锂离子电池电解液以及锂离子电池制造技术

技术编号:26070646 阅读:19 留言:0更新日期:2020-10-28 16:44
本公开涉及一种锂离子电池电解液以及锂离子电池,该电解液含有锂盐、溶剂和第一添加剂,所述锂盐的浓度为0.1~1.5mol/L,以100重量份的所述溶剂为基准,所述第一添加剂的含量为0.1~10重量份。本公开的锂离子电池电解液含有特殊的第一添加剂,该第一添加剂可用于高电压的正负极成膜保护,改善电解液在高压下的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池电解液以及锂离子电池
本公开涉及锂离子电池领域,具体地,涉及一种锂离子电池电解液以及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池因高工作电压、高能量密度、长循环寿命以及环境友好等特点而广泛应用于电子设备中。近几年,人们开辟了一系列具有优良的电化学性能的材料,使锂离子电池具有高能量和功率密度,进而应用于纯电动车以及混动车中。提高锂离子电池能量密度的一个策略就是提高锂离子电池的工作电压,目前已经开发出了多种高电位正极材料,例如富镍三元层状金属氧化物、富锂层状金属氧化物、高压尖晶石金属氧化物、高压聚阴离子型金属氧化物等。然而,目前商用电解液体系在4.5V以后就非常不稳定,这严重限制了高压正极材料的应用,因此亟待开发高压电解液体系。为提高电解液在高压下的耐氧化性,除了高电位溶剂锂盐外,功能性添加剂可以在正极电解液间形成类似于负极的固体电解质界面膜(SEI)的稳定界面保护层,即正极电解质界面膜(CEI),这是一种最经济有效的方法。一方面可以隔绝正极与电解液的接触,抑制电解液持续氧化,另一方面,可以防止正极元素溶出和保护材料结构的完整。现有的正极成膜添加剂多为开环聚合成膜,或者优先失电子氧化成膜,但是前者氧化电位与聚合物分解电位相近,后者在正极成膜时对负极表面起不到稳定作用,因此在高于4.5V的电池体系中难以适用。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种锂离子电池电解液以及锂离子电池,该电解液在高压下具有较好的稳定性。为了实现上述目的,本公开第一方面:提供一种锂离子电池电解液,该电解液含有锂盐、溶剂和第一添加剂,所述锂盐的浓度为0.1~1.5mol/L,以100重量份的所述溶剂为基准,所述第一添加剂的含量为0.1~10重量份,所述第一添加剂含有如式(I)所示的化合物:其中,X为碳原子数为0,R与S间相连的单键,或为碳原子数1~3的亚链烷基;R为取代或未取代的含氮杂环官能团或者含氰官能团。可选地,X为碳原子数为0,R与S间相连的单键,或为亚甲基;所述含氮杂环官能团为五元含氮杂环官能团或六元含氮杂环官能团;当所述含氮杂环官能团具有取代基时,所述取代基为卤素、甲基或乙基。可选地,X为碳原子数为0,R与S间相连的单键;所述含氮杂环官能团为吡啶基团、咪唑基团、吡唑基团或噻唑基团;当所述含氮杂环官能团具有取代基时,所述取代基为卤素或甲基;所述含氰官能团为氰基取代的苯基。可选地,所述第一添加剂含有如下化合物中的至少一种:可选地,所述锂盐的浓度为0.8~1.2mol/L,以100重量份的所述溶剂为基准,所述第一添加剂的含量为0.1~5重量份。可选地,所述锂盐为选自LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiBOB、LiDFOB、LiFAP、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C4F9)2、LiC(SO2CF3)3、LiPF3(C3F7)3、LiB(CF3)4、LiBF3(C2F5)、LiPO2F2、LiNCF2(SO2)2、LiHPSI和LiPF4C2O4中的至少一种。可选地,所述溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的组合,所述环状碳酸酯为选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和γ-丁内酯中的至少一种,所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸乙丙酯中的至少一种;以100重量份的所述溶剂为基准,所述环状碳酸酯的含量为20~40重量份,所述链状碳酸酯的含量为60~80重量份。可选地,所述电解液还含有第二添加剂,所述第二添加剂包括有机腈类添加剂、氟代有机化合物类添加剂和锂盐类添加剂中的至少一种,以100重量份的所述电解液为基准,所述第二添加剂的含量为0.1~10重量份。可选地,所述有机腈类添加剂为选自丁二腈、己二腈、戊二腈、3,3'-氧二丙腈、乙二醇双(丙腈)醚、1,2,3-三(2-氰氧基)丙烷、1,3,5戊三甲腈、1,2,3丙三甲腈和1,3,6己烷三腈中的至少一种;所述氟代有机化合物类添加剂为选自氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯和1H,1H,5H-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚中的至少一种;所述锂盐类添加剂为选自双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种。本公开第二方面:提供一种锂离子电池,所述锂离子电池包括正极、负极和本公开第一方面所述的电解液。可选地,所述正极为三元镍钴锰材料、高压尖晶石型镍锰锂材料和高压聚阴离子型金属氧化物中的一种。可选地,所述三元镍钴锰材料为LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2或LiNi0.85Co0.075Mn0.075O2;所述高压尖晶石型镍锰锂材料为LiNi0.5Mn1.5O4、LiNi0.5Mn0.5O2或LiNi0.5Mn1.2Ti0.3O4;所述高压聚阴离子型金属氧化物为LiCoPO4、α-Li3V2(PO4)3、LiNiPO4或Li2CoPO4F。可选地,所述负极为石墨负极、硅负极、锂负极、二氧化硅负极、硅碳复合材料负极和氧化硅碳复合材料负极中的一种。通过上述技术方案,本公开的锂离子电池电解液含有特殊的第一添加剂,该添加剂含有异氰酸根、含氮杂环等官能团,使其在高电位正极材料中可以在正极成膜,改善电解液在高压下的稳定性;另一方面,该添加剂可同时对负极起到保护作用,有效提高锂离子电池的高电位循环性能。本公开的电解液具有优异的高压稳定性,特别适用于制备高能量密度电池,采用本公开的电解液所制备的锂离子电池不仅具有较高的能量和功率密度,还具有较好的高温性能。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。在附图中:图1是实施例1和对比例1的电解液制备的锂离子电池的线性扫描伏安曲线,其中横坐标代表电压,纵坐标代表氧化电流。图2是实施例15的电池循环后正极片的TEM图。图3是对比例2的电池循环后正极片的TEM图。具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开,并不用于限制本公开。本公开第一方面:提供一种锂离子电池电解液,该电解液含有锂盐、溶剂和第一添加剂,所述锂盐的浓度为0.1~1.5mol/L,以100重量份的所述溶剂为基准,所述第一添加剂的含量为0.1~10重量份,所述第一添加剂含有如式(I)所示的化合物:其中,X为碳原子数为0,R与S间相连的单键,或为碳原子数1~3的亚链烷基;R为取代或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池电解液,其特征在于,该电解液含有锂盐、溶剂和第一添加剂,所述锂盐的浓度为0.1~1.5mol/L,以100重量份的所述溶剂为基准,所述第一添加剂的含量为0.1~10重量份,所述第一添加剂含有如式(I)所示的化合物:/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液,其特征在于,该电解液含有锂盐、溶剂和第一添加剂,所述锂盐的浓度为0.1~1.5mol/L,以100重量份的所述溶剂为基准,所述第一添加剂的含量为0.1~10重量份,所述第一添加剂含有如式(I)所示的化合物:



