一种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电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括双环磷酸酐化合物，所述双环磷酸酐化合物的结构式如下：

The invention relates to an electrolyte and a lithium ion battery using the electrolyte

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及使用该电解液的锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种电解液及使用该电解液的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池具有比能量高、比功率大、循环寿命长、自放电小等显著优点，现已广泛应用于移动通讯、数码相机、摄像机等电子产品中，并成为储能与动力电池发展的热点。为了提高锂离子电池的能量密度，开发高电压锂离子电池是有效方法之一。目前，工作电压在4.35V以上的锂离子电池已成为众多科研单位和企业研究的热点。然而在高电压下，正极氧化活性变高，非水电解液容易在正极表面发生电化学氧化反应，进而分解产生气体，同时，正极过渡金属元素(如镍、钴、锰等)会发生还原反应而溶出，从而引起锂离子电池的电化学性能恶化进而导致失效。杂环化合物作为一种正极成膜添加剂，可以在正极发生电聚合反应，形成导电性良好的钝化膜附着在正极上抑制电解液在正极上的氧化分解，提升锂离子电池的倍率充电性能。但是杂环化合物在发生电聚合反应的同时，会产生氢离子，多余的氢离子会与LiFP6和负极生成的SEI膜持续反应，进而影响锂离子电池的存储性能和循环性能。为了改善正负极材料循环性能及存储特性，中国专利200710198735.X及201010003990.6提出使用酯化合物，羧酸酐，砜化合物，二磺酸酐，环状磺酸酐，磷酸化合物等。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种提高锂离子电池的高温存储和循环性能的电解液。本专利技术的目的之二是提供一种含采用上述电解液制备的锂离子电池。为实现上述目的，本专利技术提供了一种电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括双环磷酸酐化合物，所述双环磷酸酐化合物的结构式如下：其中，R1-R8彼此独立地选自氟原子、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳基、腈基或者碳原子为1至10的饱和或不饱和烷基的一种或几种。与现有技术相比，本专利技术的电解液引入了双环磷酸酐化合物，可以在正极活性材料表面上形成致密的固态界面膜，该固态界面膜具有较高的热力学稳定性和离子导电能力，即使在高温、高电压等及其恶化的环境下，都可以保护电解液不被氧化分解，保证锂离子电池性能的发挥，提高锂离子电池的高温存储和循环性能。较佳地，所述双环磷酸酐化合物选自以下化合物的至少一种：具体地，双环磷酸酐化合物1的制备方法如下：将环氧乙烷化合物溶解在三氯甲烷中，并向溶液中加入五氧化二磷，反应完毕后有白色沉淀物产生，过滤并重结晶后得到双环磷酰酐化合物1。其合成路线如下所示：双环磷酸酐化合物2到化合物9的反应路线与化合物1的合成路线类似，对应的反应底物如下所示，其中反应底物下的数字代表CAS号：较佳地，所述双环磷酸酐化合物的含量占所述电解液总质量的0.5％-10％。具体地，双环磷酸酐化合物的含量占所述电解液的总质量可以为但不限于0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％。当双环磷酸酐化合物的含量低于电解液总质量的0.5％时，比较难在正极活性材料表面上形成致密的固态界面膜，不能保护电解液不被氧化分解；当双环磷酸酐化合物的含量大于电解液总质量的10％，形成的固态界面膜比较厚，不利于提高锂离子电池的高温存储和循环性能。更进一步优选地，所述双环磷酸酐化合物的含量占所述电解液总质量的0.5％-5％。较佳地，非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸丙烯酯(PC)、丙酸丙酯(PP)、丙酸乙酯(EP)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)中的至少一种。较佳地，所述添加剂还包括碳酸亚乙烯酯(VC)、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、亚硫酸亚乙酯(ES)、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、己二腈、丁二腈、丁二酸酐、1-丙基磷酸酐、邻苯二甲酸酐、吡啶、喹啉中的至少一种。较佳地，所述锂盐选自六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、四氟硼酸锂、双氟代磺酰亚胺锂中的至少一种。本专利技术还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池采用上述电解液。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案，但不构成对本专利技术的任何限制，实施例中所有试剂均可从市售获得。实施例1(1)电解液的制备：在氩气氛围下，水分含量＜1ppm的真空手套箱中配制电解液，该电解液包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、LiPF6、PS、二氟磷酸锂和双环磷酸酐化合物。其中，碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯＝2/5/3(质量比)，LiPF6的锂盐浓度为1.0mol/L，PS的含量是电解液总重量的2％，二氟磷酸锂的含量是电解液总重量的1％，双环磷酸酐化合物采用化合物1，双环磷酸酐化合物1的含量占电解液总质量的1％，混合均匀，得到本专利技术的电解液。(2)正极极片的制备：将镍钴锰酸锂三元材料LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2、粘接剂PVDF和导电剂SuperP按质量比95:1:4混合均匀制成一定粘度的锂离子电池正极浆料，将混制的浆料涂布在铝箔的两面后，烘干、辊压后得到正极极片。(3)负极极片的制备：将人造石墨与导电剂SuperP、增稠剂CMC、粘接剂SBR(丁苯橡胶乳液)按质量比95:1.5:1.0:2.5的比例制成浆料，混合均匀，用混制的浆料涂布在铜箔的两面后，烘干、辊压后得到负极极片。(4)锂离子电池的制备：将上述步骤(1)-(3)所制备的电解液、正极极片和负极极片以叠片的方式制成方形电芯，采用聚合物包装，灌装上述制备的电解液，经化成、分容等工序后制成容量为2300mAh的锂离子电池。实施例2～9实施例2～9中锂离子电池的制备与实施例1相同，不同点在于各实施例的电解液中采用不同的双环磷酸酐化合物，实施例2-9分别对应采用双环磷酸酐化合物2～9，而实施例1采用双环磷酸酐化合物1，具体组分和含量见表1。实施例10实施例10中锂离子电池的制备与实施例5相同，不同点在于：实施例10的电解液中采用1-丙基磷酸酐，而实施例5的电解液中采用1,3-丙烷磺酸内酯，具体组分和含量见表1。实施例11实施例11中锂离子电池的制备与实施例5相同，不同点在于：实施例11的电解液中采用丁二腈，而实施例5的电解液中采用1,3-丙烷磺酸内酯，具体组分和含量见表1。对比例1对比例1中锂离子电池的制备与实施例1相同，不同点在于：对比例1的电解液中不含双环磷酸酐化合物1，而实施例1的电解液采用双环磷酸酐化合物1，具体组分和含量见表1。表1实施例和对比例的电解液组成成分对实施例1～11和对比例1制备的锂离子电池进行性能测试：高温存储测试：首先将分容完成的电池在常温状态下以1C充放电一次，再以1C将电池充满电后，在70本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括双环磷酸酐化合物，所述双环磷酸酐化合物的结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括双环磷酸酐化合物，所述双环磷酸酐化合物的结构式如下：



其中，R1-R8彼此独立地选自氟原子、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳基、腈基或者碳原子为1至10的饱和或不饱和烷基的一种或几种。


2.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述双环磷酸酐化合物选自以下化合物的至少一种：





3.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述双环磷酸酐化合物的含量占所述电解液总质量的0.5％-10％。


4.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂选自碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄秋洁，王霹霹，毛冲，欧霜辉，白晶，梁洪耀，戴晓兵，
申请(专利权)人：珠海市赛纬电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44