烷基或卤素。


3.根据权利要求1或2所述的电解液，其中，所述式1所示的磺酰基咪唑类化合物选自以下化合物中的至少一种：








4.根据权利要求1-3任一项所述的电解液，其中，所述式1所示的磺酰基咪唑类化合物的使用量占电解液总质量的0.01-2wt％。


5.根据权利要求1-4任一项所述的电解液，其中，所述腈类化合物选自3-甲氧基丙腈、己二腈、乙二醇双(丙腈)醚、1,3,6-己烷三腈和1,2,3-三-(2-...

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙，母英迪，王海，李素丽，李俊义，徐延铭，
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