其中,X为碳原子数为0,R与S间相连的单键,或为碳原子数1~3的亚链烷基;R为取代或未取代的含氮杂环官能团或者含氰官能团。


2.根据权利要求1所述的电解液,其中,X为碳原子数为0,R与S间相连的单键,或为亚甲基;所述含氮杂环官能团为五元含氮杂环官能团或六元含氮杂环官能团;当所述含氮杂环官能团具有取代基时,所述取代基为卤素、甲基或乙基。


3.根据权利要求2所述的电解液,其中,X为碳原子数为0,R与S间相连的单键;所述含氮杂环官能团为吡啶基团、咪唑基团、吡唑基团或噻唑基团;当所述含氮杂环官能团具有取代基时,所述取代基为卤素或甲基;所述含氰官能团为氰基取代的苯基。


4.根据权利要求1所述的电解液,其中,所述第一添加剂含有如下化合物中的至少一种:








5.根据权利要求1所述的电解液,其中,所述锂盐的浓度为0.8~1.2mol/L,以100重量份的所述溶剂为基准,所述第一添加剂的含量为0.1~5重量份。


6.根据权利要求1所述的电解液,其中,所述锂盐为选自LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiBOB、LiDFOB、LiFAP、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C4F9)2、LiC(SO2CF3)3、LiPF3(C3F7)3、LiB(CF3)4、LiBF3(C2F5)、LiPO2F2、LiNCF2(SO2)2、LiHPSI和LiPF4C2O4中的至少一种。


7.根据权利要求1所述的电解液,其中,所述溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的组合,所述环状碳酸酯为选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和γ-丁内酯中的至少一种,所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸...

【专利技术属性】
技术研发人员:王丽娜王圣
申请(专利权)人:比亚迪股份有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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